基因工程的基本操作程序--学案.docx

课题1. 2基因工程的根本操作程序学习目标：简述基因工程的原理和技术。
理解基因操作的工具和根本程序及应用。
学习重点和难点：
重点：提取目的基因的方法。
难点：目的基因导入受体细胞的途径。
自学测评：
基因工程的根本操作程序主要包括4个步骤：①目的基因的；的构建；
② 将i的基因；目的基因的O
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O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｛IcDNA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。
① PCR：是一项在生物体外特定DNA片段的核酸合成技术。
② 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DNAo
③ 方式：指数扩增二 站为扩增循环的次数）
〔3）化学方法人工合成：基因较,核昔酸序列o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+o2、启动子：位于基因的,它是结合的部位，驱动基因转录
产生mRNAo3、终止子：位于基因的,终止o
4、标记基因： 受体细胞是否含有目的基因。
5、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。
6、不同的受体细胞及目的基因导入受体细胞的方法，基因表达载体的构建上也会有所差异。
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
蛭T农杆菌一导入植物细胞一目的基因

整合到植物细胞染色体上一目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。
〔2）基因枪法:是植物中常用的一种基因转化方法，但是本钱较高。
〔3）花粉管通道法
2. 将目的基因导入动物细胞
一显微注射一注射了目的基 内发育一新性状动物。
〔1）方法：o
〔2）操作程序：目的基因表达载体
因的受精卵移植到性动物的.
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：处理细胞一细胞一表达载体与感受态细胞混合一
细胞吸收DNA分子。
四、目的基因的检测与鉴定许多DNA片段
1戳载体连接

许多DNA片段
1戳载体连接
cDNA
靛载体连接
受体菌群体

受体菌群体
受体菌群体
某生物体内全部DNA
类型
步骤
检测内容
方法
结果显示
水
平检测
第一^
目的基因是否进入受体细胞

是否成功显示出杂交带
第二步
目的基因是否转录出mRNA

是否成功显示出杂交带
第三步
目的基因是否翻译出蛋白质

是否成功显示出杂交带

水平鉴定
限制酶某种生物某个时期的mRNA
II反转录
合作探究、精讲点拨： 探究一目的基因的获取
1、基因文库

文库
文库
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
非编码区
编码区
L非编码区-

与RNA聚合萌 |
结合位点 :
〔2）真核细胞的基因结构非编码区

非编码区
编码区
与RNA聚合萌，外显子
结合位点：
外显子I
I
L非编码区-

3.PCR技术
原理：
前提：一段目的基因的核昔酸序列，以便根据这一序列合成
条件：、、、
过程：

PCR技术
DNA复制
相同点
原理
DNA复制（碱基互补配对）
不 同 占 八、、
解旋方式
DNA在条件下变性解旋
催化
场所
复制（PCR扩增仪）
主要在内
酶
酶
细胞内含有的
能量

结果
在短时间内形成大量的
形成整个

PCR扩增技术与DNA复制的比较
探究二基因表达载体的构建
rrrrnT】
DNA分子
用一定的切割质粒，使其出现一个切口，露出 。用 切断目的基因，使其产 生。将切下的目的基因片段插入质粒的 处，再参加适量 ，形成了一个 重组DNA分子〔重组质粒）
质粒
M •种限制配
"in
DNA连接附
Taq酶的特点是
a.变性（
°C）：
目的基因DNA受热变性后接连为单链
b.退火〔
°C）：

—与单链相应互补序列结合
C.延伸（
°C）：
在
的作用下进行延伸

函组DNA
探究三目的基因导入受体细胞-一转化
细胞类型
常用方法
转化过程
植物细胞

将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上一转入农杆菌一导入植物细胞一 整合到受体细胞的DNA上一表达
动物细胞

将含有目的基因的表达载体提纯一取卵〔受精卵）一显微注射一早 期胚胎培养一胚胎移植一发育成为具有新性状的动物
微生物

用Ca2+处理细胞-＞感受态细胞重组表达载体DNA分子与感受态细 胞混合一感受态细胞吸收DNA分子

探究四目的基因的检测与鉴定一一检查是否成功
问题1：受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因完成了表达吗?
问题2.试分析真核生物的基因导入细菌细胞后，不能正常发挥成效的可能原因有哪些?
拓展提高、达标测评：
1. 以下正确表示基因操作“四部曲〃的是〔〕提取目的基因一目的基因导入受体细胞一基因表达载体的构建一目的基因的检测和鉴定
A. 目的基因的检测和鉴定一提取目的基因一基因表达载体的构建一目的基因导入受体细胞提取目的基因一基因表达载体的构建一目的基因导入受体细胞一目的基因的检测和鉴定
B. 基因表达载体的构建一提取目的基因一目的基因导入受体细胞一目的基因的检测和鉴定以下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I).利用PCR技术扩增目的基因PCR技术扩增DNA,需要的条件是()
①目的基因②高温③四种脱氧核昔酸④DNA聚合酶等⑤mRNA⑥核糖体
A. ①②③④B.②③④⑤C.①③④⑤D.①②③⑥ 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niRNA在某小片段基因碱基序列的情况下，获得该基因的最正确方法是 〔)
A. 用mRNA为模板逆转录合成DNA
B. 以4种脱氧核昔酸为原料人工合成
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，再进一步筛选在基因工程中，把选出的目的基因〔共1000个脱氧核昔酸对，其中腺喋岭脱氧核昔酸是 460个)放入DNA扩增仪中扩增4代，那么，在扩增仪中应放入胞嚅呢脱氧核甘酸的个数是 ( )
A. 540 个 B. 8100 个 C. 17280 个 D. 7560 个以下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以下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.启动子以下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.花粉管通道法在基因工程操作的根本步骤中，不进行碱基互补配对的是()
• • •A.人工合成目的基因

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将目的基因导入微生物细胞之前，要用C£,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。以下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mRNA④检测目的基因是否翻译蛋白质A.①②③ B.②③④ C.①③④D.①②④
2. 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目的基因
C. 合成球蛋白的DNA
D. 合成苯丙羟化酶的DNA片段［多项选择)用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。以下表达正确的选项是 〔 )
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〔多项选择)我国科学家运用基因工程技术将苏云金芽泡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。以下表达正确的选项是〔)
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〔多项选择)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
有关该基因工程的表达，正确的选项是(「)
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
3. 人体受到病毒刺激后可以产生干扰素.干扰素分为a . 3. y三类.1980年生物学家成 功地破译了 a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.得到的干扰 素可以用于治疗肝炎和肿瘤.答复以下问题：
(1) .1：述材料中涉及到的现代生物技术有・人体中能合成干扰素的细胞是,合成的场所是细胞中的.
(2) 在利用大肠杆菌生产干扰素过程中，目的基因是,所用的运载体是—目的基因在大肠杆菌中表达时必须经过和过程.
4. 资料显示，近十年来，PCR技术〔DNA聚合酶链式反响技术）成为分子生物实验的一种 常规手段,其原理是利用DNA半保存复制的特性,在试管中进行DNA的人工复制〔如以下列图）， 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。请据图答复：
号借』禺『1 一「卜毓
模板DNADNA单链引物DNA单链与游离脱氧核 2条完整的模板通过碱基互 昔酸连接到 双链DNA分子 补配对结合DNA单链上
〔1）加热至94°C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o
〔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，假设将一个用珈标记的模板DNA分子（第一代） 放入试管中，以"N标记的脱氧核昔酸为原料，连续复制到第五代时，含加标记的DNA分子 单链数占全部DNA总单链数的比例为o
〔4） PCR技术不仅为遗传病的诊断带来了便利，而且改良了检测细菌和病毒的方法。假设 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HoiwH I

HoiwH I
外源DNA
K2
5. 下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，请答复以下问题：
限制愉
BamW I
Hind HI
EcoR I
Sma 1
识别序列及 切割位点
g'gatcc
CCTAG^G
a'agctt
TTCGAA
G^KATTC
CTTAAG
ccc'gg GGGfCC
目的单因 EcoRI
〔1） 一个图1所示的质粒经Sma I切割前后，分别含有个游离的磷酸基团。
〔2）假设对图中质粒进行改造，插入的Smal酶切位点越多，其热稳定性越
⑶ 用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Smal切割，原因是
〔4）与只使用EcoRI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o
〔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，并参加酶。
〔6）重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了o〔7）为了从cDNA文库中别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。