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知识改变命运，学习成就未来1高二生物选修3导学提纲23-1-1基因工程概述2基因工程的一般过程与技术导学案【学习过程】基因工程的基本过程一、获得目的基因（目的基因的获取）1.获取方法主要有两种：（1）、从自然界中已有的物种中分离出来，如可从基因文库中获取。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。提示：受体菌在培养基上以菌落形式存在，每一个菌落都由一个细胞繁殖而来，携带着同种基因，可以利用目的基因的有关信息，找到目的基因所在菌落，然后再进行提取。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，可由mRNA反转录而来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）、用人工的方法合成。★获得原核细胞的目的基因可采取，获取真核细胞的目的基因一般是。★人工合成目的基因的常用方法有反转录法和化学合成法。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．②③2.人工合成法——利用PCR技术扩增目的基因（1）PCR的含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。（2）目的：获取大量的目的基因（3）原理：DNA双链复制（4）原料：模板DNA；RNA引物；四种脱氧核苷酸；热稳定DNA聚合酶（Taq酶）；离子（5）方法：DNA受热变性解旋为单链、冷却后RNA引物与单链相应互补序列结合、DNA聚合酶作用下延伸合成互补链。（6）过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链为单链；第二步：冷却到55～60℃，引物与两条单链DNA结合；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成。（7）特点：指数形式扩增=2n(n为扩增循环的次数)二、制备重组DNA分子（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。★标记基因的作用：鉴定受体细胞中是否含有，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。2．启动子：位于基因的，它是的部位，驱动基因转录产生mRNA。3．终止子：位于基因的，终止。知识改变命运，学习成就未来24．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。方法：限制酶分别切割载体和目的基因，再用把两者连接。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、转化受体细胞（将目的基因导入受体细胞）1.转化的概念：是进入受体细胞内，并且在受体细胞内和的过程。2.常用的转化方法：a、将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是农杆菌介导转化技术（农杆菌转化法），其次还有基因枪介导转化技术（基因枪法）和花粉管通道技术（花粉管通道法）。(1)农杆菌转化法①农杆菌特点：易感染双子叶植物和裸子植物，对__大多数单子叶_植物没有感染力；Ti质粒的T—DNA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Ti质粒的T—DNA上进入农杆菌→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）b、将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术。此方法的受体细胞多是受精卵。(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。c、将目的基因导入微生物细胞：法。(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知识改变命运，学习成就未来3A、①②B、②③C、③④D、①④例4、以重组DNA技术为核心的基因工程正在改变着人类的生活。请回答下列问题。（1）获得目的基因的方法通常包括和。（2）切割和连接DNA分子所使用的酶分别是和。（3）运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或，后者的形状成。（4）由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率，所以在转化后通常需要进行操作。（5）将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌与酵母菌，从两者中生产的胰岛素在功能和序列上是相同的。四、筛选出获得目的基因的受体细胞、培养受体细胞并诱导目的基因的表达（目的基因的检测与鉴定）1.首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用技术。2.其次还要检测目的基因是否转录出mRNA，方法是采用技术。3.最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是采用技术。提示：①DNA分子杂交技术首先提取受体细胞中的DNA，然后高温解成单链，再与同位素标记的DNA探针杂交；②抗原－抗体杂交所用到的抗体是用表达出的蛋白质注射动物进行免疫，产生相应的抗体，并提取出而来的4.有时还需进行个体生物学水平的鉴定。如抗虫或抗病的鉴定等。【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．①②④⑥2、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．②③7．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，变异少知识改变命运，学习成就未来411．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C．合成一球蛋白的DNAD．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．③④①②13．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