【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】20132014高中生物同步課件：1.1 基因工程概述 （蘇教版選修3）

1、第一節(jié) 基因工程概述課程標(biāo)準(zhǔn)1簡述基因工程的誕生2簡述基因工程的原理及技術(shù)課標(biāo)解讀1簡述基因工程的概念含義2簡述基因工程誕生歷程3認(rèn)同基因工程的誕生和發(fā)展離不開理論突破和技術(shù)創(chuàng)新4簡述基因工程的原理5說出DNA重組技術(shù)的基本工具及其作用、特點(diǎn)6簡述基因工程基本操作程序以及各步驟的一般方法、原理7模擬重組DNA分子的操作過程基因工程是指在_通過人工“_”和“_”等方法，對(duì)生物的基因進(jìn)行的_和重新組合，然后_受體細(xì)胞并使重組基因在受體細(xì)胞中_，產(chǎn)生人類需要的_的技術(shù)，又稱為_技術(shù)。基因工程是在_水平上操作、改變生物的_的技術(shù)，包括基因的_、體外_以及在受體細(xì)胞內(nèi)的_和_等過程。基因工程的誕生和發(fā)展

2、1基因工程的概念體外拼接改造導(dǎo)入表達(dá)基因產(chǎn)物重組DNA遺傳性狀分離重組轉(zhuǎn)移復(fù)制表達(dá)剪切基因(1)艾弗里：證明了_是遺傳物質(zhì)。(2)沃森和克里克：闡明了_結(jié)構(gòu)。(3)尼倫貝格等破譯了_。(1)酶：_酶、_酶和_酶。(2)載體：_等。(1)19731976年為_期1973年，美國科學(xué)家_等將兩種不同來源的DNA分子進(jìn)行體外重組，并首次實(shí)現(xiàn)了在大腸桿菌中的表達(dá)，創(chuàng)立了_的新技術(shù)基因工程。2理論鋪墊3工具基礎(chǔ)4發(fā)展階段及其主要實(shí)驗(yàn)DNADNA分子雙螺旋遺傳密碼限制性核酸內(nèi)切DNA連接逆轉(zhuǎn)錄質(zhì)粒定向改造生物開始科恩(2)19771981年為_期1977年美國科學(xué)家使得_在大腸桿菌中成功表達(dá)；1978年，

3、_在大腸桿菌中成功合成；1979年，_基因在大腸桿菌中得以表達(dá)；1980年， _基因在大腸桿菌中成功表達(dá)。(3)1982年以后為_和_期1982年，美國科學(xué)家帕米特等培育出_小鼠。這一實(shí)驗(yàn)被認(rèn)為是基因工程發(fā)展史上的一個(gè)_。 基因工程的原理是什么？提示 基因重組。基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)施的，因此又叫做DNA重組技術(shù)或基因拼接技術(shù)。思維激活1發(fā)展生長激素抑制素基因人胰島素人生長激素人干擾素迅猛發(fā)展實(shí)際應(yīng)用巨型里程碑(1)細(xì)胞生物的遺

4、傳物質(zhì)都是DNA，它們都是以4種脫氧核苷酸為基本單位構(gòu)成的規(guī)則雙螺旋結(jié)構(gòu)。(2)所有生物共用一套密碼子。(3)生物的遺傳都遵循中心法則。(1)克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。(2)目的性強(qiáng)，能定向地改造生物的遺傳性狀。1理論基礎(chǔ)2優(yōu)點(diǎn)名師點(diǎn)津 基因工程的理解基因工程的別名基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)操作環(huán)境生物體外操作對(duì)象基因操作水平DNA分子水平基本過程剪切拼接導(dǎo)入表達(dá)結(jié)果人類需要的生物類型和生物產(chǎn)品 下列有關(guān)基因工程的敘述，正確的是 ()。A基因工程是細(xì)胞水平上的生物工程B基因工程的目的是獲得目的基因表達(dá)的蛋白質(zhì)產(chǎn)物C基因工程產(chǎn)生的變異屬于人工誘變D基因工程育種的優(yōu)點(diǎn)之一是定向地使生物產(chǎn)生可遺傳

5、 的變異解析基因工程是在生物體外，通過對(duì)DNA分子進(jìn)行人工剪切和拼接，對(duì)生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)并使之表達(dá)，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物，可定向改造生物的遺傳性狀。答案D【鞏固1】(1)功能每種限制酶只能識(shí)別特定的_序列。在合適的條件下使每條鏈_的2個(gè)核苷酸之間的_斷開，從而切割DNA分子。 從功能上看限制性核酸內(nèi)切酶具有什么特點(diǎn)？提示 特異性，即只能識(shí)別特定的核苷酸序列，并在每條鏈的特定部位切割DNA分子?；蚬こ痰墓ぞ呙概c載體思維激活21限制性核酸內(nèi)切酶“_”核苷酸特定部位磷酸二酯鍵分子手術(shù)刀(2)切割方式錯(cuò)位切，形成_末端。平切，形成_末端。功能：能把DNA這把“梯

6、子”的_處連接起來。 DNA連接酶能把DNA的“扶手?jǐn)嗫凇碧庍B接起來，本質(zhì)是形成哪種化學(xué)鍵？提示 磷酸二酯鍵。思維激活3黏性平口分子針線扶手?jǐn)嗫?DNA連接酶“_”(1)常用的載體有_、_以及一些_。(2)_是最早應(yīng)用的載體，它是細(xì)菌細(xì)胞中的一種很小的_。(3)最簡單的質(zhì)粒載體必須包括三個(gè)部分復(fù)制區(qū)，含有_。 _基因，主要是抗性基因，可用于_和_重組DNA分子。_基因(外源基因)插入位點(diǎn)，即_酶的切割位點(diǎn)，便于外源DNA分子的插入。3_運(yùn)載工具(“分子運(yùn)輸車”)載體質(zhì)粒噬菌體動(dòng)、植物病毒環(huán)狀DNA分子復(fù)制原點(diǎn)遺傳標(biāo)記鑒定篩選目的限制性核酸內(nèi)切質(zhì)粒限制性核酸內(nèi)切酶(1)來源主要是從原核生物(如細(xì)

7、菌)中分離純化而來的一類酶。(2)種類約4 000種。(3)作用實(shí)質(zhì)限制性核酸內(nèi)切酶切割過程實(shí)質(zhì)上是使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。如圖1和圖2：1圖1 雙鏈DNA結(jié)構(gòu)和磷酸二酯鍵位置圖2 限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子示意圖(4)酶切方式與結(jié)果按照切割方式的不同，可分為錯(cuò)位切和平切兩種，依次形成黏性末端和平口末端。錯(cuò)位切與黏性末端：限制性核酸內(nèi)切酶在識(shí)別序列的中心軸線兩側(cè)將DNA的兩條鏈分別切開形成黏性末端，如圖所示。平切與平口末端：限制性核酸內(nèi)切酶在識(shí)別序列的中心軸線處切開形成平口末端，如圖所示。名師點(diǎn)津 (1)限制性核酸內(nèi)切酶切割斷裂的是磷酸二酯鍵，而不是氫鍵。(2

8、)將一個(gè)基因從DNA分子上切割下來，形成2個(gè)切口，可同時(shí)產(chǎn)生4個(gè)黏性末端或平口末端。(3)由于限制性核酸內(nèi)切酶的專一性，所以用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割不同的DNA分子產(chǎn)生的黏性末端的堿基互補(bǔ)配對(duì)，可以連接在一起形成重組DNA分子。(1)作用實(shí)質(zhì)：將兩個(gè)DNA分子“縫合”起來，恢復(fù)被限制性核酸內(nèi)切酶切開了的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵(如下圖)。2DNA連接酶(2)限制性核酸內(nèi)切酶與DNA連接酶的關(guān)系名師點(diǎn)津 氫鍵的斷裂與重新形成均與限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶無關(guān)。(3)DNA連接酶與DNA聚合酶的比較DNA連接酶DNA聚合酶作用實(shí)質(zhì)都是催化兩個(gè)核苷酸之間形成磷酸二酯鍵是否需模板不需要需要連

9、接DNA鏈雙鏈單鏈作用過程在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵將單個(gè)核苷酸加到已存在的核苷酸鏈片段的3端上，形成磷酸二酯鍵作用結(jié)果將兩個(gè)DNA片段連接成重組DNA分子合成新的DNA分子聯(lián)系DNA連接酶和DNA聚合酶都是催化DNA鏈之間磷酸二酯鍵的形成，但不催化氫鍵的形成知識(shí)拓展常用的DNA連接酶EcoliDNA連接酶T4DNA連接酶來源：大腸桿菌作用：使黏性末端之間連接來源：T4噬菌體作用：既能連接黏性末端也能連 接平口末端，但后者效率較低(1)使用載體的目的作為運(yùn)載工具，將目的基因?qū)氲绞荏w細(xì)胞中去。使目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。(2)基因的載體必須具備的條件在宿主細(xì)胞中能穩(wěn)定保存

10、并能大量復(fù)制。有多個(gè)限制酶的單一切點(diǎn)，可適于多種限制性核酸內(nèi)切酶切割，以便與多種外源基因連接，又可防止丟失某些片段。有一定的標(biāo)記基因，便于鑒定和篩選。3載體(3)載體的種類：質(zhì)粒、噬菌體以及某些動(dòng)、植物病毒。(4)基因工程中最常用的載體質(zhì)粒分布：許多細(xì)菌和某些酵母菌的細(xì)胞質(zhì)中。結(jié)構(gòu)：裸露、結(jié)構(gòu)簡單的、能自我復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子，其中含有復(fù)制原點(diǎn)、目的基因插入位點(diǎn)(即限制性核酸內(nèi)切酶切割位點(diǎn))、遺傳標(biāo)記基因(如抗生素的抗性基因)。大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌等細(xì)菌中都有質(zhì)粒。它存在于細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)中，上面一般含幾個(gè)到幾百個(gè)基因，控制著細(xì)菌的抗藥性、固氮、抗生素合成等性狀。由于土壤農(nóng)桿菌很容易

11、感染植物細(xì)胞，使細(xì)胞生有瘤狀物，所以科學(xué)家培育轉(zhuǎn)基因植物時(shí)，常用土壤農(nóng)桿菌中的質(zhì)粒做載體。名師點(diǎn)津 一般來說，天然質(zhì)粒往往不能滿足人類的所有要求，因此人們根據(jù)不同的目的和需要，對(duì)某些天然的質(zhì)粒進(jìn)行人工改建，如大腸桿菌pBR322質(zhì)粒(教材P15)。 下列有關(guān)基因工程中限制性核酸內(nèi)切酶的描述，錯(cuò)誤的是 ()。A一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識(shí)別一種特定的脫氧核苷 酸序列B限制性核酸內(nèi)切酶的活性受溫度的影響C限制性核酸內(nèi)切酶能識(shí)別和切割RNAD限制性核酸內(nèi)切酶可從原核生物中提取解析基因的分子手術(shù)刀是限制性核酸內(nèi)切酶，主要存在于微生物中。一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并能在特定的位點(diǎn)切

12、割DNA分子。酶的活性會(huì)受到溫度、pH等的影響。答案C【鞏固2】 下列關(guān)于DNA連接酶作用的敘述，正確的是 ()。A將單個(gè)核苷酸加到某DNA片段末端，可形成磷酸二酯鍵B連接兩條DNA鏈上堿基之間的氫鍵C將斷開的兩個(gè)DNA片段的骨架連接起來；重新形成磷酸 二酯鍵D只能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端之間連接起來，而 不能將雙鏈DNA片段平口末端之間進(jìn)行連接解析DNA連接酶的功能是催化兩個(gè)雙鏈DNA分子片段之間的磷酸二酯鍵的形成，從而將兩個(gè)DNA分子連接起來；有的DNA連接酶既能連接黏性末端，也能連接平口末端。答案C【鞏固3】以原核生物細(xì)胞(如大腸桿菌)為重組DNA表達(dá)體的基因工程的“施工”過程主要

13、是：_。基因工程的_雖然不變，但隨著_和_的不同，基因工程的“施工”步驟也不完全相同。例如，利用基因工程培育貯藏性能優(yōu)良的抗軟化番茄新品種與用大腸桿菌生產(chǎn)目的蛋白的方法步驟便有所不同?；蚬こ痰囊话氵^程與技術(shù)1基因工程的一般過程2獲取目的基因制備重組DNA分子轉(zhuǎn)化受體細(xì)胞篩選獲得目的基因的受體細(xì)胞培養(yǎng)受體細(xì)胞并實(shí)現(xiàn)目的基因功能表達(dá)原理研究目標(biāo)研究對(duì)象(1)目的基因主要是指編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因，例如，與生物抗逆性相關(guān)的基因、與優(yōu)良品質(zhì)相關(guān)的基因、與生物藥物和保健品相關(guān)的基因、與毒物降解相關(guān)的基因以及與工業(yè)所用酶相關(guān)的基因等。目的基因可以從自然界中已有的物種中分離出來，也可以用人工的方法合成。(2

14、)獲取目的基因從基因文庫中獲取目的基因：用多種限制性核酸內(nèi)切酶或者機(jī)械的方法，將某種生物的細(xì)胞DNA切成不同片段，并把所有片段隨機(jī)地分別連接到用同種限制性核酸內(nèi)切酶切過的基因載體上，然后分別轉(zhuǎn)移到適當(dāng)受體細(xì)胞如細(xì)菌中，通過1目的基因的獲取細(xì)胞增殖而構(gòu)成各個(gè)片段的無性繁殖系。如果所制備的克隆數(shù)目已多到可把某種生物的全部基因都包含在內(nèi)時(shí)，這一組克隆就成為該種生物的基因文庫。用DNA探針從基因文庫中準(zhǔn)確提取目的基因：由于DNA雙鏈的核苷酸順序是彼此互補(bǔ)的，當(dāng)DNA分子雜交時(shí)，首先將雙鏈DNA加熱或提高pH，使雙鏈解開(這一過程稱變性，相反的過程稱為復(fù)性)，根據(jù)所需基因的核苷酸順序制成一段與之互補(bǔ)的核

15、苷酸短鏈，并用同位素標(biāo)記，即成為探針。用這一探針探查基因文庫中已經(jīng)變性的DNA片段，如果有一個(gè)DNA片段能和探針片段互補(bǔ)結(jié)合而成雙鏈(分子雜交)，這一片段就含有所需要的基因。用人工合成目的基因的方法主要有兩條途徑：一條途徑是以目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使RNA為模板，反轉(zhuǎn)錄成互補(bǔ)的單鏈DNA，然后在酶的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得所需要的基因，稱為反轉(zhuǎn)錄法；另一條途徑是根據(jù)已知的蛋白質(zhì)的氨基酸序列，推測(cè)出相應(yīng)的mRNA序列，然后按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，推測(cè)出它的結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列，再通過化學(xué)方法，以單核苷酸為原料合成目的基因，稱為化學(xué)合成法。真核細(xì)胞的基因編碼區(qū)含有不能表達(dá)的內(nèi)含子，因此，不能直接用

16、于基因的擴(kuò)增和表達(dá)。獲取真核細(xì)胞中的目的基因時(shí)，一般用人工合成的方法。a反轉(zhuǎn)錄法過程：優(yōu)點(diǎn)：專一性強(qiáng)，目的基因不含內(nèi)含子。缺點(diǎn)：操作過程麻煩，mRNA生存時(shí)間短，技術(shù)要求高。b化學(xué)合成法過程：優(yōu)點(diǎn)：專一性強(qiáng)，目的基因不含內(nèi)含子，可合成自然界不存在的新基因。缺點(diǎn)：目前，對(duì)于許多復(fù)雜的、尚不知道核苷酸序列的基因不能用此法合成。 基因的結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)包括編碼區(qū)和非編碼區(qū)兩部分，編碼區(qū)即為指導(dǎo)合成蛋白質(zhì)的區(qū)域。原核細(xì)胞中的基因結(jié)構(gòu)：編碼區(qū)是連續(xù)的(如圖)，也就是說編碼區(qū)轉(zhuǎn)錄后形成一條mRNA，然后直接翻譯成蛋白質(zhì)?！旧罨卣埂空婧思?xì)胞中的基因結(jié)構(gòu)：編碼區(qū)是不連續(xù)的，包括內(nèi)含子和外顯子。內(nèi)含子是位于基因編

17、碼區(qū)中的不編碼蛋白質(zhì)的DNA片段，外顯子是位于基因編碼區(qū)中可以編碼蛋白質(zhì)的DNA片段(如圖)。通過PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因。名師點(diǎn)津 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)(PCR技術(shù))(1)概念：在生物體外通過酶促反應(yīng)有選擇地大量擴(kuò)增目的基因或序列的技術(shù)。(2)原理：DNA的半保留復(fù)制。(3)條件：引物、模板目的基因、原料四種脫氧核苷酸(即dCTP、dATP、dGTP、dTTP)、耐高溫的DNA聚合酶(Taq酶)等。降溫到5560 ，引物與單鏈相應(yīng)互補(bǔ)序列結(jié)合加熱到7075 ，在熱穩(wěn)定的DNA聚合酶（Taq酶）的作用下進(jìn)行延伸(4)過程變性：加熱到9095 ，DNA受熱變性后解旋為單鏈復(fù)性(退火)延伸(5)結(jié)果：

18、目的基因以2n的方式呈指數(shù)式大量擴(kuò)增。(6)PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因與DNA復(fù)制的比較PCR技術(shù)DNA復(fù)制相同點(diǎn)原理堿基互補(bǔ)配對(duì)原料四種脫氧核苷酸條件模板、ATP、酶不同點(diǎn)解旋方式DNA在高溫下變性解旋解旋酶催化場(chǎng)所體外如PCR儀中主要在細(xì)胞核內(nèi)酶熱穩(wěn)定的DNA聚合酶(Taq酶)細(xì)胞內(nèi)含有的DNA聚合酶結(jié)果在短時(shí)間內(nèi)形成大量的DNA片段形成整個(gè)DNA分子(1)構(gòu)建基因表達(dá)載體的目的使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代。使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。(2)重組DNA分子的組成(基因表達(dá)載體的組成)2.制備重組DNA分子基因表達(dá)載體的構(gòu)建目的基因啟動(dòng)子：位于目的基因的首端，是轉(zhuǎn)錄開始

19、的地方。終止子：位于目的基因的尾端，使轉(zhuǎn)錄停止的部位。標(biāo)記基因：用于鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的受體細(xì)胞篩選出來，常為抗生素抗性基因。(3)制備過程目的基因與載體結(jié)合的過程，實(shí)質(zhì)上是不同來源的DNA重新組合的過程。其基本過程如下(以質(zhì)粒作為載體)：(1)轉(zhuǎn)化的定義轉(zhuǎn)化是指目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。(2)轉(zhuǎn)化方法根據(jù)受體和載體的類型不同，所采用的導(dǎo)入方法也不同。目前經(jīng)常使用的目的基因?qū)敕椒ㄓ校夯ǚ酃芡ǖ婪?、氯化鈣法、農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化法、基因槍法及電擊法、聚乙二醇(PEG)法等。1將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用的受體細(xì)胞：植物的受精卵或

20、者體細(xì)胞。3轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)化的方法常用方法a農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌是一種在土壤中生活的微生物，能在自然條件下感染雙子葉植物和裸子植物，而對(duì)大多數(shù)單子葉植物沒有感染的能力。當(dāng)植物體受到損傷時(shí)，傷口處的細(xì)胞會(huì)分泌大量的酚類化合物，吸引農(nóng)桿菌移向這些細(xì)胞，這時(shí)農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的TDNA(可轉(zhuǎn)移的DNA)可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并且整合到受體細(xì)胞染色體DNA上。根據(jù)農(nóng)桿菌的這種特點(diǎn)，如果將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的TDNA上，通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用，就可以使目的基因進(jìn)入植物細(xì)胞，并將其插入到植物細(xì)胞中的染色體DNA上，使目的基因的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達(dá)。b基因槍法又叫微彈轟擊法將目的基因包裹在微小的金粉粒子或鎢粉

21、粒子表面，然后將微粒用基因槍高速射入到受體細(xì)胞或組織中。c花粉管通道法在授粉前后，將含目的基因的溶液滴加在柱頭上，或用含目的基因的溶液處理花粉粒，讓花粉粒吸入目的基因，然后授粉，這樣利用花粉管作為通道即可導(dǎo)入外源基因，實(shí)現(xiàn)基因的遺傳轉(zhuǎn)化。此法所用的外源基因可以是單純的目的基因、含目的基因的載體，甚至是含目的基因的DNA。此法利用了植物的自然生殖過程，省去了組織培養(yǎng)階段，既簡單經(jīng)濟(jì)，又快捷實(shí)用，原則上適用于任何開花植物。2將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞顯微注射技術(shù)是轉(zhuǎn)基因動(dòng)物中采用最多，也是最為有效的一種將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞的方法。顯微注射技術(shù)是用口徑為1m的DNA注射器，將大量的濃度在13g/mL的

22、并且含有目的基因的表達(dá)載體注入動(dòng)物受精卵內(nèi)，然后把經(jīng)過注射的受精卵移植到雌性動(dòng)物的子宮或輸卵管內(nèi)，使受精卵發(fā)育為具有新性狀的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。3將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞原核生物作為受體細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)是：繁殖速度快，容易培養(yǎng)，多為單細(xì)胞，遺傳物質(zhì)相對(duì)較少等。早期的基因工程操作都用原核生物作為受體細(xì)胞，其中以大腸桿菌最為常見。氯化鈣法載體是質(zhì)粒，受體細(xì)胞是細(xì)菌，其導(dǎo)入過程如下：受體細(xì)胞：細(xì)菌 CaCl2細(xì)胞壁的通透性增大重組質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞目的基因隨受體細(xì)胞的繁殖而復(fù)制名師點(diǎn)津 導(dǎo)入受體細(xì)胞的必須是重組DNA分子，而不能直接導(dǎo)入目的基因。(1)受體細(xì)胞的篩選與鑒定常用方法：插入滅活法。方案：見教材P15“知

23、識(shí)海洋”。(2)目的基因的檢測(cè)與鑒定4重組細(xì)胞的篩選和目的基因的檢測(cè)檢測(cè)水平檢測(cè)內(nèi)容方法結(jié)果顯示分子水平的檢測(cè)檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的染色體上是否插入了目的基因DNA分子雜交技術(shù)(DNA探針轉(zhuǎn)基因生物DNA)是否顯示出雜交帶檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄分子雜交技術(shù)(DNA探針轉(zhuǎn)基因生物mRNA)是否顯示出雜交帶檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)抗原抗體雜交技術(shù)是否顯示出雜交帶個(gè)體水平的檢測(cè)包括抗蟲、抗病的接種實(shí)驗(yàn)，以確定是否有抗性及抗性程度；基因工程產(chǎn)品需要與天然產(chǎn)品進(jìn)行活性比較等5.抗軟化番茄的培育(1)目的基因抗多聚半乳糖醛酸酶基因。(2)受體細(xì)胞番茄體細(xì)胞。(3)轉(zhuǎn)化方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。(4)培育過程：抗多聚半

24、乳糖醛酸酶基因與農(nóng)桿菌質(zhì)粒結(jié)合形成重組質(zhì)粒重組質(zhì)粒導(dǎo)入農(nóng)桿菌用農(nóng)桿菌侵染普通番茄細(xì)胞利用植物組織培養(yǎng)方法培養(yǎng)導(dǎo)入目的基因成功的番茄體細(xì)胞含有抗多聚半乳糖醛酸酶基因的抗軟化番茄。(詳見教材P17)【鞏固4】 下列有關(guān)基因工程操作的敘述正確的是()。A用同種限制酶切割載體與目的基因可獲得相同的黏性末端B以蛋白質(zhì)的氨基酸序列為依據(jù)合成的目的基因與原基因的堿基序列相同C檢測(cè)到受體細(xì)胞含有目的基因就標(biāo)志著基因工程操作的成功D用含抗生素抗性基因的質(zhì)粒作為載體是因?yàn)槠淇剐曰虮阌谂c外源基因連接解析一種氨基酸可以由多種密碼子控制，因此以蛋白質(zhì)的氨基酸序列為依據(jù)合成的目的基因與原基因通常不同；只有目的基因表達(dá)，

25、使受體表現(xiàn)出目標(biāo)性狀或獲得目標(biāo)產(chǎn)物才標(biāo)志著基因工程操作的成功；抗生素抗性基因作為標(biāo)記基因，用于檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞。答案A 不屬于目的基因與載體結(jié)合過程的是 ()。A用一定的限制性核酸內(nèi)切酶切割質(zhì)粒露出黏性末端B用同種限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因露出黏性末端C將重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞中進(jìn)行擴(kuò)增D將切下的目的基因插入到質(zhì)粒切口處解析將重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞屬于轉(zhuǎn)化受體細(xì)胞階段。答案C【鞏固5】 下列選項(xiàng)不屬于將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法是 ()。A基因槍法 B顯微注射法C農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 D花粉管通道法解析本題考查基因工程操作程序中的目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法，也叫轉(zhuǎn)化方法。其中將目的基因?qū)?/p>

26、入植物細(xì)胞采用的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法等；將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞最常用的方法是顯微注射法。答案B【鞏固6】 用基因工程技術(shù)可使大腸桿菌合成人的蛋白質(zhì)。下列敘述不正確的是 ()。A常用相同的限制性核酸內(nèi)切酶處理目的基因和質(zhì)粒BDNA連接酶和RNA聚合酶是構(gòu)建重組質(zhì)粒必需的工具酶C可用含抗生素的培養(yǎng)基檢測(cè)大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組 質(zhì)粒D導(dǎo)入大腸桿菌的目的基因不一定能成功表達(dá)解析基因工程中限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶是構(gòu)建重組質(zhì)粒必需的工具酶。質(zhì)粒作為載體必須具有標(biāo)記基因。導(dǎo)入的目的基因不一定能夠成功表達(dá)。答案B【鞏固7】 下列關(guān)于培育抗軟化番茄的敘述中，錯(cuò)誤的是 ()。A運(yùn)載

27、工具是質(zhì)粒B受體細(xì)胞是番茄體細(xì)胞C目的基因?yàn)槎嗑郯肴樘侨┧崦富駾目的基因的表達(dá)延緩了細(xì)胞的軟化解析抗軟化番茄的培養(yǎng)中目的基因?yàn)榭苟嗑郯肴樘侨┧崦富?。答案C【鞏固8】 基因工程中，需使用特定的限制酶(限制性核酸內(nèi)切酶的簡稱)切割目的基因和質(zhì)粒，便于重組和篩選。已知限制酶的識(shí)別序列和切點(diǎn)是GGATCC，限制酶的識(shí)別序列和切點(diǎn)是GATC。根據(jù)圖示判斷下列操作正確的是 ()?！纠?】示例一基因工程的基本工具及作用A目的基因和質(zhì)粒均用限制酶切割B目的基因和質(zhì)粒均用限制酶切割C質(zhì)粒用限制酶切割，目的基因用限制酶切割D質(zhì)粒用限制酶切割，目的基因用限制酶切割思維導(dǎo)圖深度剖析本題中要遵循一個(gè)原則：不能同時(shí)將

28、兩個(gè)標(biāo)記基因切開，至少保留一個(gè)，所以只能用酶切割質(zhì)粒；而從目的基因右側(cè)堿基序列可知只能用酶切割目的基因才能得到含目的基因的DNA片段。答案D思維發(fā)散(1)限制酶與限制酶切出的黏性末端相同嗎？(2)不同限制酶切出的黏性末端一定不同嗎？(3)若用題干中兩種限制酶分別切割同一DNA分子，理論上哪一種限制酶切割后形成更多種類的DNA片段？提示(1)相同(2)不一定(3)限制酶 下圖是培育表達(dá)人乳鐵蛋白的乳腺生物反應(yīng)器的技術(shù)路線。圖中tetR表示四環(huán)素抗性基因，ampR表示氨芐青霉素抗性基因，BamH、Hind、Sma直線所示為三種限制酶的酶切位點(diǎn)?！纠?】示例二基因工程基本操作程序據(jù)圖回答下面的問題。

29、(1)圖中將人乳鐵蛋白基因插入載體，需用_限制酶同時(shí)酶切載體和人乳鐵蛋白基因。篩選含有重組載體的大腸桿菌首先需要在含_的培養(yǎng)基上進(jìn)行。(2)能使人乳鐵蛋白基因在乳腺細(xì)胞中特異性表達(dá)的調(diào)控序列是_(填字母代號(hào))。A啟動(dòng)子 BtetR C復(fù)制原點(diǎn) DampR(3)過程可采用的操作方法是_(填字母代號(hào))。A農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化 B大腸桿菌轉(zhuǎn)化C顯微注射 D細(xì)胞融合(4)為檢測(cè)人乳鐵蛋白是否成功表達(dá)，可采用_(填字母代號(hào))技術(shù)。A核酸分子雜交 B基因序列分析C抗原抗體雜交 DPCR思維導(dǎo)圖深度剖析(1)由圖示可知：需用Hind和BamH限制酶同時(shí)酶切載體和人乳鐵蛋白基因，因酶切后tetR四環(huán)素抗性基因結(jié)構(gòu)被破壞

30、而ampR氨芐青霉素抗性基因結(jié)構(gòu)完好，故用含氨芐青霉素的選擇培養(yǎng)基可篩選出含有重組載體的大腸桿菌。(2)啟動(dòng)子是一段特殊的DNA序列，是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的位點(diǎn)，可調(diào)控基因的特異性表達(dá)。(3)過程表示把重組載體導(dǎo)入受體細(xì)胞的過程，當(dāng)受體細(xì)胞為動(dòng)物細(xì)胞時(shí)，常采用顯微注射法。(4)人乳鐵蛋白基因是否成功表達(dá)，關(guān)鍵看是否有其表達(dá)產(chǎn)物即人乳鐵蛋白，可用抗原抗體雜交法檢測(cè)該蛋白是否存在。答案(1)Hind和BamH氨芐青霉素(2)A(3)C(4)C思維發(fā)散1 (1)中用兩種限制酶同時(shí)酶切載體和人乳鐵蛋白基因之后構(gòu)建基因表達(dá)載體，而例1中的載體與目的基因只用一種限制酶切割之后構(gòu)建基因表達(dá)載體，兩者相比

31、，本題操作有什么優(yōu)點(diǎn)？思維發(fā)散2 若要檢測(cè)早期胚胎細(xì)胞中人乳鐵蛋白基因是否轉(zhuǎn)錄，常用什么技術(shù)？提示1.可以防止酶切后單個(gè)含目的基因的DNA片段自身連接成環(huán)狀等，提高了目的基因與載體結(jié)合成重組DNA的概率，從而提高了基因工程的成功率。2核酸分子雜交技術(shù)。思維拓展1基因工程的基本操作流程圖(人教版)將某種生物體內(nèi)的DNA全部提取出來，選用適當(dāng)?shù)南拗泼?，將DNA切成一定范圍大小的DNA片段，然后，將這些DNA片段分別與載體連接起來，導(dǎo)入受體菌的群體中儲(chǔ)存，每個(gè)受體菌都含有了一段不同的DNA片段。也就是說，這個(gè)群體包含了這種生物的所有基因，叫做這種生物的基因組文庫。如果用某種生物發(fā)育的某個(gè)時(shí)期的mRN

32、A反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的多種互補(bǔ)DNA(也叫cDNA)片段，與載體連接后儲(chǔ)存在一個(gè)受體菌群中，那么，這個(gè)受體菌群體就叫做這種生物的cDNA文庫。兩種基因文庫的主要區(qū)別(如下表所示)。2基因文庫的構(gòu)建(人教版)文庫類型cDNA文庫基因組文庫文庫大小小大基因中啟動(dòng)子(具有啟動(dòng)作用的DNA片段)無有基因中內(nèi)含子(位于編碼蛋白質(zhì)序列內(nèi)的非編碼DNA片段)無有基因多少某種生物的部分基因某種生物的全部基因物種間的基因交流可以部分基因可以下列關(guān)于基因工程的敘述，不正確的是 ()。A基因工程的原理是基因重組B運(yùn)用基因工程技術(shù)，可使生物發(fā)生定向變異C一種生物的基因轉(zhuǎn)接到另一種生物的DNA分子上，屬于 基因工程的內(nèi)容D是非

33、同源染色體上非等位基因的自由組合解析基因工程實(shí)現(xiàn)了將一種生物的基因與另一種生物的基因組合到同一個(gè)體中的愿望，所以這是一種基因重組現(xiàn)象?；蚬こ淌莾煞N生物間的基因重組，而非同源染色體上非等位基因的自由組合僅限于一種生物的一個(gè)個(gè)體減數(shù)分裂時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。答案D1下列關(guān)于DNA重組技術(shù)中基本工具的敘述，正確的是 ()。A限制酶的作用部位是特定的兩個(gè)核苷酸之間的氫鍵B目的基因經(jīng)限制酶切割后一定會(huì)形成黏性末端CDNA連接酶用來連接兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵D質(zhì)粒DNA分子上一定含有抗四環(huán)素基因解析限制酶的作用部位是兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵，而不是氫鍵。被限制酶切開后的DNA可以形成黏性末端，也可能形成平口末端。有的質(zhì)粒上可能含有一些其他抗性基因。答案C2下列DNA片段能夠用DNA連接酶連接起來的是 ()。GC G GTCTGCACGGCGTGCACCAGGCCTTAA A和 B和、和C和 D和、和解析黏性末端如果堿基數(shù)目相同且能夠互補(bǔ)配對(duì)即可用DNA連接酶相連；平口末端則堿基相同且兩條鏈序列相反即可用DNA連接酶連接，具備這個(gè)特點(diǎn)的只有和。答案A3已知某種限制酶在一線性DNA分子上有3個(gè)酶切位點(diǎn)，如圖中箭頭所指，如果該線性DNA分子在3個(gè)酶切位點(diǎn)上都被該酶切斷，則