山東省平邑縣高中生物 第一章 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序?qū)W案新人教版選修3.doc

1.2基因工程的基本操作程序【導(dǎo)學(xué)目標(biāo)】1.簡述基因工程原理及基本操作程序。2.嘗試設(shè)計(jì)某一轉(zhuǎn)基因生物的研制過程?！咀灾鲗W(xué)習(xí)】基因工程的基本操作程序1. 的獲取。 2 的構(gòu)建。3將目的基因?qū)?。 4目的基因的 與鑒定。一、目的基因的獲取1.目的基因：主要是指編碼蛋白質(zhì)的 ，也可以是一些具有 。2基因文庫(1)基因文庫的含義：將含有某種生物不同基因的許多 ，導(dǎo)入 的群體中儲存，各個(gè)受體菌分別含有這種生物的不同的基因，稱為基因文庫。(2)基因文庫的種類基因組文庫：含有一種生物的 基因。部分基因文庫：含有一種生物的 基因。3獲取目的基因的方法(1)從基因文庫中獲取目的基因(2)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因PCR的含義：是一項(xiàng)在生物體外 特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。過程：目的基因受熱形成 ，與引物結(jié)合，在 的作用下延伸形成DNA。方式：指數(shù)擴(kuò)增2n(n為擴(kuò)增循環(huán)的次數(shù))。(3)人工合成法：若 較小， 序列已知，可以人工合成。二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建1.基因表達(dá)載體的組成2基因表達(dá)載體的功能(1)使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以 給下一代。(2)使目的基因 和發(fā)揮作用。三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞1.轉(zhuǎn)化： 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導(dǎo)入植物細(xì)胞(1)方法： 、基因槍法、花粉管通道法等。(2)農(nóng)桿菌的特點(diǎn)易感染 和裸子植物。Ti質(zhì)粒上的 可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并且整合到受體細(xì)胞 上。3導(dǎo)入動物細(xì)胞(1)常用方法： 技術(shù)。 (2)常用受體細(xì)胞： 。4導(dǎo)入微生物細(xì)胞(1)原核生物特點(diǎn)：繁殖快、多為 、遺傳物質(zhì)相對 等。(2)對受體細(xì)胞的常用處理方法：用 處理細(xì)胞，使細(xì)胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)(這種細(xì)胞稱為 )。四、目的基因的檢測與鑒定1.檢測方法(1) 技術(shù)：檢測轉(zhuǎn)基因生物的 上的目的基因；檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出 。(2)抗原抗體雜交技術(shù)：用于檢測目的基因是否翻譯成 。2鑒定： 鑒定、抗性鑒定等。思考交流1利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因時(shí)，需要提供哪些物質(zhì)和條件？2一般情況下，基因工程操作獲得成功的標(biāo)志是什么？正誤判斷1基因工程操作程序中的核心步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建。( )2利用反轉(zhuǎn)錄法獲取的目的基因在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，可以不另外添加啟動子和終止子。( )3基因表達(dá)載體中的啟動子和終止子決定著翻譯的開始與結(jié)束。( )4將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞時(shí)，對受體細(xì)胞不需做任何處理。( )5DNA分子雜交是在分子水平上進(jìn)行的目的基因的檢測。( )【合作探究】 一、什么是基因文庫、基因組文庫、cDNA文庫？請列表比較基因組文庫、cDNA文庫。文庫類型cDNA文庫基因組文庫概念文庫大小小大基因中有無啟動子基因中有無內(nèi)含子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 二、PCR技術(shù)與生物體內(nèi)DNA復(fù)制的比較：項(xiàng)目PCR技術(shù)DNA復(fù)制不同點(diǎn)解旋方式解旋酶催化場所主要在細(xì)胞核內(nèi)酶細(xì)胞內(nèi)含有的DNA聚合酶溫度條件細(xì)胞內(nèi)溫和條件結(jié)果形成整個(gè)DNA分子相同點(diǎn)原理DNA雙鏈復(fù)制(堿基互補(bǔ)配對)原料四種游離的脫氧核苷酸條件模板、ATP、酶等三、獲取目的基因的方法有哪些，分別在什么情況下使用？1如果不知道目的基因的核苷酸序列，可以通過 的方法。2如果知道目的基因的核苷酸序列，而且基因比較小，可以通過 。3如果只知道擴(kuò)增目的基因的兩端的核苷酸序列，而且基因又比較大，則可以通過 目的基因。四、構(gòu)建基因表達(dá)載體的目的是什么？基因表達(dá)載體在組成上至少應(yīng)包括哪四部分，其各自的作用是什么？例1 將ada(腺苷酸脫氨酶基因)通過質(zhì)粒pET28b導(dǎo)入大腸桿菌并成功表達(dá)腺苷酸脫氨酶。下列敘述錯(cuò)誤的是A每個(gè)大腸桿菌細(xì)胞至少含一個(gè)重組質(zhì)粒B每個(gè)重組質(zhì)粒至少含一個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識別位點(diǎn)C每個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識別位點(diǎn)至少插入一個(gè)adaD每個(gè)插入的ada至少表達(dá)一個(gè)腺苷酸脫氨酶分子【答案】C五、不同受體細(xì)胞的常用導(dǎo)入方法生物種類植物細(xì)胞動物細(xì)胞微生物細(xì)胞常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射法Ca2處理法受體細(xì)胞體細(xì)胞受精卵原核細(xì)胞轉(zhuǎn)化過程目的基因插入Ti質(zhì)粒的TDNA上導(dǎo)入植物細(xì)胞整合到受體細(xì)胞的DNA表達(dá)目的基因表達(dá)載體提純?nèi)÷?受精卵)顯微注射受精卵發(fā)育獲得具有新性狀的動物Ca2處理細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子例2 我國中科院上海生化所合成了一種具有鎮(zhèn)痛作用而又不會像嗎啡那樣使病人上癮的藥物腦啡肽多糖(類似于人體中的糖蛋白)。在人體細(xì)胞中糖蛋白必須經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的進(jìn)一步加工才能形成。如果要采用基因工程和發(fā)酵工程技術(shù)讓微生物來生產(chǎn)腦啡肽多糖，應(yīng)該用下列哪種微生物作受體細(xì)胞A大腸桿菌B酵母菌 CT4噬菌體 D大腸桿菌質(zhì)粒【答案】B六、不同水平上對目的基因檢測與鑒定的方法主要有哪些？類型步驟檢測內(nèi)容方法結(jié)果顯示分子檢測導(dǎo)入檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞DNA分子雜交技術(shù)： 和 之間是否成功顯示出雜交帶表達(dá)檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA核酸分子雜交技術(shù)： 和 之間是否成功顯示出雜交帶目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)分子雜交： 和 之間是否成功顯示出雜交帶個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定確定是否具有抗性及抗性程度基因工程產(chǎn)品與天然產(chǎn)品的活性是否相同抗蟲或抗病的接種實(shí)驗(yàn) 基因工程產(chǎn)品與天然產(chǎn)品活性的比較是否賦予了預(yù)期抗性或蛋白質(zhì)活性【達(dá)標(biāo)檢測】課堂達(dá)標(biāo)1下列不屬于獲取目的基因的方法是()A利用DNA連接酶復(fù)制目的基因 B反轉(zhuǎn)錄法C從基因文庫中獲取目的基因 D利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因2下列關(guān)于基因表達(dá)載體構(gòu)建的相關(guān)敘述，不正確的是()A需要限制酶和DNA連接酶 B必須在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行C抗生素抗性基因可作為標(biāo)記基因 D啟動子位于目的基因的首端3目前，將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞最常用和最有效的方法是()A顯微注射法B農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 C基因槍法 D花粉管通道法4在用基因工程技術(shù)構(gòu)建抗除草劑的轉(zhuǎn)基因煙草過程中，下列操作錯(cuò)誤的是()A用限制性核酸內(nèi)切酶切割煙草花葉病毒的核酸B用DNA連接酶連接經(jīng)切割的抗除草劑基因和載體C將重組DNA分子導(dǎo)入煙草原生質(zhì)體D用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞5利用蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因培育的抗蟲棉是否成功，最好檢測()A是否有抗生素產(chǎn)生 B是否有目的基因表達(dá)C是否有抗蟲的性狀出現(xiàn) D是否能分離到目的基因6. 科學(xué)家通過基因工程方法，將蘇云金芽孢桿菌的Bt毒蛋白基因轉(zhuǎn)入普通棉株細(xì)胞內(nèi)，并成功實(shí)現(xiàn)了表達(dá)，從而培育出了能抗棉鈴蟲的棉花植株抗蟲棉。其過程大致如下圖所示。根據(jù)題意，回答下列問題。(1)基因工程的操作程序主要包括的四個(gè)步驟是：_、_、_、_。(2)Ti質(zhì)粒是農(nóng)桿菌中的一種質(zhì)粒，其上有TDNA，把目的基因插入Ti質(zhì)粒的TDNA中是利用TDNA_的特點(diǎn)。(3)Bt毒蛋白基因轉(zhuǎn)入普通棉株細(xì)胞內(nèi)并成功實(shí)現(xiàn)表達(dá)的過程，在基因工程中稱為_。(4)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法有很多種，該題中涉及的是_。(5)目的基因能否在棉株體內(nèi)穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性的關(guān)鍵是_，這需要通過檢測才能知道，檢測采用的方法是_。課外強(qiáng)化1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植物，因而在植物基因工程中得到了廣泛的運(yùn)用。下圖為農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的示意圖，試回答下列問題。(1)一般情況下農(nóng)桿菌不能感染的植物是_，利用農(nóng)桿菌自然條件下感染植物的特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)_。具體原理是在農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒上存在TDNA片段，它具有可轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞的_上的特點(diǎn)，因此只要將攜帶外源基因的DNA片段插入到_(部位)即可。(2)根據(jù)TDNA這一轉(zhuǎn)移特點(diǎn)，猜測該DNA片段上可能含有控制_(酶)合成的基因。(3)圖中過程c中，能促進(jìn)農(nóng)桿菌移向植物細(xì)胞的物質(zhì)是_類化合物。(4)植物基因工程中將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法除了農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法之外，還可采取的方法是 。(至少寫出兩種)