第一篇：高中生物 專題一《基因工程的基本操作程序》教學(xué)設(shè)計(jì) 新人教版選修31

《基因工程的基本操作程序》

教學(xué)目標(biāo)

1.簡述基因工程原理及基本操作程序。2.嘗試設(shè)計(jì)某一轉(zhuǎn)基因生物的研制過程。3.培養(yǎng)學(xué)生探索科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度 教學(xué)重難點(diǎn) 【教學(xué)重點(diǎn)】

基因工程基本操作程序的四個(gè)步驟。【教學(xué)難點(diǎn)】

（1）從基因文庫中獲取目的基因。（2）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因。教學(xué)工具 多媒體 教學(xué)過程 復(fù)習(xí)提問：

1.DNA重組技術(shù)的基本工具有那些，各自的作用和特點(diǎn)是什么？ 2.我們所學(xué)過的育種方法有那些？其中基因工程育種有那些優(yōu)點(diǎn)？

導(dǎo)入：通過基因工程的概念我們可知,我們能夠應(yīng)用DNA重組技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)賦予生物以新的遺傳特征，但是無論是DNA重組技術(shù)還是轉(zhuǎn)基因技術(shù)都需要找到對我們有利的目的基因，我們該如何去尋找目的基因哪，目的基因又將如何連接到載體上哪，以及如何將載體導(dǎo)入受體？這些都是我們所要共同探究的問題!現(xiàn)在讓我們共同學(xué)習(xí)一下1.2基因工程的基本操作。

思考1.我們在前面提到的蘇云芽孢桿菌中的抗蟲基因、胰島素基因、干擾素基因等都可以作目 的基因。可是要在浩瀚的“基因海洋”中，找到特定的目的基因可以用什么樣的方法和途徑呢？

2、基因工程的基本操作程序主要包括：、、新課教學(xué)：

基因工程的基本操作步驟主要包括：目的基因的獲??；基因表達(dá)載體的構(gòu)建；將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞；目的基因的檢測與鑒定。一．目的基因的獲取

1．目的基因：主要是指編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因。2．目的基因的獲取方法：

（1）從基因文庫中獲取

基因文庫：將含有某種生物不同基因的許多DNA片段，導(dǎo)入受體菌的群體儲(chǔ)存，各個(gè)受體菌分別含有這種生物的不同的基因。

構(gòu)建基因文庫的目的：為了在不知目的基因序列的情況下，便于獲得所需的目的基因?；蚪M文庫：含有一種生物的所有基因。

部分基因文庫（如cDNA文庫）：含部分基因，可由mRNA反轉(zhuǎn)錄而來。（2）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因

PCR：是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。原理：DNA雙鏈復(fù)制

原料：模板DNA；RNA引物；四種脫氧核苷酸；熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq酶）；離子 方法：DNA受熱變性解旋為單鏈、冷卻后RNA引物與單鏈相應(yīng)互補(bǔ)序列結(jié)合、DNA聚合酶作用下延伸合成互補(bǔ)鏈。特點(diǎn)：指數(shù)形式擴(kuò)增 二．基因表達(dá)載體的構(gòu)建

1．目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在；可以遺傳給下一代；使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。

目的基因：

2．基因表達(dá) 啟動(dòng)子：位于基因首端，RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄基因

載體的組成 終止子：位于基因尾端，使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停下來

標(biāo)記基因：鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因

3．方法：同種限制酶分別切割載體和目的基因，再用DNA連接酶把兩者連接。目的基因與運(yùn)載體結(jié)合（以質(zhì)粒為運(yùn)載體）4．條件：同種限制酶、DNA連接酶、ATP（目的基因、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因）三．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

轉(zhuǎn)化：目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。

① 導(dǎo)入植物細(xì)胞：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法（表達(dá)載體導(dǎo)入農(nóng)桿菌，再讓農(nóng)桿菌感染植物細(xì)胞）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

②導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞：顯微注射法（將基因表達(dá)載體提純，用顯微儀注射到受精卵中）③導(dǎo)入微生物細(xì)胞：Ca2＋處理受體細(xì)胞成為感受態(tài)細(xì)胞，再進(jìn)行混合。

提示：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的原理是利用農(nóng)桿菌（胞內(nèi)寄生菌）對植物的感染而把目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。

四．目的基因的檢測和鑒定

①檢測是否插入目的基因，利用DNA分子雜交技術(shù)，目的基因DNA一條 鏈（作探針）與受體細(xì)胞中提取的DNA雜交，看是否有雜交帶。

②檢測是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，利用DNA分子雜交技術(shù)，目的基因DNA一條鏈（作探針）與受體細(xì)胞中提取的mRNA雜交，看是否有雜交帶。

③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)?？贵w與蛋白質(zhì)進(jìn)行抗原－抗體雜交，看是否有雜交帶。④還可以進(jìn)行個(gè)體水平的鑒定，根據(jù)其性狀。

提示：①DNA分子雜交技術(shù)首先提取受體細(xì)胞中的DNA，然后高溫解成單鏈，再與同位素標(biāo)記的DNA探針雜交；②抗原－抗體雜交所用到的抗體是用表達(dá)出的蛋白質(zhì)注射動(dòng)物進(jìn)行免疫，產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，并提取出而來的。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 課后小結(jié)

本節(jié)學(xué)習(xí)的基因工程的基本操作程序和方法是對轉(zhuǎn)基因植物、動(dòng)物、微生物的概括。如果在本課將要結(jié)束時(shí)，做個(gè)練習(xí)，帶領(lǐng)學(xué)生結(jié)合設(shè)計(jì)某一轉(zhuǎn)基因生物的具體過程，可將基因工程操作程序有機(jī)地串起來，從而加深對這一程序的認(rèn)識(shí)。例如，煙草是人類健康的“殺手”。如果讓它生產(chǎn)出人類需要的藥物蛋白，應(yīng)如何操作？通過這一實(shí)例引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合目的基因從何而來，表達(dá)載體如何構(gòu)建，如何導(dǎo)入煙草，如何檢測藥物蛋白產(chǎn)生與否等問題加以設(shè)計(jì)。可加深學(xué)生對基因工程原理的理解。不同學(xué)生會(huì)有不同的方法，讓學(xué)生通過相互比較，相互借鑒，達(dá)到相互學(xué)習(xí)的目的。學(xué)生在課下還可查閱《科學(xué)》雜志等參考讀物，了解科學(xué)家成功的做法。課后習(xí)題 1．基因工程的正確操作步驟是()①使目的基因與載體相結(jié)合 ②將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

③驗(yàn)證目的基因的表達(dá)是否符合特定性狀要求 ④提取目的基因

A．③②④①

B．②④①③ C．④①②③ D．③④①②

解析：選C。在基因工程操作中，首先要提取目的基因，然后使目的基因與載體結(jié)合，再將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，最后是目的基因的檢測與表達(dá)。2．下列獲取目的基因的方法中需要模板的是()①從基因文庫中獲取目的基因 ②利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因 ③反轉(zhuǎn)錄法 ④通過DNA合成儀利用化學(xué)方法人工合成DNA A．①②③④ B．①②③ C．②③④ D．②③

解析：選D。PCR技術(shù)利用的是DNA雙鏈復(fù)制原理。即將DNA雙鏈之間的氫鍵打開，變成單鏈DNA，作為聚合反應(yīng)的模板。反轉(zhuǎn)錄法是以目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，先反轉(zhuǎn)錄形成互補(bǔ)的單鏈DNA，再合成雙鏈DNA。①④則均不需要模板。3．聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)是一種體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)。PCR過程一般經(jīng)歷下述30多次循環(huán)：95℃下使模板DNA變性、解鏈→55 ℃下復(fù)性(引物與DNA模板鏈結(jié)合)→72℃下引物鏈延伸(形成新的脫氧核苷酸鏈)。下列有關(guān)PCR過程的敘述中不正確的是()A．變性過程中破壞的是DNA分子內(nèi)堿基對之間的氫鍵，也可利用解旋酶實(shí)現(xiàn) B．復(fù)性過程中引物與DNA模板鏈的結(jié)合是依靠堿基互補(bǔ)配對原則完成 C．延伸過程中需要DNA聚合酶、ATP、四種核糖核苷酸 D．PCR與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制相比所需酶的最適溫度較高

解析：選C。本題考查PCR擴(kuò)增過程。解題的關(guān)鍵是要全面理解PCR擴(kuò)增過程。DNA分子被破壞是指DNA分子被解旋成兩條長鏈，破壞的部位是連接兩條長鏈之間的氫鍵，方法有多種，用解旋酶、高溫等都可使DNA解旋。B項(xiàng)中引物有兩種，分別與模板DNA鏈3′端的互補(bǔ)序列互補(bǔ)配對。C項(xiàng)中的原料不正確，合成DNA的原料是四種脫氧核苷酸。PCR技術(shù)中DNA合成過程中的溫度在70～75℃。板書 1.2 基因工程的基本操作程序

一、目的基因的獲取

二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建（基因工程的核心）

三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

四、目的基因的檢測和鑒定

第二篇：高中生物專題1基因工程1.2基因工程的基本操作程序檢測選修3教案

專題1 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序

1．基因工程常用的受體細(xì)胞有()①大腸桿菌 ②枯草桿菌 ③支原體 ④動(dòng)植物細(xì)胞 A．①②③④

C．②③④

B．①②③ D．①②④

解析：支原體太小了，細(xì)胞中唯一可見的細(xì)胞器是核糖體，而基因工程要求基因能在受體細(xì)胞內(nèi)復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯表達(dá)；因?yàn)橹гw結(jié)構(gòu)的限制，其所具有的功能不能滿足基因工程對細(xì)胞的要求，故支原體不能作為受體細(xì)胞。

答案：D 2．檢測轉(zhuǎn)基因生物是否轉(zhuǎn)錄出mRNA，應(yīng)通過何種分子雜交方法實(shí)現(xiàn)()A．DNA—DNA雜交 B．DNA—RNA雜交 C．RNA—蛋白質(zhì)雜交 D．蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)雜交

解析：A、B、D三項(xiàng)分別是在復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯水平上檢測基因工程是否成功，C項(xiàng)所述分子雜交方法是不存在的。

答案：B 3．應(yīng)用基因工程技術(shù)診斷疾病的過程中必須使用基因探針才能達(dá)到探測疾病的目的?；蛱结樖侵?)A．用于檢測疾病的醫(yī)療器械

B．用放射性同位素或熒光分子等標(biāo)記的DNA分子 C．合成β球蛋白的DNA D．合成苯丙羥化酶的DNA片段

解析：基因探針是具有特定序列的單鏈DNA，作用是能檢測是否含有目的基因，運(yùn)用了DNA分子雜交技術(shù)；基因探針＝目的基因＋放射性同位素標(biāo)記。

答案：B 4．檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體DNA上是否插入了目的基因的常用方法是()A．DNA分子雜交技術(shù) C．放射性同位素標(biāo)記技術(shù)

B．熒光分子標(biāo)記技術(shù)

D．顯微注射技術(shù)

解析：檢測目的基因常采用DNA分子雜交技術(shù)，即在含有目的基因的DNA片段上用放射 性同位素等進(jìn)行標(biāo)記，以此作為探針，并使探針與基因組DNA雜交，若顯示出雜交帶，則表明目的基因已插入染色體DNA中。

答案：A 5．(2016·海南卷)基因工程又稱為DNA重組技術(shù)，回答相關(guān)問題：

(1)在基因工程中，獲取目的基因主要有兩大途徑，即________和從________中分離。(2)利用某植物的成熟葉片為材料，同時(shí)構(gòu)建cDNA文庫和基因組文庫，兩個(gè)文庫相比，cDNA文庫中含有的基因數(shù)目比基因組文庫中的少，其原因是_______________________________________ _______________________________________________________ _____________________________________________________。

(3)在基因表達(dá)載體中，啟動(dòng)子是________聚合酶識(shí)別并結(jié)合的部位。若采用原核生物作為基因表達(dá)載體的受體細(xì)胞，最常用的原核生物是________。

(4)將目的基因通過基因槍法導(dǎo)入植物細(xì)胞時(shí)，常用的攜帶目的基因的金屬顆粒有________和________顆粒。

解析：本題主要考查目的基因的獲取方法、基因表達(dá)載體的構(gòu)建方法、目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法。

(1)在基因工程中，獲取目的基因主要有兩大途徑，既可在核苷酸序列已知的情況下人工合成，也可用限制酶對生物材料的DNA切割，再選取。

(2)cDNA文庫是由mRNA反轉(zhuǎn)錄獲得的，其中只含有葉細(xì)胞已轉(zhuǎn)錄(或已表達(dá))的基因，而基因組文庫中含有該植物的全部基因。

(3)在基因表達(dá)載體中，啟動(dòng)子是RNA聚合酶識(shí)別并結(jié)合的部位。若采用原核生物作為基因表達(dá)載體的受體細(xì)胞，最常用的原核生物是大腸桿菌。

(4)將目的基因通過基因槍法導(dǎo)入植物細(xì)胞時(shí)，常用的攜帶目的基因的金屬顆粒有金粉和鎢粉顆粒。

答案：(1)人工合成 生物材料

(2)cDNA文庫中只含有葉細(xì)胞已轉(zhuǎn)錄(或已表達(dá))的基因，而基因組文庫中含有該植物的全部基因

(3)RNA 大腸桿菌(或細(xì)菌)(4)金粉 鎢粉

A級(jí) 基礎(chǔ)鞏固

1．下列不屬于獲取目的基因的方法是()A．利用DNA連接酶復(fù)制目的基因 B．反轉(zhuǎn)錄法 C．從基因文庫中獲取目的基因 D．利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因

解析：對目的基因(DNA片段)進(jìn)行復(fù)制需利用DNA聚合酶而不是DNA連接酶。答案：A 2．下列關(guān)于基因表達(dá)載體構(gòu)建的相關(guān)敘述，不正確的是()A．需要限制酶和DNA連接酶 B．必須在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行

C．抗生素抗性基因可作為標(biāo)記基因 D．啟動(dòng)子位于目的基因的首端

解析：基因表達(dá)載體的構(gòu)建是指目的基因與載體結(jié)合，在此過程中需用同一種限制酶切割目的基因與載體，用DNA連接酶將互補(bǔ)的末端連接起來；基因表達(dá)載體的構(gòu)建是在細(xì)胞外進(jìn)行的；基因表達(dá)載體包括啟動(dòng)子(位于基因首端使轉(zhuǎn)錄開始)、終止子、目的基因和標(biāo)記基因。

答案：B 3．水母發(fā)光蛋白由236個(gè)氨基酸構(gòu)成，其中由三種氨基酸構(gòu)成發(fā)光環(huán)，現(xiàn)已將這種蛋白質(zhì)的基因作為生物轉(zhuǎn)基因的標(biāo)記。在轉(zhuǎn)基因技術(shù)中，這種蛋白質(zhì)的作用是()A．促使目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中 B．促使目的基因在受體細(xì)胞中復(fù)制 C．促使目的基因容易被檢測出來 D．檢測目的基因是否成功表達(dá)

解析：標(biāo)記基因表達(dá)的熒光蛋白使目的基因容易被檢測出來。答案：C 4．基因工程的正確操作步驟是()①目的基因與運(yùn)載體相結(jié)合 ②將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 ③檢測目的基因的表達(dá)

④提取目的基因

A．③④②①

C．④①②③

B．②④①③ D．③④①②

解析：基因工程的基本操作步驟主要包括四步：(1)目的基因的獲取，即④提取目的基因。

(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建，即①使目的基因與運(yùn)載體結(jié)合。(3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，即②。

(4)目的基因的檢測與表達(dá)，即③檢測目的基因的表達(dá)。答案：C 5．某研究所的研究人員將生長激素基因通過質(zhì)粒介導(dǎo)進(jìn)入大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)，來表達(dá)產(chǎn) 生生長激素。已知質(zhì)粒中存在兩個(gè)抗性基因：A是抗鏈霉素基因，B是抗氨芐青霉素基因，且目的基因要插入到基因B中，而大腸桿菌不帶有任何抗性基因。下列敘述正確的是()A．導(dǎo)入大腸桿菌的質(zhì)粒一定為重組質(zhì)粒 B．RNA聚合酶是構(gòu)建該重組質(zhì)粒必需的工具酶

C．可用含氨芐青霉素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒

D．在含氨芐青霉素培養(yǎng)基中不能生長，但在含鏈霉素培養(yǎng)基中能生長的可能是符合生產(chǎn)要求的大腸桿菌

解析：導(dǎo)入大腸桿菌的質(zhì)粒可能為重組質(zhì)粒，也可能為普通質(zhì)粒，A項(xiàng)錯(cuò)誤；構(gòu)建基因表達(dá)載體過程中需要限制酶和DNA連接酶，不需要RNA聚合酶，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于目的基因要插入到基因B中，即抗氨芐青霉素基因破壞，即工程菌不能抗氨芐青霉素，因此不能用含氨芐青霉素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒，C項(xiàng)錯(cuò)誤；據(jù)分析可知，在含氨芐青霉素培養(yǎng)基中不能生長，但在含鏈霉素培養(yǎng)基中能生長的可能是符合生產(chǎn)要求的大腸桿菌，D項(xiàng)正確。

答案：D

B級(jí) 能力訓(xùn)練

6．科學(xué)家通過基因工程，成功培育出能抗棉鈴蟲的棉花植株——抗蟲棉，其過程大致如圖。

(1)基因工程的核心是__________________________________。

(2)上述過程中，將目的基因?qū)朊藁?xì)胞內(nèi)使用了________法，先要將目的基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的________中，然后用該農(nóng)桿菌感染植株細(xì)胞，通過DNA重組將目的基因插入植株細(xì)胞的________上。

(3)目的基因在棉株體內(nèi)能否成功轉(zhuǎn)錄，分子水平上可采用________方法檢測。(4)如果把該基因?qū)肴~綠體DNA中，將來產(chǎn)生的卵細(xì)胞中________(填“一定”或“不一定”)含有抗蟲基因。

解析：(1)基因工程的核心步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建。

(2)將目的基因?qū)朊藁?xì)胞內(nèi)使用了農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，先要將目的基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T-DNA中，然后用該農(nóng)桿菌感染植株細(xì)胞，通過DNA重組將目的基因插入植株細(xì)胞的染色體上。(3)目的基因在棉株體內(nèi)能否成功轉(zhuǎn)錄，從分子水平上檢測可采用分子雜交法。(4)由于在產(chǎn)生配子的過程中，細(xì)胞質(zhì)基因是隨機(jī)分配的，因此產(chǎn)生的配子中不一定含有抗蟲基因。

答案：(1)基因表達(dá)載體的構(gòu)建(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化 T-DNA 染色體(3)分子雜交(4)不一定

7．科學(xué)家通過基因工程的方法，能使馬鈴薯塊莖含有人奶主要蛋白。以下有關(guān)該基因工程的敘述，錯(cuò)誤的是()A．采用反轉(zhuǎn)錄的方法得到的目的基因有內(nèi)含子

B．基因非編碼區(qū)對于目的基因在塊莖中的表達(dá)是不可缺少的 C．馬鈴薯的葉肉細(xì)胞可作為受體細(xì)胞

D．用同一種限制酶，分別處理質(zhì)粒和含目的基因的DNA，可產(chǎn)生黏性末端而形成重組DNA分子

解析：真核基因結(jié)構(gòu)中，內(nèi)含子部分不能編碼蛋白質(zhì)。在轉(zhuǎn)錄形成成熟的mRNA的過程中，內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄部分被剪切，因此采用反轉(zhuǎn)錄法得到的目的基因不含內(nèi)含子，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；非編碼區(qū)雖然不能編碼蛋白質(zhì)，但對于遺傳信息表達(dá)是不可缺少的，在它上面由調(diào)控遺傳信息表達(dá)的核苷酸序列，比如RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn)，對目的基因的表達(dá)必須先有RNA聚合酶與之結(jié)合，才可轉(zhuǎn)錄形成信使RNA，故B項(xiàng)正確；受體細(xì)胞可以是受精卵，也可以是體細(xì)胞，如葉肉細(xì)胞，故C項(xiàng)正確；用同一種限制酶處理質(zhì)粒和含目的基因的DNA，可產(chǎn)生相同黏性末端，再用DNA連接酶連接形成重組DNA分子，故D項(xiàng)正確。

答案：A 8．用基因工程技術(shù)可使大腸桿菌合成人的胰島素，下列敘述錯(cuò)誤的是()A．用相同的限制酶處理目的基因和質(zhì)粒

B．DNA連接酶和RNA聚合酶是構(gòu)建重組質(zhì)粒必需的工具酶 C．可用含抗生素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒 D．導(dǎo)入大腸桿菌的目的基因不一定成功表達(dá)

解析：基因工程中，用相同的限制酶處理目的基因和質(zhì)粒使它們露出相同的黏性末端，A正確；DNA連接酶和限制酶是構(gòu)建重組質(zhì)粒必需的工具酶，B錯(cuò)誤；質(zhì)粒上的抗生素抗性基因是標(biāo)記基因，所以可以用含抗生素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒，C正確；導(dǎo)入大腸桿菌的目的基因不一定能成功表達(dá)，D正確。

答案：B 9．如圖表示一項(xiàng)重要生物技術(shù)的關(guān)鍵步驟，X是獲得外源基因并能夠表達(dá)的細(xì)胞。下列說法不正確的是()5

A．X是能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞

B．質(zhì)粒通常有多個(gè)標(biāo)記基因和多個(gè)限制酶切點(diǎn) C．基因與運(yùn)載體的重組只需要DNA連接酶 D．該細(xì)菌的性狀被定向改造

解析：X是含有胰島素基因的細(xì)菌細(xì)胞分裂形成的，含有胰島素基因，因此能合成胰島素，A項(xiàng)正確；質(zhì)粒通常有多個(gè)標(biāo)記基因和多個(gè)限制酶切點(diǎn)，這樣便于目的基因的插入和篩選含有重組DNA的細(xì)胞，B項(xiàng)正確；基因與運(yùn)載體的重組除了需要DNA連接酶，還需要限制酶，C項(xiàng)錯(cuò)誤；基因工程能定向改造生物的性狀，該細(xì)菌是采用基因工程技術(shù)培育形成的，因此其性狀已被定向改造，D項(xiàng)正確。

答案：C 10．在基因工程操作技術(shù)中，為保證目的基因更好地導(dǎo)入受體細(xì)胞，有時(shí)需要用Ca處理。下列有關(guān)敘述，正確的是()A．顯微注射法中要用Ca處理動(dòng)物受精卵 B．花粉管通道法中要用Ca處理植物體細(xì)胞 C．農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中要用Ca處理植物細(xì)胞 D．農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中要用Ca處理農(nóng)桿菌細(xì)胞

解析：用Ca處理原核細(xì)胞，會(huì)增大細(xì)胞壁的通透性，使細(xì)胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)，即感受態(tài)。在農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中，需要把構(gòu)建好的重組載體(重組Ti質(zhì)粒)先導(dǎo)入原核細(xì)胞——農(nóng)桿菌細(xì)胞中，此時(shí)需要用Ca處理，然后再把含重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌導(dǎo)入植物細(xì)胞。

答案：D 11．如圖為基因工程中獲取水稻某目的基因的不同方法。相關(guān)敘述中正確的是()

2＋2＋

2＋2＋2＋2＋

2＋

A．這三種方法都是在體內(nèi)進(jìn)行的 B．①②③堿基對的數(shù)量和排列順序相同 C．方法a和c均用到DNA聚合酶 D．方法c需要模板

解析：題中三種方法都是在體外進(jìn)行的，且都用到酶(方法a需要反轉(zhuǎn)錄酶和DNA聚合酶，方法b需要限制酶，方法c需要DNA聚合酶)，A錯(cuò)誤、C正確。方法a得到的目的基因不含有內(nèi)含子，方法c得到的目的基因的堿基序列可能有多種，因此①②③堿基對的數(shù)量和 6 排列順序不相同，B錯(cuò)誤。方法c不需要模板，D錯(cuò)誤。

答案：C 12．(2015·重慶卷)下列有關(guān)人胰島素基因表達(dá)載體的敘述，正確的是()A．表達(dá)載體中的胰島素基因可通過人肝細(xì)胞mRNA反轉(zhuǎn)錄獲得 B．表達(dá)載體的復(fù)制和胰島素基因的表達(dá)均啟動(dòng)于復(fù)制原(起)點(diǎn) C．借助抗生素抗性基因可將含胰島素基因的受體細(xì)胞篩選出來 D．啟動(dòng)子和終止密碼子均在胰島素基因的轉(zhuǎn)錄中起作用

解析：本題考查基因工程相關(guān)知識(shí)。A項(xiàng)，胰島素基因只在胰島B細(xì)胞中表達(dá)，人肝細(xì)胞無胰島素mRNA，故錯(cuò)誤。B項(xiàng)，復(fù)制原點(diǎn)是基因表達(dá)載體復(fù)制的起點(diǎn)，而胰島素基因表達(dá)的起點(diǎn)位于啟動(dòng)子，故錯(cuò)誤。C項(xiàng)，在細(xì)胞培養(yǎng)液中加入抗生素，只有含胰島素基因的受體細(xì)胞才能存活，即借助抗生素抗性基因可將含胰島素基因的受體細(xì)胞篩選出來，故正確。D項(xiàng)，啟動(dòng)子在胰島素基因的轉(zhuǎn)錄中起作用，終止密碼子在翻譯中起作用，故錯(cuò)誤。

答案：C 13．已知甲種農(nóng)作物因受到乙種昆蟲危害而減產(chǎn)，乙種昆蟲食用某種原核生物分泌的丙種蛋白質(zhì)后死亡。因此，可將丙種蛋白質(zhì)基因轉(zhuǎn)入到甲種農(nóng)作物體內(nèi)，使甲種農(nóng)作物獲得抗乙種昆蟲危害的能力?；卮鹣铝袉栴}：

(1)為了獲得丙種蛋白質(zhì)的基因，在已知丙種蛋白質(zhì)氨基酸序列的基礎(chǔ)上，推測出丙種蛋白質(zhì)的________序列，據(jù)此可利用________________方法合成目的基因。獲得丙種蛋白質(zhì)的基因還可用________和________方法。

(2)在利用上述丙種蛋白質(zhì)基因和質(zhì)粒載體構(gòu)建重組質(zhì)粒的過程中，常需要使用________酶和________酶。

(3)將含有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌與甲種農(nóng)作物的愈傷組織共培養(yǎng)，篩選出含有丙種蛋白質(zhì)的愈傷組織，由該愈傷組織培養(yǎng)成的再生植株可抵抗________的危害。

(4)若用含有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌直接感染甲種農(nóng)作物植株葉片傷口，則該植株的種子________(填“含有”或“不含”)丙種蛋白質(zhì)基因。

解析：(1)為了獲得丙中蛋白質(zhì)的基因，在已知丙種蛋白質(zhì)氨基酸序列的基礎(chǔ)上，推測出控制丙中蛋白質(zhì)的基因的核苷酸序列，據(jù)此可利用化學(xué)方法合成目的基因。獲得丙中蛋白質(zhì)的基因還可用基因文庫、PCR方法。(2)在利用上述丙中蛋白質(zhì)基因和質(zhì)粒載體構(gòu)建重組質(zhì)粒的過程中，常需使用限制酶和DNA連接酶。(3)將含有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌與甲種農(nóng)作物的愈傷組織共培養(yǎng)，篩選出含有丙種蛋白質(zhì)的愈傷組織，由該愈傷組織培養(yǎng)成的再生植株可抵抗乙種昆蟲的危害。(4)若用含有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌直接感染甲種農(nóng)作物植株葉片傷口，則該植株的種子不含丙種蛋白質(zhì)基因，因?yàn)榛虿荒芸缂?xì)胞轉(zhuǎn)移。

答案：(1)基因的核苷酸 化學(xué) 基因文庫 PCR(2)限制 DNA連接(3)乙種昆蟲(4)不含

14．轉(zhuǎn)基因生物可用于生產(chǎn)人類所需要的藥用蛋白，如激素、抗體、疫苗、酶等。下圖甲是通過生物工程培育能產(chǎn)生人胰島素的煙草的過程。請據(jù)圖回答下列問題：

圖甲

(1)基因工程的核心步驟是________(填字母)。此過程所需的工具酶是________。(2)下圖乙是載體和反轉(zhuǎn)錄得到的胰島素基因的片段，已知限制酶Ⅰ的識(shí)別序列和切點(diǎn)是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的識(shí)別序列和切點(diǎn)是—↓GATC—。GeneⅠ和GeneⅡ?yàn)橘|(zhì)粒上的標(biāo)記基因，根據(jù)圖示分析，應(yīng)用限制酶________切割質(zhì)粒，用限制酶________切割目的基因。構(gòu)建的重組質(zhì)粒中，除含有外源基因、標(biāo)記基因外，還必須含有________和________。

圖乙

(3)B過程中，常用________處理使細(xì)菌成為感受態(tài)細(xì)胞，從而利于重組質(zhì)粒的導(dǎo)入。(4)如果從分子水平檢測人胰島素基因是否表達(dá)成功，可以采用____________方法。解析：(1)基因工程的核心步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建，即A過程，該過程首先需要限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和運(yùn)載體，還需用DNA連接酶將目的基因與運(yùn)載體連接形成重組DNA分子。

(2)用限制酶Ⅱ切割質(zhì)粒時(shí)會(huì)將兩個(gè)標(biāo)記基因都破壞，因此只能選用限制酶Ⅰ切割質(zhì)粒，而切割含有目的基因的外源DNA分子時(shí)，只需用限制酶Ⅱ即可，構(gòu)建的重組質(zhì)粒中，除含有外源基因、標(biāo)記基因外，還必須含有啟動(dòng)子和終止子。

(3)將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞時(shí)，常用感受態(tài)細(xì)胞法，即常用Ca處理使細(xì)菌成為感受態(tài)細(xì)胞，從而利于重組質(zhì)粒的導(dǎo)入。

(4)從分子水平上檢測目的基因是否表達(dá)成功，可以采用抗原—抗體雜交方法。答案：(1)A 限制酶和DNA連接酶

2＋(2)Ⅰ Ⅱ 啟動(dòng)子 終止子(3)Ca

(4)抗原—抗體雜交

2＋ 9

第三篇：人教版《基因工程的基本操作程序》教學(xué)設(shè)計(jì)

“基因工程的基本操作程序”一節(jié)的教學(xué)設(shè)計(jì) 1 教材分析

《基因工程的基本操作程序》是人教版選修3專題1基因工程中第2節(jié)內(nèi)容，本節(jié)是《基因工程》專題的核心，上承《DNA重組技術(shù)的基本工具》一節(jié)，下接《基因工程的應(yīng)用》。對于基因工程，學(xué)生接觸得很少，文字描述中會(huì)感到抽象，為此，教材中采用形象化得呈現(xiàn)方式簡述了基因工程基本操作程序的四個(gè)步驟。例如，基因文庫中把基因組文庫比作國家圖書館，而把cDNA文庫比作某市圖書館，這樣便于學(xué)生理解和掌握。此外，在教材處理中還呈現(xiàn)主干，割舍枝杈，將非主干內(nèi)容以《生物技術(shù)資料卡》、《拓展視野》等方式呈現(xiàn)，做到有主有次?！?】 2 學(xué)情分析

學(xué)生經(jīng)過上一節(jié)的學(xué)習(xí)已經(jīng)掌握DNA重組技術(shù)所需三種基本工具的作用及基因工程載體所需條件等知識(shí)，具備學(xué)習(xí)基因工程的基本操作程序一節(jié)的基礎(chǔ)；而且經(jīng)過一年必修教材的學(xué)習(xí)，學(xué)生的生物基礎(chǔ)知識(shí)較扎實(shí)，思維的目的性、連續(xù)性和邏輯性已初步建立。但基因工程一節(jié)對學(xué)生來說難點(diǎn)較多，如果處理不好，會(huì)變成簡單的死記硬背。因此在教學(xué)過程中，應(yīng)在教師引導(dǎo)下適時(shí)加強(qiáng)學(xué)生解決問題和運(yùn)用概念圖等生物學(xué)語言歸納結(jié)論等方面的能力。3 教學(xué)目標(biāo) 3.1 知識(shí)目標(biāo)

⑴簡述基礎(chǔ)理論研究和技術(shù)進(jìn)步催化了基因工程 ⑵簡述基因工程的原理和基本步驟 3.2 能力目標(biāo)

⑴學(xué)會(huì)運(yùn)用概念圖總結(jié)基因工程的基本步驟及方法

⑵嘗試運(yùn)用基因工程原理，提出解決某一實(shí)際問題的方案 3.3 情感態(tài)度與價(jià)值觀 ⑴關(guān)注基因工程的發(fā)展

⑵認(rèn)同基因工程的應(yīng)用促進(jìn)生產(chǎn)力的提高 4 教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

4.1 教學(xué)重點(diǎn) 基因工程基本操作程序的四個(gè)步驟 4.2 教學(xué)難點(diǎn)

⑴從基因文庫中獲取目的基因 ⑵利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因 5 教學(xué)整體思路

采用從“整體-部分-整體”的教學(xué)思路，首先引用基因工程案例使學(xué)生從整體上了解基因工程的四個(gè)步驟，其次采用分步探究的形式幫助學(xué)生理解各個(gè)步驟的原理、方法和過程，最后教師引導(dǎo)學(xué)生用概念圖將所學(xué)的知識(shí)從整體上再次整合。【2】 6 教學(xué)過程

教學(xué)環(huán)節(jié)

教師行為

學(xué)生活動(dòng)

導(dǎo)入新課

1）出示我國有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的培育圖解 2）質(zhì)疑：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉培育的四個(gè)關(guān)鍵步驟

3）根據(jù)學(xué)生回答補(bǔ)充還需檢測抗蟲基因是否已經(jīng)進(jìn)入棉花植株，并由此引出基因工程的四部曲

看圖并回答：首先要獲得目的基因，其次將目的基因連接到Ti質(zhì)粒上，再次將重組的Ti質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞，最后要重建轉(zhuǎn)基因植物

目的基因的獲取

教學(xué)環(huán)節(jié)

目的基因的獲取

1）提問轉(zhuǎn)基因抗蟲棉培育需要哪些工具 2）講授目的基因的概念

3）指導(dǎo)學(xué)生看書并質(zhì)疑：獲取目的基因總的來說有哪兩種方式

4）根據(jù)學(xué)生回答強(qiáng)調(diào)如果已知抗蟲基因核苷酸序列且序列較短小，可通過DNA合成儀直接進(jìn)行人工合成

5）質(zhì)疑：如果對抗蟲基因的堿基序列完全不知，怎樣才能得到蘇云金芽孢桿菌體內(nèi)的抗蟲基因

6）針對學(xué)生回答引出基因文庫概念

7）指導(dǎo)學(xué)生看圖并歸納構(gòu)建基因文庫時(shí)的操作條件、應(yīng)用工具和過程

8）對學(xué)生回答給與肯定并強(qiáng)調(diào)構(gòu)建基因組文庫時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn)：1 每個(gè)受體菌DNA分子都包含一段不同的外源DNA片段；2 本方法適用于獲取原核細(xì)胞的基因 9）指導(dǎo)學(xué)生看書，說出部分基因文庫（cDNA）概念

10）教師補(bǔ)充如想知道一種生物在個(gè)體發(fā)育不同階段表達(dá)基因不同，應(yīng)構(gòu)建cDNA文庫

11）指導(dǎo)學(xué)生看書，質(zhì)疑：如何構(gòu)建部分基因文庫

12）引出如果已知抗蟲基因的一部分，則可通過PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因 教師行為

13）指導(dǎo)學(xué)生看書質(zhì)疑：PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因需要的條件 14）觀看PCR過程插圖，質(zhì)疑：PCR擴(kuò)增的過程

15）列表比較利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制的異同 回憶舊知識(shí)并回答

看書并回答：從自然界已有的物種中分離和人工合成思考并回答：先獲取蘇云金芽孢桿菌的全部基因，再從中提取抗蟲基因

思考并回答：操作條件：對目的基因序列未知 應(yīng)用工具：限制性內(nèi)切酶、DNA連接酶、載體

過程：從基因組中提取DNA→酶切、純化→與載體連接→侵染大腸桿菌→建立基因組文庫

看書并回答：只包含一種生物部分基因的文庫

看書并回答：提取某種生物發(fā)育某個(gè)時(shí)期的mRNA→反轉(zhuǎn)錄成互補(bǔ)DNA→與載體連接→侵染大腸桿菌→建立部分基因文庫

學(xué)生活動(dòng)

看書并回答：模板、原料、引物、TaqDNA聚合酶

討論并回答：變性：90℃—95℃高溫下雙鏈DNA解鏈成單鏈；退火：55℃—60℃引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈；延伸：72℃Taq酶從引物起始進(jìn)行互補(bǔ)鏈的合成；第2輪循環(huán)

學(xué)生獨(dú)立完成，教師給予指導(dǎo)

基因表達(dá)載體的構(gòu)建

1）引出基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的核心及構(gòu)建基因表達(dá)載體的意義

2）質(zhì)疑：將生物的所有DNA直接導(dǎo)入受體細(xì)胞是否可行，如果這樣做，結(jié)果怎樣 3）提問：回憶載體需要具備的條件

4）根據(jù)學(xué)生回答引出基因表達(dá)載體也應(yīng)具備復(fù)制原點(diǎn)、標(biāo)記基因等條件，進(jìn)一步明確基因表達(dá)載體最終要表達(dá)出人類所需的蛋白質(zhì)產(chǎn)物

5）質(zhì)疑：從cDNA文庫中獲取的目的基因沒有啟動(dòng)子，如果要實(shí)現(xiàn)將編碼序列導(dǎo)入受體生物中并成功表達(dá)，基因表達(dá)載體還需哪些元件

6）提問：總結(jié)基因表達(dá)載體構(gòu)成，并說明各個(gè)元件的作用

思考并回答：1 該方法針對性差，完全靠運(yùn)氣 不方便檢測，無法確定目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞

討論并回答：啟動(dòng)子和終止子，它們分別位于目的基因的兩側(cè)

思考并回答：復(fù)制原點(diǎn)：控制復(fù)制起始的位點(diǎn)； 抗性基因：檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞； 多個(gè)限制酶切點(diǎn)：目的基因插入；

啟動(dòng)子：位于基因首端；是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合位點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得蛋白質(zhì)；

終止子：轉(zhuǎn)錄在所需地方停下來

將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

教學(xué)環(huán)節(jié)

將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

1）引出轉(zhuǎn)化的概念，并強(qiáng)調(diào)轉(zhuǎn)化的最終目的是目的基因在受體細(xì)胞維持穩(wěn)定和表達(dá) 2）講授：將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞有三種方法，其中最常用的是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 3）引導(dǎo)學(xué)生看書，質(zhì)疑：農(nóng)桿菌有何特點(diǎn) 教師行為

4）引導(dǎo)學(xué)生看插圖，概述農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的過程

5）質(zhì)疑：將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞中的常用方法及常用的受體細(xì)胞

6）質(zhì)疑：培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物時(shí)，受體細(xì)胞能否采用動(dòng)物體細(xì)胞，為何采用受精卵

7）引出原核生物的特點(diǎn)，早期基因工程都用原核生物作受體細(xì)胞，質(zhì)疑：目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞采用的方法

8）講授：怎樣篩選含外源基因的受體細(xì)胞，主要是應(yīng)用標(biāo)記基因的插入失活特性，向?qū)W生展示圖，并配以習(xí)題

看書并回答：1 農(nóng)桿菌生活在土壤中，自然條件下能感染雙子葉植物和裸子植物 農(nóng)桿菌中Ti質(zhì)粒上的T-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并且整合到受體細(xì)胞染色體DNA上 學(xué)生活動(dòng)

討論并回答：將目的基因?qū)隩i質(zhì)?！D(zhuǎn)入農(nóng)桿菌→含重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細(xì)胞→植物組織培養(yǎng)→轉(zhuǎn)基因植物

看書并回答：顯微注射法，受體細(xì)胞是受精卵

思考并回答：動(dòng)物體細(xì)胞沒有全能性，受精卵全能性高，并且營養(yǎng)物質(zhì)豐富

看書并回答：用Ca2+處理制備感受態(tài)細(xì)胞

聽講并根據(jù)習(xí)題理解

目的基因的檢測與鑒定

1）質(zhì)疑：用什么方法可以知道抗蟲棉賦予了植物抗蟲特性

2）質(zhì)疑：檢測與鑒定有何不同，基因工程成功的標(biāo)志（提示學(xué)生應(yīng)用真核生物中心法則思考）

3）引出檢測分為DNA、mRNA和蛋白質(zhì)水平。強(qiáng)調(diào)檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA上是否插入目的基因是目的基因能否在真核生物中穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵。

4）指導(dǎo)學(xué)生看書，質(zhì)疑：DNA水平上的檢測應(yīng)用什么方法，探針是什么，如何標(biāo)記，檢測如何操作

5）根據(jù)學(xué)生回答，補(bǔ)充探針還可以用地高辛和生物素標(biāo)記。質(zhì)疑：DNA分子雜交原理 6）檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄mRNA應(yīng)用方法，依據(jù)原理

7）質(zhì)疑：用什么方法檢測目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)，原理是什么

8）講授：除上述分子水平上的檢測外，還可以應(yīng)用個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定，如給棉鈴蟲喂食抗蟲棉，看蟲子生活狀況等

思考并回答：給棉鈴蟲喂食抗蟲棉，看蟲子生活狀況；檢測抗蟲棉染色體DNA上是否插入目的基因

看書并回答：檢測是分子水平上的，而鑒定是個(gè)體水平上的。成功標(biāo)志是表達(dá)出人類所需蛋白質(zhì)

思考并回答：方法：DNA分子雜交；

探針：含有目的基因的單鏈DNA，用放射性同位素標(biāo)記；

步驟：轉(zhuǎn)基因生物→提取基因組DNA和探針雜交→有雜交帶→證明目的基因已插入染色體DNA中

思考并回答：堿基互補(bǔ)配對原則

思考并回答：轉(zhuǎn)基因生物mRNA與DNA探針雜交；原理：堿基互補(bǔ)配對原則

思考并回答：轉(zhuǎn)基因生物→提取蛋白質(zhì)（用其作抗原）與抗體反應(yīng)→有雜交帶→目的基因已形成蛋白質(zhì)產(chǎn)品；

原理：抗原—抗體特異性結(jié)合整體水平上歸納總結(jié)

教師引導(dǎo)下，學(xué)生討論總結(jié)出基因工程的基本操作程序概念圖，在整體上把握知識(shí)脈絡(luò)

見圖3 教學(xué)反思

1）巧妙布置預(yù)習(xí)作業(yè)，化“復(fù)雜”為“簡約”。由于基因工程內(nèi)容上的“高”與“新”，處理不好，會(huì)提高學(xué)習(xí)難度，令學(xué)生視高科技為畏途，致使教學(xué)流于形式。所以在課前以學(xué)生較為熟悉的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的培育過程案例為預(yù)習(xí)作業(yè)，使學(xué)生首先從整體上了解基因工程的四個(gè)步驟，起到了突破難點(diǎn)及培養(yǎng)自學(xué)能力的目的。2）巧妙運(yùn)用插圖及多媒體技術(shù)，化“抽象”為“形象”。對于基因工程，學(xué)生接觸得少，只運(yùn)用文字來教學(xué)會(huì)感到很抽象。如在講授如何構(gòu)建基因文庫時(shí)，教師會(huì)提供一幅非常形象的插圖，結(jié)合圖文提出相應(yīng)問題，誘導(dǎo)學(xué)生思考，從而把學(xué)習(xí)的注意力從簡單的死記硬背引導(dǎo)到分析、批判、創(chuàng)新等有利于學(xué)生終身發(fā)展的能力上來。【1】

第四篇：高二生物選修三1.2基因工程的基本操作程序知識(shí)點(diǎn)

基因工程的工具

一．基因工程

1.基因工程的別名：基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)

2.操作對象：基因

3.操作水平:DNA分子水平

4.原理：基因重組

5.不同生物DNA能拼接的原因：DNA規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)

6.一種生物的基因可以在另一種生物體內(nèi)表達(dá)的原因：生物共用一套遺傳密碼子

二．DNA重組的基本工具

三種工具

限制酶

兩種工具酶

DNA連接酶

載體

1.限制酶（限制性核酸內(nèi)切酶）

（1）來源：主要來自原核細(xì)胞

（2）作用：識(shí)別和切割特定DNA序列

（不能識(shí)別切割RNA和單鏈DNA）

（3）限制酶作用與磷酸二脂鍵，不作用氫鍵。

（4）限制酶是一類酶而不是一種酶，不同限制酶識(shí)別不同的DNA序列，限制酶具有特異性。

（4）末端：

平末端

粘性末端

（5）單酶切缺點(diǎn)：使目的基因和載體自身環(huán)化

使目的基因反向插入載體中

（6）雙酶切的優(yōu)點(diǎn)：防止目的基因和載體自身環(huán)化

使目的基因和載體正確連接

（7）用同種酶處理載體和目的基因的原因：

切割后獲得的（粘性）末端相同。

2.DNA連接酶

（1）DNA連接酶連接的是磷酸二脂鍵，但不連接氫鍵。

（2）不具有特異性

（3）分類

E．coli

DNA連接酶（存在于大腸桿菌中）：

只連接粘性末端

T4DNA連接酶（存在T4噬菌體中）：

連接粘性末端和平末端，但連接平末端的效率低

3.載體

（1）載體的作用：

作為運(yùn)輸工具將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

攜帶目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)大量復(fù)制

（3）具備條件

1)能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定存在2)有一個(gè)或多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，供外源DNA片段插入

3)具有標(biāo)記基因，供重組DNA的選擇與鑒定

基因工程的基本操作程序

基因工程的基本操作程序主要包括四個(gè)步驟：

目的基因的獲取

基因表達(dá)載體的構(gòu)建（關(guān)鍵步驟）

將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

目的基因的檢測與鑒定

一.目的基因的獲取

1.獲取目的基因常用的方法

（1）從基因文庫中獲取目的基因

（2）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因

（3）人工合成2.從基因文庫中獲取目的基因

基因組文庫

（1）基因文庫

部分基因文庫（如：cDNA文庫）

（2）基因組文庫與cDNA文庫的比較

基因組文庫中有啟動(dòng)子，終止子，內(nèi)含子

cDNA文庫中沒有啟動(dòng)子，終止子，內(nèi)含子

3.利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因

（1）原理：DNA雙鏈復(fù)制

（2）條件：

要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成引物。

（3）原料：模板DNA，Taq酶，引物，三磷酸脫氧核苷酸（dNTP）

（4）過程：

變性：加熱至90～95℃，DNA解鏈；

退火：冷卻到55～60℃，引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈；

延伸：加熱至70～75℃，熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始互補(bǔ)鏈的合成。

（5）注意

引物需要滿足條件：

引物1和引物2結(jié)構(gòu)上不能互補(bǔ)，單個(gè)引物不能自身互補(bǔ)

引物GC含量高，則退火溫度高

三磷酸脫氧核苷酸轉(zhuǎn)變?yōu)槊撗鹾塑账徇^程中，脫去磷酸基團(tuán)釋放高能磷酸鍵中能量。

二．基因表達(dá)載體的構(gòu)建

（基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的核心）

1.目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳至下一代，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。

2.組成：目的基因+啟動(dòng)子+終止子+標(biāo)記基因

目的基因：插入啟動(dòng)子和終止子之間

啟動(dòng)子

位置：基因的首端

功能：是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA

終止子

位置:基因的尾端

功能：終止轉(zhuǎn)錄

標(biāo)記基因的作用：是為了鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因

復(fù)制原點(diǎn)：起始復(fù)制

三．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

1.轉(zhuǎn)化的概念：

是目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。

2.受體細(xì)胞的選擇

動(dòng)物：受精卵

受精卵具有全能性，能發(fā)育成完整的個(gè)體

植物：體細(xì)胞

植物的體細(xì)胞具有全能性，能發(fā)育成完整的個(gè)體

微生物：

原核（大腸桿菌）：繁殖快，多為單細(xì)胞，遺傳物質(zhì)相對較少

真核（酵母菌）：真核細(xì)胞具有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體，能對蛋白質(zhì)進(jìn)行加工修飾

3.常用的轉(zhuǎn)化方法：

（1）將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：

農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法（用于雙子葉植物，裸子植物）植物細(xì)胞最常用的方法

基因槍法（常用于單子葉植物）

花粉管通道法

（2）

將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞：最常用的方法是顯微注射技術(shù)

（3）

將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞：Ca離子處理

用Ca離子處理細(xì)胞的目的：

使大腸桿菌成為感受態(tài)細(xì)胞，更容易吸收重組DNA分子

4．注意

（1）受體細(xì)胞是植物細(xì)胞，需要經(jīng)過植物組織培養(yǎng)技術(shù)

（2）受體細(xì)胞是動(dòng)物細(xì)胞，需要經(jīng)過早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植

顯微注射技術(shù)

早期胚胎培養(yǎng)

目的基因

受精卵

早期胚胎

胚胎移植

雌性動(dòng)物的子宮

發(fā)育成具有新性狀的動(dòng)物

5.重組細(xì)胞導(dǎo)入受體細(xì)胞后，篩選含有基因表達(dá)載體受體細(xì)胞的依據(jù)是標(biāo)記基因是否表達(dá)。

6.農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法

四．目的基因的檢測與鑒定

（1）分子水平鑒定

1.檢測

轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因

方法是采用

DNA分子雜交技術(shù)。

2.檢測

目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA

方法是采用核酸分子雜交技術(shù)

3.檢測

目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)

方法是采用抗原－抗體雜交技術(shù)

DNA分子雜交技術(shù)，核酸分子雜交技術(shù)原理為堿基互補(bǔ)配對原則，探針為放射性同位素標(biāo)記的目的基因。判斷依據(jù)：是否出現(xiàn)雜交帶。

抗原抗體雜交技術(shù)原理為抗原抗體特異性結(jié)合，例如檢測受體細(xì)胞是否表達(dá)出胰島素，用胰島素抗體檢測

（2）個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定

轉(zhuǎn)基因生物

檢測方法

觀察指標(biāo)

抗蟲植物

接種害蟲

害蟲是否死亡

抗病植物

接種病毒（菌）

是否出現(xiàn)病斑

抗鹽植物

鹽水澆灌

是否正常生長

抗除草劑植物

噴灑除草劑

是否正常生長

獲取目的基因產(chǎn)物的轉(zhuǎn)基因生物

提取細(xì)胞產(chǎn)物與天然產(chǎn)品進(jìn)行功能活性比較

細(xì)胞產(chǎn)物功能活性是否正常

一植物基因工程

1.抗病轉(zhuǎn)基因植物所采用的目的基因：

病毒外殼蛋白基因，病毒的復(fù)制酶基因，2.抗真菌轉(zhuǎn)基因植物所采用的目的基因：

幾丁質(zhì)酶基因，抗毒素合成基因

二．動(dòng)物基因工程

1.將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，獲得的轉(zhuǎn)基因牛能表達(dá)出腸乳糖酶，腸乳糖酶能將乳糖分解成半乳糖，從而降低牛奶中的乳糖含量。

2．乳腺生物反應(yīng)器

顯微注射

早期胚胎培養(yǎng)

藥用蛋白基因+乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子

受精卵

早期胚胎

胚胎移植

泌乳期

子宮

轉(zhuǎn)基因動(dòng)物

分泌乳汁

提取藥物

（2）藥用蛋白基因前插入乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子，目的是使藥用蛋白基因只在乳腺組織細(xì)胞中表達(dá)

（3）膀胱生物反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)

不受性別限制

不受個(gè)體發(fā)育時(shí)期的限制

3.器官移植

器官移植的兩大難題：器官短缺和免疫排斥

從供體角度降低免疫排斥：

1）向器官供體基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達(dá)

2）設(shè)法除去抗原決定基因

4.基因治療

基因治療是把正?；?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，使正?；虻谋磉_(dá)產(chǎn)物發(fā)揮作用，原來的缺陷基因仍然存在。

第五篇：高中生物選修3 DNA重組技術(shù)的基本工具 教學(xué)案

小欖中學(xué)高二生物選修3教學(xué)案

編制：孫雪梅

審核：常淑俠

使用：2014年2月 日

學(xué)號(hào)：

姓名：

選修3 第1章 基因工程

第2節(jié) 基因工程的基本操作程序

（二）【舊知檢測】

1.正確表示基因操作“四步曲”的是

A.提取目的基因→基因表達(dá)載體構(gòu)建→目的基因與運(yùn)載體結(jié)合→目的基因的檢測與鑒定 B.目的基因的檢測與鑒定→提取目的基因→基因表達(dá)載體構(gòu)建→目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 C.提取目的基因→基因表達(dá)載體構(gòu)建→目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測與鑒定 D.基因表達(dá)載體構(gòu)建→提取目的基因→目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測與鑒定 2.蘇云金芽孢桿菌是一種對昆蟲有致病作用的細(xì)菌，某殺蟲性物質(zhì)主要是一類伴孢晶體蛋白，共有126個(gè)氨基酸。若想通過基因工程技術(shù)，將控制該蛋白質(zhì)合成抗蟲基因提取出來，需要下列哪類酶

A.DNA聚合酶

B.DNA連接酶

C.限制性內(nèi)切酶

D.伴孢晶體蛋白酶 【考點(diǎn)呈現(xiàn)】1.基因表達(dá)載體的構(gòu)建；2.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞等?！緡L試練】

3.基因表達(dá)載體的構(gòu)建----是基因工程的

（1）表達(dá)載體的組成：目的基因+ +

+標(biāo)記基因等。

（2）啟動(dòng)子：位于基因的，它是

的部位，驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生mRNA。

（3）終止子：位于基因的，終止。

（4）表達(dá)載體的功能：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且

給下一代；使目的基因

____ 和發(fā)揮作用。

（5）標(biāo)記基因：

受體細(xì)胞是否含有目的基因。4.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

Ⅰ.轉(zhuǎn)化：目的基因進(jìn)人受體細(xì)胞內(nèi)，并在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和

的過程。Ⅱ.方法A.將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：(1)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法：

①農(nóng)桿菌特點(diǎn)：易感染

植物和裸子植物，對___________植物沒有感染力；Ti質(zhì)粒的 可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并整合到受體細(xì)胞的染色體上。

②轉(zhuǎn)化：目的基因插人

?進(jìn)入???農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細(xì)胞→目的基因整合到植物細(xì)胞染色體上→目的基因的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達(dá)。

(2)基因槍法：是單子葉植物中常用的一種基因轉(zhuǎn)化方法，但是成本較高。

(3)花粉管通道法：這是我國科學(xué)家獨(dú)創(chuàng)的一種方法，是一種十分簡便經(jīng)濟(jì)的方法。B.將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞：(1)方法： 注射技術(shù)。

(2)操作程序：目的基因表達(dá)載體

→取卵(受精卵)→顯微注射→注射了目的基因的受精卵移植到____性動(dòng)物的_________________________內(nèi)發(fā)育→新性狀動(dòng)物。

C.將目的基因?qū)宋⑸锛?xì)胞：

(1)原核生物特點(diǎn)：、、等。

第 1 頁（共 2 頁）小欖中學(xué)高二生物選修3教學(xué)案

編制：孫雪梅

審核：常淑俠

使用：2014年2月 日

(2)轉(zhuǎn)化：

處理細(xì)胞→

細(xì)胞→表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合→

_________ 細(xì)胞吸收DNA分子。

5.目的基因的檢測與鑒定

Ⅰ.檢測： ①檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入的方法

。②檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄的方法

。③檢測目的基因是否翻譯成的方法

。Ⅱ．鑒定： 【鞏固練】

6.科學(xué)家在培育抗蟲棉時(shí)，起初把蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因插入載體質(zhì)粒中，然后導(dǎo)入棉花的受精卵中，結(jié)果抗蟲基因在棉花體內(nèi)沒有表達(dá)。然后在插入抗蟲基因的質(zhì)粒中插入啟動(dòng)子（抗蟲基因首端），導(dǎo)入棉花受精卵，長成的棉花植株還沒有抗蟲能力?？茖W(xué)家又在有啟動(dòng)子、抗蟲基因的質(zhì)粒中插入終止子（抗蟲基因末端），導(dǎo)入棉花受精卵，結(jié)果長成的植株，有了抗蟲能力。由以上過程推知，作為目的基因的運(yùn)載體應(yīng)具備的結(jié)構(gòu)是 A.目的基因、啟動(dòng)子

B.目的基因、終止子

C.目的基因，啟動(dòng)子、終止子

D.目的基因、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因 【拓展練】

7.糖尿病是一種常見病，目前對胰島素依賴型糖尿病的治療多用激素療法。胰島素過去主要從動(dòng)物中提取，基因工程和細(xì)胞工程技術(shù)發(fā)展以后，利用細(xì)菌生產(chǎn)胰島素。其操作過程如圖所示：(1)質(zhì)粒存在于細(xì)菌細(xì)胞中,其化學(xué)本質(zhì)是__________，從其分子結(jié)構(gòu)可確定它是一種＿＿＿＿＿。此過程所需基因“剪刀”是__________,“針線”是＿＿＿＿，運(yùn)載體是________。(2)重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞后,在細(xì)胞乙中能產(chǎn)生人的胰島素 這是因?yàn)榛蚓哂锌刂疲撸撸撸撸撸吆铣傻墓δ??！菊n堂檢測】

8.采用基因工程方法培育抗蟲棉，下列導(dǎo)入目的基因的做法正確的是

①將毒素蛋白質(zhì)注射到棉花受精卵中 ②將編碼毒素蛋白的DNA序列注射到棉花受精卵中 ③將編碼毒素蛋白質(zhì)的DNA序列，與質(zhì)粒重組，導(dǎo)入細(xì)菌，用該細(xì)菌感染棉的體細(xì)胞再進(jìn)行組織培養(yǎng) ④將編碼毒素蛋白質(zhì)的DNA序列與細(xì)菌質(zhì)粒重組，注射到棉的子房并進(jìn)入受精卵

A.①②

B.②③

C.③④

D.①④

9.目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性，只有通過檢測和鑒定才能知道。下列屬于目的基因檢測和鑒定的是

①檢測受體細(xì)胞是否有目的基因 ②檢測受體細(xì)胞是否有致病基因 ③檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄ｍRNA ④檢測目的基因是否翻譯蛋白質(zhì)

A.①②③

B.②③④

C.①③④

D.①②④

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