基因工程的基本操作程序学案

11．2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。[来源:学。科。网Z。X。X。K]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。【知识链接】1．叙述DNA重组技术操作的三种工具的作用？2．作为载体应该具备哪些条件？最常用的运载体是什么？【自主学习（理知识，固基础）】基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：、、、。【教学过程】k.Com]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：也是一段有特殊结构的，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，从而将筛选出来。常用的标记基因是。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2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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（我的的转基因抗虫棉就是用此种方法获得的）。植物花粉在柱头上萌发后，花粉管要穿过花柱直通胚囊。花粉管通道法就是在植物受粉后，花粉形成的花粉管还未愈合前，剪去柱头，然后，滴加DNA（含目的基因），使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。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：3(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】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，只有通过检测和鉴定才能知道.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信使RNA④检测目的基因是否翻译蛋白质A.①②③B.②③④C.①③④D.①②④2．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．①②④⑥3．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将切下的目的基因插入到质粒的切口处C用同种限制酶切割目的基因，露出黏性末端D将重组DNA引入到受体细胞中进行扩增4．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5．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6．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7．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【课后巩固】1．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2．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3．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4．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DNA分子4C．合成一球蛋白的DNAD．合成苯丙羟化酶的DNA片段5．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．③④①②6．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7．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8.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9．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.(3)目的基因在大肠杆菌中表达时,必须经过和过程.10.酵母菌的维生素、蛋白质含量高,可生产食品和药品等.科学家将大麦细胞的LTP1基因植入啤酒酵母菌中,获得的啤酒酵母菌种可产生LTP1蛋白,并酿出泡沫丰富的啤酒.基本的操作过程如下：（1）该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传变异的来源中属于_____________.（2）从大麦细胞中可直接分离获得LTP1基因，还可采用__________方法获得目的基因.（3）要使运载体与LTP1基因连接，首先应使用________进行切割.（4）切割完成后，采用______酶将运载体与LTP1基因连接，连接后得到的DNA分子称为____.（5）除了看啤酒泡沫丰富与否外，还可以怎样检测LTP1基因在啤酒酵母菌中的表达？__________________________________________________.【课堂巩固】答案1-7:CDDDABA【课后巩固答案】1-8:BADBCCAD9.(1).基因工程(2).干扰素基因质粒(3).转录和翻译510.(1).基因重组(2).人工合成的(3).限制酶(4).DNA连接酶(5)是否产生了LTPl蛋白