新课标高中生物选修三《基因工程的基本操作程序》导学案.doc

1．2 基因工程的基本操作程序
［教学目标］
1、简述基因工程原理及基本操作程序。
2、尝试设计某一转基因生物的研制过程.
[教学重点和难点］
1、教学重点
基因工程基本操作程序的四个步骤。
2、教学难点
（1）从基因文库中获取目的基因。
（2）利用PCR技术扩增目的基因。
［教学过程］
一、目的基因的获取:
1．目的基因:符合人们需要的，编码蛋白质的.
2．获取目的基因的方法
（1）从基因文库中获取目的基因
①基因文库：将含有某种生物不同基因的许多，导人受体菌的群体中，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因,称为基因文库。
基因组文库：含有一种生物的基因
②种类
cDNA文库：含有一种生物的基因
③目的基因的获取
根据基因的有关信息：基因的序列、基因在上的位置、基因的产物mRNA、基因的产物蛋白质等特性获取目的基因。
（2)利用PCR技术扩增目的基因。
①PCR：是一项在生物体外特定DNA片段的核酸合成技术。
②条件:已知目的基因的序列。
③过程:目的基因DNA受热形成,与结合，然后在 ______的作用下进行延伸形成DNA。
④方式：指数扩增=2n（n为扩增循环的次数)
(3)人工合成法：基因较小，核苷酸序列已知，可以人工合成。
例1 下列获取目的基因的方法中需要模板链的是( ）
①从基因文库中获取目的基因 ②利用PCR技术扩增目的基因 ③反转录法 ④通过DNA合成仪利用化学方法人工合成
A．①②③④ B．①②③ C．②③④ D．②③
二、基因表达载体的构建
1．表达载体的组成：目的基因+++标记基因等.
2．启动子：位于基因的，它是结合
的部位，驱动基因转录产生mRNA。
3．终止子：位于基因的，终止。
4．表达载体的功能：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且给下一代；使目的基因 ____ 和发挥作用。
5．标记基因：受体细胞是否含有目的基因。
6．不同的受体细胞及目的基因导入受体细胞的方法不同,基因表达载体的构建上也会有所差别。
例2科学家在培育抗虫棉时，经过了许多复杂的过程和不懈的努力，才获得成功。起初把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因插入载体质粒中，然后导入棉花的受精卵中，结果抗虫基因在棉花体内没有表达.然后在插入抗虫基因的质粒中插入启动子(抗虫基因首端），导人棉花受精卵，长成的棉花植株还是没有抗虫能力.科学家又在有启动子、抗虫基因的质粒中插入终止子（抗虫基因末端)，导入棉花受精卵，结果成长的植株，有了抗虫能力.由以上过程推知，作为目的基因的运载体应具备的结构是（ ）
A．目的基因、启动子 B．目的基因、终止子
C．目的基因、启动子、终止子 D．目的基因、启动子、终止子、标记基因
三、将目的基因导入受体细胞
(一）转化：目的基因进人受体细胞内，并在受体细胞内维持稳定和的过程。
（二)方法
1．将目的基因导入植物细胞
(1）农杆菌转化法
①农杆菌特点：易感染植物和裸子植物，对___________植物没有感染力;Ti质粒的可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体上.
②转化:目的基因插人农杆菌→导入植物细胞→目的基因整合到植物细胞染色体上→目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。
（2）基因枪法
基因枪法：是单子叶植物中常用的一种基因转化方法,但是成本较高。
(3）花粉管通道法
花粉管通道法：这是我国科学家独创的一种方法，是一种十分简便经济的方法.(我国的转基因抗虫棉就是用此种方法获得的）
2．将目的基因导入动物细胞
（1）方法:注射技术.
(2）操作程序：目的基因表达载体→取卵(受精卵) →显微注射→注射了目的基因的受精卵移植到____性动物的 _________________________内发育→新性状动物.
3．将目的基因导人微生物细胞
（1）原核生物特点:繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。
（2）转化：处理细胞→细胞→表达载体与感受态细胞混合→
_________细胞吸收DNA分子.
例3采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是（ ）
①将毒素蛋白注射到棉受精卵中②将编码毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中③将编码毒素蛋白的DNA序列，与质粒重组,导人细菌，用该细菌感染棉的体细胞,再进行组织培养④将编码毒素蛋白的DNA序列，与细菌质粒重组,注射到棉的子房并进入受精卵
A、①② B、②③ C、③④ D、①④
四、目的基因的检测与鉴定
1．检测
(1)方法：标记了的、抗原抗体杂交.
(2)内容
①检测转基因生物染色体的DNA是否插入.
②检测目的基因是否转录。
③检测目的基因是否翻译成。
2．鉴定:鉴定、抗病鉴定等。
例4 下图是将人的生长激素基因导人细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图，所用载体为质粒A.已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因，质粒A导人细菌B后，其上的基因能得到表达。请回答下列问题：
（1）目前把重组质粒导入细菌细胞时，效率还不高，导入完成后得到的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，有的导入的是普通质粒A,只有少数导入的是重组质粒.以下步骤可鉴别得到的细菌是否导人了质粒A或重组质粒：将得到的细菌涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上,能够生长的就导人了质粒A或重组质粒，反之则没有。使用这种方法鉴别的原因是。
（2)若把通过鉴定证明导人了普通质粒A或重组质粒的细菌放在含有四环素的培养基上培养，会发生的现象是.
原因是：_______________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
（3）导人细菌B细胞中的目的基因成功表达的标志是什么？
_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
课堂巩固：
一、选择题：
1、下列属于获取目的基因的方法的是（ ）
①利用mRNA反转录形成 ②从基因组文库中提取
③从受体细胞中提取 ④利用PCR技术
⑤利用DNA转录 ⑥人工合成
A．①②③⑤ B．①②⑤⑥ C．①②③④ D．①②④⑥
2、不属于目的基因与运载体结合过程的是（ ）
A．用一定的限制酶切割质粒，露出黏性末端
B．用同种限制酶切割目的基因，露出黏性末端
C．将切下的目的基因插入到质粒的切口处
D．将重组DNA引入到受体细胞中进行扩增
3、分辨基因工程是否成功是通过( )
A．提取目的基因 B．基因表达载体的构建
C．目的基因导人受体细胞 D．目的基因的检测与鉴定
4．下列不属于获取目的基因的方法的是（ )
A．利用DNA连接酶复制目的基因 B．利用DNA聚合酶复制目的基因
C．从基因文库中获取目的基因 D．利用PCR技术扩增目的基因
5．哪项不是基因表达载体的组成部分( ）
A．启动子 B．终止密码 C．标记基因 D．目的基因
6．在胰岛素的基因与质粒形成重组DNA分子的过程中,下列哪组是所需要的( ）
①同一种限制酶切割两者;②不需同一种限制酶切割两者；③加入适量的DNA连接酶；④不需加DNA连接酶
A．①③ B．①④ C．②④ D．②③
7．下列说法中正确的是（ ）
A．基因表达载体的构建方法是一致的
B．标记基因也叫做抗生素基因
C．显微注射技术是最为有效的一种将目的基因导入植物细胞的方法
D．大肠杆菌是常用的微生物受体
8、下列哪项不是将目的基因导入植物细胞的方法( ）
A．基因枪法 B．显微注射法 C．农杆菌转化法 D．花粉管通道法
9．基因工程中常用的受体细胞不包括（ )
A．人体细胞 B．动物细胞 C．植物细胞 D．微生物细胞
10．基因工程中科学家常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞.下列不属于这样做的原因的是（ ）
A．结构简单，多为单细胞 B．繁殖速度快
C．遗传物质含量少 D．性状稳定,变异少
11．要检测目的基因是否成功的插入了受体DNA中，需要用基因探针，基因探针是指( ）
A．用于检测疾病的医疗器械
B．用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子
C．合成一球蛋白的DNA
D．合成苯丙羟化酶的DNA片段
12．基因工程的正确操作步骤是（ )
①构建基因表达载体 ②将目的基因导入受体细胞
③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求 ④取目的基因
A．③②④① B．②④①③ C．④①②③ D．③④①②
13．下列有关基因工程技术的叙述，正确的是( )
A．重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶和基因进入受体细胞的载体
B．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列
C．选用细菌作为重组质粒的受体细胞主要是因为细菌繁殖快、遗传物质少
D．只要目的基因进入受体细胞就能成功实现表达
14．基因工程中不会出现（ ）
A．DNA连接酶将黏性末端的碱基连接起来
B．限制性内切酶可用于目的基因的获取
C．目的基因必须有载体导入受体细胞
D．人工合成目的基因不用限制性核酸内切酶
15、下列哪项不是基因工程技术（ ）
A．基因转移 B．基因扩增 C．基因检测 D．基因表达
（二）填空题：
16．根据下列所给材料回答问题：
材料一 把人的胰岛素基因拼接到大肠杆菌的质粒上，然后导入大肠杆菌内，产生出人的胰岛素.
材料二 把萤火虫的荧光基因转入烟草体内，培育荧光的烟草.材料三 有人把蜘蛛产生丝腺蛋白的基因转入羊的细胞屯，在羊分泌的乳汁中加入某种物质后,可抽出细丝，这种细丝可望用作手术的缝合线.
(1)上述生物新品种的产生运用了技术.
(2)一种生物的基因在另一种生物体内能够表达，而不影响其他基因的表达，这说明基因是有___________效应的片段,具有一定的性；同时可以说明各种生物共用一套。
(3）上述技术所用的工具酶有。
(4)材料三中所用缝合线与普通缝合线相比有何优点？ 。
（5)可遗传的变异分为三种:、、，而基因工程改变一个物种的基因属于。
(6)从上述所给的材料，不能得出哪一结论( )
A．动植物之间可以相互转基因
B．真核生物与原核生物之间可以相互转基因
C．基因工程可以定向地改变生物的基因
D．转基因生物的出现对生物的进化是有利的
17．人体受病毒刺激后，可以产生干扰素,干扰素分为、、三类，1980年,生物学家成功破译了干扰素的全部遗传信息,并运用插入质粒的方法，用大肠杆菌生产得到干扰素可以用于治疗肝炎和肿瘤，回答下列问题：
（1）上述材料中涉及的现代生物技术有。
(2)在利用大肠杆菌生产干扰过程中，目的基因是,所用载体是。表达载体的结构组成包括、、、.
（3）目的基因在大肠杆菌中表达时,必须经过和过程.