基因工程的基本操作程序教学案.doc

1．2 基因工程的基本操作程序
【课标要求】
1．简述基因工程基本操作程序的四个步骤
2．尝试设计某一转基因生物的研制过程。
【本节重难点】
重点：基因工程基本操作程序的四个步骤
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
【学习过程】
一、基因工程的基本操作程序简述
①目的基因的 ；
② 的构建；
③将目的基因 ；
④目的基因的 。
二、基因工程的基本操作程序
（一）目的基因的获取
1．目的基因：主要是指 的基因，也可以是一些具有 作用的因子。
2．原核细胞和真核细胞的基因结构
（1）原核细胞的基因结构

（2）真核细胞的基因结构

3．目的基因的获取
目的基因可以从 中分离出来，也可以用 合成。
常用的方法有以下几种：
（1）从基因文库中获取目的基因
①基因组文库和部分基因文库（如cDNA文库）

基因组文库 cDNA文库
文库类型
cDNA文库
基因组文库
文库大小

基因中启动子

基因中内含子

基因多少

物种间的基因交流

②从基因文库中得到目的基因，可以根据一些信息，如根据基因的 、
基因的 、基因在染色体上的 、基因的 ，以及基因的 等特性。
（2）利用PCR技术扩增目的基因
①PCR是____________________________________技术，是 的缩写。
②原理：____________________。，
③前提：有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成_________。
④条件：DNA模板、 。
⑤扩增过程：

a．变性（ ℃）：目的基因DNA受热变性后接连为单链
b．退火（ ℃）： 与单链相应互补序列结合
c．延伸（ ℃）：在 的作用下进行延伸
Taq酶的特点是 。
PCR技术与DNA复制的比较：

PCR技术
DNA复制
相
同
点
原理

原料

条件

不
同
点
解旋方式

场所

酶

结果

（3）化学法直接合成
适用于基因比较 ，核苷酸序列又 。
（二） ——基因工程的核心
1．基因表达载体的构建，其目的是使目的基因在受体细胞中能 ，并且可以 ，同时，使目的基因能够 。
2．基因表达载体= + + +

（1）启动子：是一段有特殊结构的 ，位于基因的 ，它是
识别和结合的部位，有了它才能驱动基因 ，最终获得所需要的蛋白质。
（2）终止子：也是一段有特殊结构的 ，位于基因的 ，相当于一盏红色信号灯，使 在所需要的地方停止下来。
（3）标记基因：作用是为了 ，从而将含有目的基因的细胞 出来，如 基因。
3．构建基因表达载体的过程：用　 　 （同、不同）种限制酶去切目的基因与运载体，再用　 　 使其连接,形成重组DNA分子。
（三）将目的基因导入受体细胞
将目的基因 受体细胞，并且在受体细胞内 和 的过程，称为转化。
（1）将目的基因导入植物细胞
①农杆菌转化法

② 法
③ 法
（2）将目的基因导入动物细胞
① 技术是将目的基因导入受体细胞的最有效方法。
②操作程序：将含有目的基因的表达载体 → →获得 →显微注射→胚胎 →胚胎 →发育成具有新性状的动物
（3）将目的基因导入微生物细胞
①原核生物作为基因工程受体细胞的优点： 。
②大肠杆菌细胞最常用的方法：
a．用 处理细胞，使细胞处于一种 的生理状态，这种细胞称为 细胞；
b．将 分子溶于缓冲液与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子。
（四）目的基因的检测与鉴定
（1）检测转基因生物的 上是否插入了目的基因
检测方法： 技术，即将转基因生物的基因组DNA提取出来，在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素等作标记，以此作为 ，使探针与基因组DNA杂交，如果出现 ，就表明目的基因已插入染色体DNA中。
（2）检测目的基因是否
检测方法： 技术
（3）检测目的基因是否
检测方法： ，从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行检测，若有 出现，表明目的基因已形成蛋白质产品。
（4）进行 水平的鉴定

【巩固练习】
1．下列正确表示基因操作“四部曲”的是 （ ）
A．提取目的基因→目的基因导入受体细胞→基因表达载体的构建→目的基因的检测和鉴定
B．目的基因的检测和鉴定→提取目的基因→基因表达载体的构建→目的基因导入受体细胞
C．提取目的基因→基因表达载体的构建→目的基因导入受体细胞→目的基因的检测和鉴定
D．基因表达载体的构建→提取目的基因→目的基因导入受体细胞→目的基因的检测和鉴定
2．下列不属于获得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
3．PCR技术扩增DNA，需要的条件是 （ ）
①目的基因 ②ATP ③四种脱氧核苷酸 ④DNA聚合酶等 ⑤mRNA ⑥核糖体
A．①②③④ B．②③④⑤ C．①③④⑤ D．①②③⑥
4．根据mRNA的信息推出获取目的基因的方法是 （ ）
A．用DNA探针测出目的基因 B．用mRNA探针测出目的基因
C．用mRNA反转录形成目的基因 D．用PCR技术扩增mRNA
5．在已知某小片段基因碱基序列的情况下，获得该基因的最佳方法是 （ ）
A．用mRNA为模板逆转录合成DNA
B．以4种脱氧核苷酸为原料人工合成
C．由蛋白质的氨基酸序列推测mRNA
D．将供体DNA片段转入受体细胞中，再进一步筛选
6．下列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．将切下的目的基因的片段插入到质粒切口处
D．将重组DNA导入受体细胞中进行扩增
7．下列哪项不是基因表达载体的组成成分 （ ）
A．启动子 B．终止密码子 C．标记基因 D．复制原点
8. 在基因表达载体的构建中，所需要的酶是 （ ）
①限制酶 ②DNA连接酶 ③解旋酶 ④DNA聚合酶
A．①② B．①②③ C．①②④ D．①②③④
9．植物学家在培育抗虫棉时，对目的基因作适当修饰，使目的基因在棉花植株的整个生长发育期都表达，以防止害虫侵害，这种对目的基因所作的修饰发生在（ ）
A．终止子 B．引物 C．标记基因 D．启动子
10．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
11．在基因工程操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的是 （ ）
A．人工合成目的基因 B．目的基因与载体结合
C．将目的基因导入受体细胞 D．目的基因的检测与鉴定
12．将目的基因导入微生物细胞之前，要用Ca2+处理细胞，处理过的细胞叫（ ）
A．感受态细胞 B．敏感性细胞 C．吸收性细胞 D．接受细胞
13．农杆菌转化法转移目的基因进入受体细胞，目的基因的最终位置是 （ ）
A．Ti质粒上 B．受体细胞染色体上 C．裸露细胞核中 D．存在细胞质中
14．目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过鉴定和检测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是 （ ）
①检测受体细胞是否有目的基因  ②检测受体细胞是否有致病基因 
③检测目的基因是否转录mRNA   ④检测目的基因是否翻译蛋白质
    A．①②③    B．②③④    C．①③④     D．①②④
15．要检测目的基因是否成功地插入了受体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β-球蛋白的DNA
D．合成苯丙羟化酶的DNA片段
16．（多选）用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述正确的是（ ）
A．常用相同的限制性核酸内切酶处理目的基因和质粒
B．DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必须的工具酶
C．可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒
D．导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达
17．（多选）我国科学家运用基因工程技术将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞并成功表达，培育出了抗虫棉。下列叙述正确的是 （ ）
A．基因非编码区对于抗虫基因在棉花细胞中的表达不可缺少
B．重组DNA分子中增加一个碱基对，可能导致毒蛋白的毒性丧失
C．抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递至近缘作物，从而造成基因污染
D．转基因棉花是否具有抗虫特性是可以通过检测棉花对抗生素抗性来确定的
18．（多选）科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎内含有人奶主要蛋白。以下有关该基因工程的叙述，正确的是 ( )
A．采用反转录的方法得到目的基因有内含子
B．基因非编码区对于目的基因在块茎中表达是不可缺少的
C．马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞
D．用同一种限制性内切酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA，可产生黏性末端而形成重组DNA分子
19．资料显示，近十年来，PCR技术（DNA聚合酶链式反应技术）成为分子生物实验的一种常规手段，其原理是利用DNA半保留复制的特性，在试管中进行DNA的人工复制（如下图），在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使分子生物实验所需的遗传物质不再受限于活的生物体。请据图回答：

（1）加热至94℃的目的是使DNA样品中的_______键断裂，该过程在生物体细胞内是通过__________酶的作用完成的。分析可知新合成DNA分子中A=T，C=G，这说明DNA分子的合成遵循______________________。
（2）与细胞内DNA复制相比，PCR技术所需要的DNA聚合酶的最适温度比较____________（高、低）。
（3）通过PCR技术使DNA分子大量复制时，若将一个用15N标记的模板DNA分子(第一代)放入试管中，以14N标记的脱氧核苷酸为原料，连续复制到第五代时，含15N标记的DNA分子单链数占全部DNA总单链数的比例为 。
（4）PCR技术不仅为遗传病的诊断带来了便利，而且改进了检测细菌和病毒的方法。若要检测一个人是否感染了艾滋病病毒，你认为可以用PCR扩增血液中的（ ）
A．白细胞DNA B．病毒蛋白质 C．血浆抗体 D．病毒核酸
20．下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，请回答下列问题：

（1）一个图1所示的质粒经SmaⅠ切割前后，分别含有 个游离的磷酸基团。
（2）若对图中质粒进行改造，插入的SmaⅠ酶切位点越多，其热稳定性越 。
（3）用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用SmaⅠ切割，原因是
。
（4）与只使用EcoR I相比较，使用BamH Ⅰ和Hind Ⅲ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止 。
（5）为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入 酶。
（6）重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了 。
（7）为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在 的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。
1．2 基因工程的基本操作程序答案
CAACB DBADB CABCB ACD ABC BCD
19（1）氢 解旋 碱基互补配对原则 （2）高 （3）1/16 （4） D
20（1）0、2
（2）高
（3）SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因
（4）质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化
（5）DNA连接
（6）鉴别和筛选含有目的基因的细胞
（7）蔗糖为唯一含碳营养物质

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