新课标高中生物选修三《基因工程的基本操作程序》导学案.docx

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新课标高中生物选修三《基因工程的基本操作程序》导学案

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．①②③④B．①②③C．②③④D．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、①②B、②③C、③④D、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．①②③⑤B．①②⑤⑥C．①②③④D．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．①③B．①④C．②④D．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DN

A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．③②④①B．②④①③C．④①②③D．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。