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1高三生物学案(编号:19)选修3——基因工程【知识提要】一、基因工程1.概念:指按照人们的愿望,选择严格的设计,通过体外和等技术,赋予生物以新的遗传特性,从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。2.其操作水平在上进行设计和施工。3.操作环境是在。二、基因工程的基本工具1.限制性核酸内切酶——“分子手术刀”(1)特点:能够识别DNA特定的,切开两个核苷酸之间的(2)DNA末端:限制酶切割DNA产生的DNA末端有两种形式:和。2.DNA连接酶——“分子缝合针”作用:将双链“缝合”起来,恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的。3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”(1)载体的种类①质粒:是一种祼露、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外,并具有能力的。②的衍生物。③动、植物病毒。(2)载体的特点①能够在细胞内。②具有一个或多个,便于供外源DNA片段插入其中。③具有特殊的,供重组DNA的鉴定和选择。三、基因工程的基本操作程序:、、、。(一)目的基因的获取——获取目的基因的方法1.从基因文库中获取目的基因2.利用PCR技术扩增目的基因原理:前提:过程:3.通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成(二)基因表达载体的构建(基因工程的核心)目的:基因表达载体的组成:目的基因:启动子:终止子:标记基因:2(三)将目的基因导入受体细胞1.转化的概念:2.常用的转化方法:①将目的基因导入植物细胞:②将目的基因导入动物细胞:③将目的基因导入微生物细胞(四)目的基因的检测和表达1.导入检测2.表达检测3.个体水平鉴定四、基因工程的应用(一)植物基因工程硕果累累1.抗虫转基因植物2.抗病转基因植物3.其他抗逆转基因植物4.利用转基因改良植物的品质(二)动物基因工程前景广阔1.用于提高动物生长速度2.用于改善畜产品的品质3.用转基因动物生产药物4.用转基因动物作器官移植的供体(三)基因工程药物异军突起(四)基因治疗曙光初照五、蛋白质工程的崛起(一)蛋白质工程崛起的缘由(二)蛋白质工程基本原理(三)蛋白质工程的进展和前景六、DNA分子的粗提取与鉴定1.实验原理:原理:DNA在氯化钠溶液中的溶解度,随着氯化钠浓度的变化而变化,当氯化钠溶液的物质的量浓度为,DNA的溶解度最低,利用这一原理,可以使溶解在氯化钠溶液中的DNA析出;DNA不溶于酒精溶液,但是细胞中的某些物质则可以溶于酒精溶液,利用这一原理,可以获得DNA。原理:DNA遇二苯胺(沸水浴)会染成蓝色。2.实验材料3.方法步骤4.注意事项3【巩固练习】1、下列关于基因工程的叙述,正确的是①基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因②细菌质粒是基因工程常用的运载体③基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因④一种基因探针能检测水体中的各种病毒⑤目的基因和受体细胞均可来自动、或微生物⑥限制性核酸内切酶和DNA聚合酶是两类常用的工具酶⑦常用相同的限制酶处理目的基因和质粒A.②⑤⑦B.①②③C.③④⑥D.①③⑤2、植物学家在培育抗虫棉时,对目的基因作了适当的修饰,使得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.内含子B.外显子C.编码区D.非编码区3、下列各项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是A.棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因B.大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNAC.山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列D.酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白4、从某海洋动物中获得一基因,其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物,首先要做的是A.合成编码目的肽的DNA片段B.构建含目的肽DNA片段的表达载体C.依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽D.筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽5、在基因工程的基本操作程序中,目的基因的获取的途径不包括A.从基因文库中获取目的基因B.利用PCR技术扩增目的基因C.人工合成目的基因D.利用DNA分子杂交技术,获取目的基因6、利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂的流程如图所示,下列叙述正确的是(双选)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7、下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验叙述,错误的是A.酵母和菜花均可作为提取DNA的材料B.DNA既溶于2mol/LNaCl溶液也溶于蒸馏水C.向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌,可见玻棒上有白色絮状物D.DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热,冷却后变蓝8、已知甲种农作物因受到乙种昆虫危害而减产,乙种昆虫食用某种原核生物分泌的丙种蛋白质后死亡。因此,可将丙种蛋白质基因转入到甲种农作物体内,使甲种农作物获得抗乙种昆虫危害的能力。(1)为了获得丙中蛋白质的基因,在已知丙种蛋白质氨基酸序列的基础上,推测出丙中蛋白质的序列,据此可利用方法合成目的基因。获得丙中蛋白质的基因还可用、方法。(2)在利用上述丙中蛋白质基因和质粒载体构建重组质粒的过程中,常需使用酶和。(3)将含有重组质粒的农杆菌与甲种农作物的愈伤组织共培养,筛选出含有丙种蛋白质的愈伤组织,由该愈伤组织培养成的再生植株可抵抗的危害。(4)若用含有重组质粒的农杆菌直接感染甲种农作物植株叶片伤口,则该植株的种子(填“含有”或“不含”)丙种蛋白质基因。9、克隆猪成功率较低,与早期胚胎细胞的异常凋亡有关。Bcl-2基因是细胞凋亡抑制基因,用PCR技术可以检测该基因转录水平,进而了解该基因与不同胚胎时期细胞凋亡的关系。克隆猪的培育及该基因转录水平检测流程如图。(1)图中重组细胞的细胞核来自细胞,早期胚胎移入受体子宫后继续发育,经桑椹胚、囊胚和胚最终发育为克隆猪。(2)在PCR过程中可检测出cDNA中Bcl-2cDNA的分子数,进而计算总mRNA中Bcl-2mRNA的分子数,从而反映出Bcl-2基因的转录水平。①图中X表示过程。②从基因组数据库中查询Bcl-2mRNA的核苷酸序列,以便根据这一序列设计合成用于PCR扩增,PCR过程第一轮循环的模板是。410、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右图: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,和也可作为运载体。(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。11、图为某种质粒表达载体简图,小箭头所指分别为限制性内切酶EcoRI、BamHI的酶切位点,ampR为青霉素抗性基因,tctR为四环素抗性基因,P为启动因子,T为终止子,ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoRI、BamHI在内的多种酶的酶切位点。(1)将含有目的基因的DNA与质粒表达载体分别用EcoRI酶切,酶切产物用DNA连接酶进行连接后,其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有、、三种。若要从这些连接产物中分离出重组质粒,需要对这些连接产物进行。(2)用上述3种连接产物与无任何抗药性的原核宿主细胞接种到含四环素的培养基中,能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是。(3)目的基因表达时,RNA聚合酶识别和结合的位点是,其合成的产物是。(4)在上述实验中,为了防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接,酶切时应选用的酶是。12、继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后,膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近,科学家培育出一种转基因小鼠,其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。(1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞,常用方法是。(2)进行基因转移时,通常要将外源基因转入中,原因是。(3)通常采用技术检测外源基因转录的mRNA是否成功翻译。(4)在研制膀胱生物反应器时,应使外源基因在小鼠的细胞中特异表达。(5)为使外源基因在后代长期保持,可将转基因小鼠体细胞的转入细胞中构成重组细胞,使其发育成与供体具有相同性状的个体。该技术称为。13、(1)过程①酶作用的部位是键,此过程只发生在非结合区DNA,过程②酶作用的部位是键。(2)①、②两过程利用了酶的特性。(3)若将得到的DNA片段用于构建重组质粒,需要过程③的测序结果与酶的识别序列进行对比,以确定选用何种酶。14、如图是从酵母菌中获取某植物需要的某种酶的基因的流程。(1)图中cDNA文库____基因组文库(、=、)。(2)①过程提取的DNA需要____________的切割,B过程是____________过程。(3)为在短时间内大量获得目的基因,可用的技术是_________,其原理是________________。(4)目的基因获取之后,需要进行_________________,其组成必须有_____________及标记基因等,此步骤是基因工程的核心。(5)将该目的基因导入某双子叶植物细胞,常采用的方法是__________,其能否在此植物体内稳定遗传的关键是________________,可以用____________________技术进行检测。参考答案:1-5:ADDCD6-7:(AD)C8、(1)基因化学基因文库PCR(2)限制DNA连接(3)乙种昆虫(4)不含9、(1)体原肠(2)①反转录②引物Bcl-2cDNA10、(1)黏性末端平末端(2)切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同(3)E·coliT4mRNA(或RNA)(4)cDNA(或DNA)PCR(5)噬菌体动植物病毒(6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱11、(1)目的基因—载体连接物载体--载体连接物目的基因--目的基因连接物分离纯化(2)载体--载体连接物(3)启动子mRNA(4)EcoRI和BamHI12、(1)显微注射(2)受精卵(或早期胚胎)受精卵(或早期胚胎细胞)具有全能性,可使外源基因在相应组织细胞表达(3)抗原—抗体杂交(4)膀胱上皮(5)细胞核去核的卵核移植(或克隆)13、(1)磷酸二酯,肽(2)专一性(3)限制性核酸内切酶14、(1)小于(2)限制酶逆转录(3)PCRDNA复制(4)基因表达载体的构建启动子、终止子、目的基因(5)农杆菌转化法目的基因是否整合到植物细胞的染色体上DNA分子杂交5【答案】(1)脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖(2)平537bp、790bp、661bp(3)4(4)BamHI抗生素B同种限制酶切割形成的末端相同,部分目的基因D与质粒反向链接如图18所示,若用两种识别切割序列完全不同的限制酶E和F从基因组DNA上切下目的基因,并将之取代质粒pZHZ1(3.7kb,1kb=1000对碱基)上相应的E—F区域(0.2kb),那么所形成的重组质粒pZHZ2___________。A.既能被E也能被F切开B.能被E但不能被F切开C.既不能被E也不能被F切开D.能被F但不能被E切开56.已知在质粒pZHZl中,限制酶G切割位点距限制酶E切割位点0.8kb,限制酶H切割位点距限制酶F切割位点O.5kb。若分别用限制酶G和H酶切两份重组质粒pZHZ2样品,据表4所列酶切结果判断目的基因的大小为kb;并将目的基因内部的限制酶G和H切割位点标注在图19中。[来源:zzstep.com]57.若想在山羊的乳汁中收获上述目的基因的表达产物,则需将重组质粒pZHZ2导入至山羊的______细胞中。若pZHZ2进入细胞后插入在一条染色体DNA上,那么获得转基因纯合子山羊的方式是__________。58.上述目的基因模板链中的。TGA序列对应一个密码子,翻译时识别该密码子的tRNA上相应的碱基序列是________。一般而言,一个核糖
本文标题:选三基因工程
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