山东省昌乐一中2011-2012高二生物学案必修三编号05 2012.1.4 班级姓名
1．2基因工程的基本操作程序
编制：王福玲徐军胜审核：王福玲审批：
【学习目标】：
简述基因工程原理及基本操作程序。
【重点难点】：
1.基因工程基本操作程序的四个步骤。
2.从基因文库中获取目的基因。
3.利用PCR技术扩增目的基因。
【自主学习】
基因工程的基本操作程序主要包括4个步骤：的获取、基因表达
的构建、将细胞、的检测与鉴定。
一、目的基因的获取
1、概念：目的基因主要是指编码蛋白质的。
也可以是一些具有调控作用的因子。
2、来源：（1）可以从自然界中已有中直接分离出来。
（2）从中获取目的基因。
3、获取目的基因的方法：根据基因的有关信息，如基因的序列，基因功能、基因在上的位置、基因的转录产物，以及基因的翻译产物等特性来获取目的基因。
（1）利用PCR技术扩增目的基因：①PCR技术是一项在生物体外复制片段的核酸合成技术。
②条件：提供已知的核苷酸序列，根据这段序列合成。
（2）人工合成方法：当基因较小，核苷酸序列已知时，可以用人工方法合成（例如，通过直接合成）。
二、基因表达载体的构建
1、表达载体的组成
表达载体：目的基因、、、标记基因。
启动子：它是一段有，位于基因的首端，它是的识别和结合部位，起动转录mRNA。
终止子：位于基因的尾端，终止过程。
标记基因：用于受体细胞是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。
2、表达载体的功能：使目的基因在受体细胞中存在，并且给下一代，同时使能够表达和发挥作用。
三、将目的基因导入受体细胞
1、将目的基因导入植物细胞
（1）农杆菌转化法：①转化：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。
②农杆菌特点：在自然条件下能感染植物和
植物，，对植物没有感染力；Ti质粒的可以转移至受体细胞，并整合到受体细胞的上。
（2）基因枪法又叫。
（3）花粉管通道法：利用花粉管通道使目的基因进入，然后进入。
2、将目的基因导入动物细胞
（1）方法：。
（2）操作程序：目的基因的提纯→取卵（受精卵）→→移植子宫内发育→新性状动物
3、将目的基因导入微生物细胞
（1）原核生物的特点：，。
（2）常用的受体细胞：。
（3）转化：处理细胞→细胞→表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收分子，完成转化。
四、目的基因的检测与测定
1、检测：（1）方法：。
（2）原理：碱基互补配对
（3）内容：①检测转基因生物的染色体DNA上的，原理是技术。
②检测目的基因是否转录出，原理是技术。
③检测目的基因是否翻译成蛋白质，原理是。
2、鉴定：个体生物学水平鉴定，如抗虫、抗病鉴定等。
【自学检测】
1.下列正确表示基因操作“四部曲”的是（）
A．提取目的基因→目的基因导入受体细胞→基因表达载体的构建→目的基因的检测和鉴定B．目的基因的检测和鉴定→提取目的基因→基因表达载体的构建→目的基因导入受体细胞C．提取目的基因→基因表达载体的构建→目的基因导入受体细胞→目的基因的检测和鉴定D．基因表达载体的构建→提取目的基因→目的基因导入受体细胞→目的基因的检测和鉴定2．下列不属于
．．．获得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
3.下列哪项不是
．．基因表达载体的组成成分（）
A．启动子 B．终止密码子 C．标记基因 D．复制原点
4.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
答案：CABB
【课堂探究】
一、目的基因的获取
1、如何从基因文库中获取目的基因？
2、PCR技术与DNA复制的异同点？
二、基因表达载体的构建
1.作为基因工程表达载体，只需含有目的基因就可以完成任务吗？为什么？
2、绘一个基因表达载体示意图：
三、将目的基因导入受体细胞
1、课本15页思考与探究第2题、第3题
2、.根据农杆菌可将目的基因导入双子叶植物的机理，你能分析出农杆菌不能将目的基因导入单子叶植物的原因吗？
3、思考：早期基因工程为什么选用原核生物作为受体细胞？
四、目的基因的检测与测定
1.导入目的基因后需要检测哪些方面？各采取什么方法？
2.什么是DNA分子探针？检测时的DNA探针通过什么原理来检测目的基因和相应的mRNA？
3.利用抗体－抗原杂交检测的原理是什么？
4.目的基因能否在真核生物中稳定遗传的关键是什么？检测和鉴定指的分别是什么水平？
【当堂检测】
1．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．①②③④ B．②③④⑤ C．①③④⑤ D．①②③⑥
2．下列不属于
．．．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．将切下的目的基因的片段插入到质粒切口处D．将重组DNA导入受体细胞中进行扩增
3. 在基因表达载体的构建中，所需要的酶是（）
①限制酶②DNA连接酶③解旋酶④DNA聚合酶
A．①② B．①②③ C．①②④ D．①②③④
4．植物学家在培育抗虫棉时，对目的基因作适当修饰，使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．终止子 B．引物 C．标记基因 D．启动子
5．在基因工程操作的基本步骤中，不进行
．．．碱基互补配对的是（）
A．人工合成目的基因 B．目的基因与载体结合
C．将目的基因导入受体细胞 D．目的基因的检测与鉴定
6.将目的基因导入微生物细胞之前，要用Ca2+处理细胞，处理过的细胞叫（）
A．感受态细胞 B．敏感性细胞 C．吸收性细胞 D．接受细胞
7．农杆菌转化法转移目的基因进入受体细胞，目的基因的最终位置是（）
A．Ti质粒上 B．受体细胞染色体上 C．裸露细胞核中 D．存在细胞质中
8．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
9．要检测目的基因是否成功地插入了受体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β-球蛋白的DNA D．合成苯丙羟化酶的DNA片段
答案：ADADC ABCB
10．资料显示，近十年来，PCR技术（DNA聚合酶链式反应技术）成为分子生物实验的一种常规手段，其原理是利用DNA半保留复制的特性，在试管中进行DNA的人工复制（如下图），在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使分子生物实验所需的遗传物质不再受限于活的生物体。
请据图回答：
（1）加热至94℃的目的是使DNA样品中的_______键断裂，该过程在生物体细胞内是通过__________酶的作用完成的。
分析可知新合成DNA分子中A=T，C=G，这说明DNA分子的合成遵循______________________。
（2）与细胞内DNA复制相比，PCR技术所需要的DNA聚合酶的最适温度比较____________（高、低）。
（3）通过PCR技术使DNA分子大量复制时，若将一个用15N标记的模板DNA分子(第一代)放入试管中，以14N标记的脱氧核苷酸为原料，连续复制到第五代时，含15N标记的DNA分子单链数占全部DNA总单链数的比例为。
（4）PCR技术不仅为遗传病的诊断带来了便利，而且改进了检测细菌和病毒的方法。
若要检测一个人是否感染了艾滋病病毒，你认为可以用PCR扩增血液中的（）A．白细胞DNA B．病毒蛋白质 C．血浆抗体 D．病毒核酸
答案（1）氢解旋碱基互补配对原则（2）高（3）1/16 （4） D。