学年高二生物导学案12《基因工程的基本操作程序》新人教版选修3 Word版无答案.docx
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学年高二生物导学案12《基因工程的基本操作程序》新人教版选修3Word版无答案
课题：
基因工程的基本操作程序（第一课时）
主备人：
审核人：
授课人：
使用时间：
年月日
【学习目标】
1．说出基因工程基本操作程序。
2．掌握获取目的基因的方法。
3．基因组文库与cDNA文库的区别。
4．PCR技术。
【重点难点】
重点:
1.掌握获取目的基因的方法。
2.基因组文库与cDNA文库的区别。
3．PCR技术。
难点：
1.掌握获取目的基因的方法。
2.PCR技术。
【自主学习】
一、基因工程的基本操作程序
写出左图各字母所代表的内容
A:
B:
C:
D:
E:
F:
G:
H:
二、目的基因的获取：
（1）目的基因主要是，也可以是一些具有。
（2）目的基因的来源。
（3）获取目的基因的方法：
①②③
（一）从基因文库中获取目的基因
（1）构建基因文库时需要对DNA分子进行切割和连接所使用的酶分别是＿和。
（2）基因组文库包含了一种生物的；是通过酶获得的；cDNA文库包含了一种生物的的，是通过获得的。
（二）利用PCR技术扩增目的基因
PCR扩增目的基因的原理是，前提条件是，PCR所使用的酶是，该酶具有什么特点？
。
过程：
第一步：
加热至90～95℃；第二步：
冷却到55～60℃，；第三步：
加热至70～75℃，从引物起始互补链的合成。
（三）人工合成目的基因
当基因比较小，又已知，可以通过DNA合成仪用人工合成。
【问题生成】
【师生互动，问题探讨】
1.PCR技术与DNA复制有什么区别？
项目
DNA复制
PCR技术
不同
点
场所
解旋
酶
引物
合成
子链
温度
特点
循环次数
产物
相同点
2.构建基因文库时用到哪些工具？
3.如何利用mRNA构建生物的cDNA？
【课后小结与反思】
基因文库的构建过程
【自我检测】
1．正确表示基因工程顺序操作的四个步骤的是（）
A．获取目的基因→将目的基因导入受体细胞→基因表达载体的构建→目的基因的检测与鉴定
B．目的基因的检测与鉴定→获取目的基因→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞
C．获取目的基因→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定
D．基因表达载体的构建→获取目的基因→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定
2.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
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．①②③④B．②③④⑤C．①③④⑤D．①②③⑥
4.已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位
点，如图中箭头所指。
如果该线性DNA分子上有3个酶切位点都被该酶切断，则会产生四个不同长度的DNA片段。
现有多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶切割后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是
A．3B．4C．9D．12
5.有关基因工程的叙述中，错误的是（ ）
A．DNA连接酶将黏性未端的碱基对连接起来
B．限制性内切酶用于目的基因的获得
C．目的基因须由载体导入受体细胞
D．人工合成目的基因不用限制性内切酶
6.右图为用于基因工程的一个质粒示意图。
用EcoRI限制酶切割目的基因和该质粒，再用DNA连接酶连接形成重组质粒，然后导入大肠杆菌，最后将大肠杆菌放在四种培养基中培养：
a—无抗生素的培养基，b—含四环素的培养基，c—含氨苄青霉素的培养基，d—含四环素和氨苄青霉素的培养基。
含重组质粒的大肠杆菌能生长的是（）
A．aB．a和cC．a和bD．b和c
7.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
8.切取牛的生长激素和人的生长激素基因，用显微注射技术将它们分别注入小鼠的受精卵中，从而获得了“超级鼠”，此项技术遵循的原理是
A．基因突变：
DNA→RNA→蛋白质
B．基因工程：
RNA→RNA→蛋白质
C．细胞工程：
DNA→RNA→蛋白质
D．基因工程：
DNA→RNA→蛋白质
9.（2014.广东卷）利用基因工程技术生产羧酸酯酶（CarE）制剂的流程如图14所示，下列叙述正确的是（）
A、过程①需使用逆转录酶
B、过程②需使用解旋酶和PCR获取目的基因
C、过程③使用的感受态细胞可用NaCl溶液制备
D、过程④可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞
10.基因工程中目的基因的分离是操作的关键。
下面甲、乙图表示从真核生物细胞中获取目的基因的两种方法，请回答下列问题：
⑴在甲图中，a过程是在 酶的作用下完成的。
如果用该类酶中的一种，不一定能获取目的基因，其原因是 。
⑵在乙图中，c过程在遗传学上称为 ，d过程除需以mRNA为模板，脱氧核苷酸为原料，还需要的条件是ATP、 、DNA聚合酶等。
高二生物选修三《现代生物科技专题》导学案（编号1—2—2）
班级：
姓名：
小组：
检查人：
评价
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课题：
基因工程的基本操作程序（第二课时）
主备人：
审核人：
授课人：
使用时间：
年月日
【学习目标】
1．基因表达载体的构建
2．将目的基因导入受体细胞的方法
【重点难点】
重点：
1．基因表达载体的构建
2．将目的基因导入受体细胞的方法
难点：
将目的基因导入受体细胞的方法
【自主学习】
一、基因表达载体的构建
（1）基因工程的核心
（2）构建表达载体的目的:
使目的基因在受体细胞中，并且可以遗传给。
（3）表达载体必须有、、、、。
（4）启动子位于基因的，它是识别和结合的部位，驱动基因转录得到。
终止子位于基因的，也是一段有特殊结构的。
启动子与终止子的结构单位是
（5）标记基因的作用是。
（6）构建过程的示意图：
（7）由于受体细胞不同，将基因导入受体细胞的方法也不同，所以基因表达载体的构建不是千篇一律的。
二、将目的基因导入受体细胞
阅读课本12—13页，
（一）转化：
目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内的过程。
（二）将目的基因导入植物细胞
（1）受体细胞：
（2）农杆菌转化法（采用最多的方法）
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上。
②转化过程：
构建的表达载体转入→导入植物细胞→→目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。
（3）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。
（4）花粉管通道法
我国独创的一种方法
（三）将目的基因导入动物细胞
（1）方法：
（2）受体细胞：
（3）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。
（四）将目的基因导入微生物细胞
（1）原核生物特点：
、多为、相对较少等。
（2）大肠杆菌最常用的转化方法是：
处理细胞，成为细胞→表达载体与感受态细胞混合→细胞吸收DNA分子。
【问题生成】
【师生互动，问题探讨】
1.启动子与起始密码子有何区别？
2.终止子与终止密码子有何区别？
3.基因表达载体的构建需要哪些工具酶，如何将目的基因与运载体连接起来形成重组DNA分子（以质粒为运载体）？
4.培育转基因动物时，受体细胞能否采用动物体细胞，为什么采用受精卵？
5．将目的基因与载体混合并用DNA连接酶处理后，会出现几种结果，怎样从中筛选处所需要重组质粒？
【课后小结与反思】
【自我检测】
1.下列关于基因表达载体构建的相关叙述，不正确的是（ ）
A．需要限制酶和DNA连接酶
B．必须在细胞内进行
C．抗生素抗性基因可作为标记基因
D．启动子位于基因的首端
2.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，原因是（）
A．结构简单，操作方便B．繁殖速度快
C．遗传物质含量少、简单D．性状稳定,变异少
3.正确的操作顺序是（）
①使目的基因与运载体相结合
②将目的基因导入受体细胞目的基因的获取
③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求；
④提取目的基因。
A．③②④①B．②④①③C．④①②③D．③④①②
4.科学家将人的生长素基因与大肠杆菌的DNA分子进行重组，并成功地在大肠杆菌中得以表达。
过程如图，据图回答：
（1）人的基因之所以能与大肠杆菌的DNA分子进行重组，原因是 ___________________________
（2）过程①表示的是采取的方法来获取目的基因。
其过程可表示为___________________________。
（3）图中（3）过程用人工方法，使体外重组的DNA分子转移到受体细胞内，主要是借鉴细菌或病毒___细胞的途径。
一般将受体大肠杆菌用处理，使细胞处于能______________________的生理状态，这种细胞称为_______________细胞，再将表达载体溶于缓冲液中与________________混合，在一定的温度下完成转化。
（4）检测大肠杆菌B是否导入了质粒或重组质粒，可采用的方法是，理由是。
（5）如果把已经导入了普通质粒A或重组质粒的大肠杆菌，放在含有四环素的培养基上培养，发生的现象是，原因是：
。
5.科学家通过基因工程方法，将苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内，并成功实现了表达，从而培育出了能抗棉铃虫的棉花植株──抗虫棉。
其过程大致如图所示：
（1）进行基因工程操作的工具酶有，将苏云金芽孢杆菌的Bt基因导入棉花细胞内，使棉花植株产生抗虫性状，引起这种新性状产生依赖于。
细菌的基因之所以能在棉花细胞内表达，产生抗性，其原因是____________________________________。
（2）基因工程的操作程序主要包括的四个步骤是_______________________________________，其核心步骤是________，其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。
（3）上述过程中，将目的基因导入棉花细胞内使用的方法是________，这种导入方法较经济、有效。
（4）Ti质粒是农杆菌中的一种质粒，其上有T-DNA，把目的基因插入Ti质粒的T-DNA中是利用T-DNA的________________________________特点。
6.如图将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”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导入细菌B后，其上的基因能得到表达。
请回答下列问题：
（1）图中的目的基因是指_______________________________
（2）如何将目的基因和质粒相结合形成重组质粒？
①_____________________________________________
②_____________________________________________
高二生物选修三《现代生物科技专题》导学案（编号1—2—3）
班级：
姓名：
小组：
检查人：
评价
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课题：
基因工程的基本操作程序（第三课时）
主备人：
审核人：
授课人：
使用时间：
年月日
【学习目标】
1.掌握目的基因检测与鉴定的方法。
2.DNA分子杂交技术的原理。
3.总结基因工程操作中的一些注意事项
【重点难点】
重点:
目的基因检测与鉴定的方法。
难点：
目的基因检测与鉴定的方法。
【自主学习】
目的基因的检测与鉴定
（1）为什么要检测与鉴定：
（2）检测的内容与方法的比较
类型
步骤
检测内容
方法
结果显示
分子
检测
第一步
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
个体水平鉴定
（3）目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是
。
（4）什么是探针？
。
（5）DNA分子杂交技术的原理是。
【问题生成】
【师生互动，问题探讨】
1.为什么需要进行个体生物学水平的鉴定？
2.若要生产人的糖蛋白，可以用大肠杆菌吗？
3.DNA分子杂交技术还有哪些应用?
4.DNA分子杂交与分子杂交有什么区别？
5.基因工程的操作中，哪些过程发生碱基互补配对现象?
【课后小结与反思】
基因工程操作的8个易错点
（1）目的基因的插入位点不是随意的
基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的部位。
（2）基因工程操作过程中只有第三步（将目的基因导入受体细胞）没有碱基互补配对现象
第一步存在逆转录法获得DNA，第二步存在黏性末端连接现象，第四步检测存在分子水平杂交方法。
（3）原核生物作为受体细胞的优点：
繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少。
（4）一般情况下，用同一种限制酶切割质粒和含有目的基因的片段，但有时可用两种限制酶分别切割质粒和目的基因，这样可避免质粒和质粒之间、目的基因和目的基因之间的连接。
（5）目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为转化。
转化的实质是目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。
（6）不熟悉标记基因的种类和作用：
标记基因的作用——筛选、检测目的基因是否导入受体细胞，常见的有抗生素抗性基因、发光基因（表达产物为带颜色的物质）等。
（7）对受体细胞模糊不清：
受体细胞常用植物受精卵或体细胞（经组织培养）、动物受精卵（一般不用体细胞）、微生物（大肠杆菌、酵母菌）等。
要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必须用真核生物酵母菌（需内质网、高尔基体的加工、分泌）；一般不用支原体，原因是它营寄生生活；一定不能用哺乳动物成熟的红细胞，原因是它无细胞核，不能合成蛋白质。
（8）还应注意的问题有：
①基因表达载体中，启动子（DNA片段）≠起始密码子（RNA）；终止子（DNA片段）≠终止密码子（RNA）。
②基因表达载体的构建是最核心、最关键的一步，在体外进行。
【自我检测】
1．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
2.在基因工程操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是（）
A.人工合成目的基因B.目的基因与运载体结合
C.目的基因的检测和表达D.将目的基因导入受体细胞
3.苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞是否已表达，其检测方法是（）
A．是否有抗生素抗性 B．是否能检测到标记基因
C．是否有相应的性状 D．是否能分离到目的基因
4.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
5.基因工程有广阔的应用前景。
回答下列各题：
（1）获取目的基因后，短期内要得到大量目的目的基因，可利用_______________扩增。
（2）构建基因表达载体的过程要使用的工具酶有___________。
（3）受体种类不同，导入方法不同。
选育优良动物，目的基因导入的常用方法是__________；选育优良植物，目的基因导入采用最多的方法是_______。
目的基因进入动植物细胞并且在受体细胞维持稳定和表达的过程，称为__________________。
（4）检测目的基因在转基因生物中是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物的体细胞中提取蛋白质，用相应的抗体进行________杂交，看是否有。
6.根据基因工程的有关知识，回答下列问题：
（1）限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有____________和____________。
（2）质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下：
AATTC……G
G……CTTAA
为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，还可用另一种限制性核酸内切酶切割，该酶必须具有的特点是_________________________________
_______________________________________。
（3）按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即__________DNA连接酶和__________DNA连接酶。
（4）反转录作用的模板是______________，产物是______________________。
若要在体外获得大量反转录产物，常采用____________技术。
（5）基因工程中除质粒外，____________和____________也可作为载体。
（6）若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是__________________________________________________。
7.图1表示含有目的基因D的DNA片段长度（bp即碱基对）和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。
现有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。
请回答下列问题：
（1）图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由______________________连接。
（2）若用限制酶SmaⅠ完全切割图1中DNA片段，产生的末端是____________末端，其产物长度为____________。
（3）若图1中虚线方框内的碱基对被T－A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。
从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，产物中共有____________种不同长度的DNA片段。
（4）若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是____________。
在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加____________的培养基进行培养。
经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最可能的原因是_________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________。
8．（2014.全国卷Ⅱ）[生物——选修3：
现代生物科技专题]）（15分）
植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关，若从该植物中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。
回答下列问题：
（1）理论上，基因组文库含有生物的____________基因；而cDNA文库含有生物的________基因。
（2）若要从植物甲中获得耐旱基因，可首先建立该植物的基因组文库，再从中________出所需的耐旱基因。
（3）将耐旱基因导入农杆菌，并通过农杆菌转化法将其导入植物________的体细胞中，经过一系列的过程得到再生植株。
要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测此再生植株中该基因的________，如果检测结果呈阳性，再在田间试验中检测植株的________是否得到提高。
（4）假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3:
1时，则可推测该耐旱基因整合到了________（填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”）。
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