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南和一中教与学一体化导学案高二生物班级：姓名：考号：-1-基因工程的基本操作程序组题：张军芳审题：高二生物组【教学目标】：1．掌握基因工程基本操作程序的四个步骤2．掌握目的基因的获得、表达载体的构建、目的基因的导入与检测等常用的方法及其基本原理【重点难点】：重点：基因工程基本操作程序的四个步骤难点：（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【导学流程】：知识梳理一、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会有所差别。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：目的基因插人进入农杆菌→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。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。典例分析例题1限制性核酸内切酶I的识别序列和切点是一G↓GATCC一，限制性核酸内切酶Ⅱ的识别序列和切点是一↓GATC一。在质粒上有酶I的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶Ⅱ的切点。（1）请画出质粒被限制性核酸内切酶I切割后所形成的黏性末端。（2）请画出目的基因两侧被限制性核酸内切酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。-2-（3）在DNA连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接?为什么?（4）基因工程中，如果要把相应的黏性末端连起来，要用__________酶。课堂训练1、下列关于限制酶的说法正确的是A、限制酶广泛存在于各种生物中，但微生物中很少B、一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C、不同的限制酶切割DNA后都会形成黏性末端D、限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键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、②③3、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4、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，与质粒重组导入细菌，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、①④5、已知某种限制酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如图中箭头所指。如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的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、126、质粒是基因工程中最常用的载体，它存在于许多细菌体内。质粒上有标记基因如图所示，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转移成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，下表是外源基因插入位置（插入点有a、b、c），请根据表中提供的细菌生长情况，推测①②③三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是A、①是c；②是b；③是aB、①是a和b；②是a；③是bC、①是a和b；C参是b；③是aD、①是c；②是a；③是b7、下图为DNA分子的切割和连接过程。（1）EcoRI是一种酶，其识别序列是，切割位点是与之间的键。切割结果产生的DNA片段末端形式为。（2）不同来源DNA片段结合，在这里需要的酶应是连接酶，此酶的作用是在与之间形成键，而起“缝合”作用的。还有一种连接平末端的连接酶是。【学习总结】：【答案】-3-【课前导学】结构基因DNA片段储存所有部分核苷酸染色体转录翻译复制核苷酸单链引物DNA聚合酶启动子终止子首端RNA聚合酶识别尾端转录可以遗传能够表达鉴别表达双子叶大多数单子叶T-DNATi质粒的T-DNA上显微提纯雌输卵管或子宫Ca2+感受态（在一定的温度下促进）感受态“探针”与基因组DNA杂交是否插入了目的基因是否转录出了mRNA蛋白质抗虫鉴定（抗虫、抗病鉴定属于个体生物学水平鉴定）【典题反馈】（3）可以连接。因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的（或是可以互补的）（4）DNA连接酶【课堂反馈】1、B2、D3、D4、C5、C6、A7、（1）限制酶GAATTC鸟嘌呤脱氧核苷酸腺嘌吟脱氧核苷酸磷酸二酯键黏性末端（2）coliEDNA鸟嘌呤脱氧核苷酸腺嘌吟脱氧核苷酸磷酸二酯键T4DNA连接酶