蘇教版生物選修2基因工程概述教案

1、第1節(jié) 基因工程概述【學習目標】1、說出基因工程的概念（A）2、簡述基因工程的誕生歷程（A）3、說出DNA重組技術所需的三種基因工具的作用（A）4、簡述基因工程基本操作程序的四個步驟（B）【基礎梳理】一、基因工程的概念是指在體外通過人工“剪切”和“拼接”等方法，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導入受體細胞并使重組基因在受體細胞中表達，產生人類所需的基因產物的技術。（1）操作環(huán)境：生物體外（2）操作對象：基因（3）操作水平：DNA分子水平（4）基本過程：剪切拼接導入表達（5）結果：人類需要的基因產物二、基因工程的工具及作用（一）限制性核酸內切酶（簡稱限制酶） “分子手術刀”1、來源：主要是從

2、原核生物中分離純化出來的。2、作用：能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。3、特點:具有專一性，表現在兩個方面：識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列。切割特定序列中的特定位點。4、結果：經限制酶切割產生的DNA片段末端通常有兩種形式：黏性末端和平末端。例1、下列有關基因工程中限制內切酶的描述，錯誤的是（ ）A一種限制性內切酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列B限制性內切酶的活性受溫度的影響C限制性內切酶能別和切割RNAD限制性內切酶可從原核生物中提?。ǘ〥NA連接酶 “分子針線”1、分類：根據酶的來源不同，可分為E·

3、;coliDNA連接酶和T4DNA連接酶兩類2、作用：恢復被限制酶切開了的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。【疑難解析】1、兩種DNA連接酶(E·coliDNA連接酶和T4DNA連接酶)的比較：（1）相同點：都縫合磷酸二酯鍵（2）區(qū)別：EcoIiDNA連接酶來源于大腸桿菌，只能使黏性末端之間連接；T4DNA連接酶來源于T4噬菌體能縫合兩種末端，但連接平末端之間的效率較低。2、DNA連接酶與DNA聚合酶作用的比較DNA連接酶DNA聚合酶不同點連接的DNA來雙鏈單鏈XXK模板不要模板要模板連接的對象2個DNA片段單個脫氧核苷酸加到已存在的單鏈DNA片段上相同點作用實質形成磷酸二酯鍵化學本質蛋白

4、質(三) 載體 “分子運輸車”1、載體的作用：載體是基因運輸工具，在基因操作過程中，使用載體有兩個目的：一是用它作為運載工具，將目的基因送到宿主細胞中去；二是利用它在宿主細胞內對目的基因進行大量復制。2、載體必須具備三個條件：（1）能在受體細胞中復制并穩(wěn)定保存。（2）具有一至多個限制酶切割位點，供外源DNA片段插入。（3）具有某些標記基因，以便進行篩選。 3、載體的種類： 質粒 、 噬菌體 和 動、植物病毒 等。最早應用最常應用的載體是質粒，它是細菌細胞中的一種很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。三、基因工程的基本過程(一) 獲得目的基因（目的基因的獲取）1、獲取方法主要有兩種：（1）從自然界中已有的物

5、種中分離出來，如可從基因文庫中獲取。（2）用人工的方法合成。獲得原核細胞的目的基因可采取直接分離，獲取真核細胞的目的基因一般是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反轉錄法和化學合成法。2、利用PCR技術擴增目的基因（1）PCR的含義：是一項在生物體外復制特定DNA片段的核酸合成技術。（2）目的：獲取大量的目的基因（3）原理：DNA雙鏈復制（4）過程：第一步：加熱至9095 DNA解鏈為單鏈；第二步：冷卻到5560，引物與兩條單鏈DNA結合；第三步：加熱至7075，熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始進行互補鏈的合成。（5）特點：指數形式擴增(二) 制備重組DNA分子（基因表達載體的構建） 1、重組D

6、NA分子的組成：除了目的基因外，還必須有標記基因。標記基因的作用：鑒定受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。2、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。(三) 轉化受體細胞（將目的基因導入受體細胞）1、轉化的概念：是目的基因進入受體細胞內，并且在受體細胞內維持穩(wěn)定和表達的過程。2、常用的轉化方法：（1）將目的基因導入植物細胞：采用最多的方法是農桿菌介導轉化技術（農桿菌轉化法），其次還基因槍介導轉化技術（基因槍法）和花粉管通道技術（花粉管通道法）。（2）將目的基因導入動物細胞：最常用的方法是顯微注射技術。此方法的受體細胞多是受精卵。（3）將目的

7、基因導入微生物細胞：Ca2處理法。例2、以重組DNA技術為核心的基因工程正在改變著人類的生活。請回答下列問題。（1）獲得目的基因的方法通常包括 和 。（2）切割和連接DNA分子所使用的酶分別是 和 。（3）運送目的基因進入受體細胞的載體一般選用病毒或 ，后者的形狀成 。（4）由于重組DNA分子成功導入受體細胞的頻率 ，所以在轉化后通常需要進行 操作。（5）將人胰島素基因分別導入大腸桿菌與酵母菌，從兩者中生產的胰島素在功能和 序列上是相同的。(四) 篩選出獲得目的基因的受體細胞、培養(yǎng)受體細胞并誘導目的基因的表達（目的基因的檢測與鑒定）1、分子水平的檢測（1）首先要檢測轉基因生物的染色體DNA上是

8、否插入了目的基因，方法是采用DNA分子雜交技術。（2）其次還要檢測目的基因是否轉錄出mRNA，方法是采用RNA分子雜交技術。（3）最后檢測目的基因是否翻譯成蛋白質，方法是采用抗原抗體雜交技術。提示：DNA分子雜交技術首先提取受體細胞中的DNA，然后高溫解成單鏈，再與同位素標記的DNA探針雜交；抗原抗體雜交所用到的抗體是用表達出的蛋白質注射動物進行免疫，產生相應的抗體，并提取出而來的2、個體生物學水平的鑒定有時還需進行個體生物學水平的鑒定，如抗蟲或抗病的鑒定等。四、基因工程的意義：能夠打破生物種屬的界限（即克服遠源雜交不親和的障礙），在分子水平上定向改變生物的遺傳特性?！净A檢測】1. 下列關于

9、基因工程的敘述中錯誤的是（ ） A. 基因工程的出現使人類有可能按照自己的意愿定向改造生物，培育新品種 B. 基因工程技術是唯一能沖破遠源雜交不親和障礙，培育生物新類型的方法 C. 基因工程的基本工具是：限制性核酸內切酶、DNA連接酶和基因的運載體 D. 基因工程的研究成果，目前大多需要通過發(fā)酵工程和酶工程來實現產業(yè)化2基因工程技術也稱為DNA重組技術，其實施必須具備四個必要的條件是（ ） A. 目的基因、限制性內切酶、運載體、體細胞 B. 重組DNA、RNA聚合酶、內切酶、連接酶 C. 模板DNA、信使RNA、質粒、受體細胞 D. 工具酶、目的基因、運載體、受體細胞3. 兩個核酸片段在適宜條

10、件下，經X酶的作用，發(fā)生了如下變化，則X酶是（ ）ADNA連接酶BEcoRI酶CDNA聚合酶D限制酶4. 下圖為四種限制酶BamHI、EcoRI、ttindIII和B硝辨的識別序列。它們切割出來的DNA黏性末端可以互補配對的是（ ）ABamH I和Bgl BBamHI和Hind CBamH和EcoR I DEcoR I和Hind 5. 限制性內切酶的作用實際上就是把DNA上某些化學鍵打斷，一種能對GAATTC專一識別的限制酶，打斷的化學鍵是（ ）A. G與A之間的鍵 BG與C之間的鍵CT與A之間的鍵 D. 磷酸與脫氧核糖之間的鍵6將單個脫氧核昔酸連接到脫氧核昔酸鏈上的酶是 （ ）A. DNA連

11、接酶 B. DNA酶 C. DNA解旋酶 D. DNA聚合酶7. 用于判斷目的基因是否轉移成功的方法中，不屬于分子檢測的是（ ） A. 通過害蟲吃棉葉看其是否死亡 B. 目的基因片斷與DNA探針能否形成雜交帶 C目的基因轉錄形成的mRNA與DNA探針能否形成雜交帶 D. 目的基因表達產物蛋白質能否與抗體形成雜交帶8.（多選）基因工程的運載體必須具備的條件是（ ）A能在受體細胞內復制并保存B具有多個限制酶切點C有特殊的遺傳標記基因D環(huán)狀的DNA分子9（多選）下列哪些可作為基因工程技術中常用的基因運載工具（ ）A大腸桿菌 B質粒 C動物病毒 D線粒體10為擴大可耕地面積，增加糧食產量，黃河三角洲等

12、鹽堿地的開發(fā)利用備受關注。我國科學家應用耐鹽基因培育出了耐鹽水稻新品系。（1）獲得耐鹽基因后，構建重組DNA分子所用的限制性內切酶作用于圖中的 處，DNA連接酶作用于 處。（填“a”或“b”）（2） 將重組DNA分子導入水稻受體細胞的常用方法有農桿菌轉化法和 法。（3）由導入目的基因的水稻細胞培養(yǎng)成植株需要利用 技術。該技術的核心是 和 。（4）為了確定耐鹽轉基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素標記的 作探針進行分子雜交檢測，又要用 方法從個體水平鑒定水稻植株的耐鹽性。 【能力提升】1下列關于基因工程的說法正確的是（ ）基因工程的設計和施工都是在分子水平上進行的目前基因工程中所有的目的基因

13、都是從供體細胞直接分離得到的基因工程能使科學家打破物種界限，定向地改造生物性狀只要檢測出受體細胞中含有目的基因，那么目的基因一定能成功地進行表達A. B. C. D.2在基因工程中，科學家所用的“剪刀”、“針線”和“載體”分別是指( )A.大腸桿菌病毒、質粒、DNA連接酶 B.噬菌體、質粒、DNA連接酶 C.DNA限制酶、RNA連接酶、質粒 D.DNA限制酶、DNA連接酶、質粒3. 鐮刀型細胞貧血癥的病因是血紅蛋白基因的堿基序列發(fā)生了改變。檢測這種堿基序列改變必須使用的酶是（ ）A. 解旋酶 B. DNA連接酶 C. 限制性內切酶 D、RNA聚合酶4已知某種限制性內切酶在一線性DNA分子上有

14、3個酶切位點，如圖中箭頭所指。如果在該線性DNA分子在3個酶切位點上都被該酶切斷，則會產生a、b、c、d四種不同長度的DNA片段。現有多個上述線性DNA分子，若在每個DNA分子上至少有1個酶切位點被該酶切斷，則從理論上講，經該酶酶切后，這些線性DNA分子最多能產生長度不同的DNA片段種類數是（ ）A3 B4 C9 D125農桿菌轉化法轉移目的基因進入受體細胞后，目的基因插入的位置是（ ） ATi質粒上 B受體細胞染色體DNA上 CT-DNA D農桿菌的擬核6下圖是將人的生長激素基因導入細菌B細胞內制造“工程菌”的示意圖。已知細菌B細胞內含質粒A，也不含質粒A上的基因。判斷下列說法正確的是（ ）

15、 A將重組質粒導入細菌B常用的方法是顯微注射法或基因槍法 B將完成導入過程后的細菌涂布在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上，能生長的只是導入了重組質粒的細菌 C將完成導入過程后的細菌涂布在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上，能生長的就是導入了質粒A的細菌 D目的基因成功表達的標志是受體細胞能在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長7利用外源基因在受體細胞中表達，可生產人類所需要的產品。下列各項中能說明目的基因完成了在受體細胞中表達的是 （ ）A棉花二倍體細胞中檢測到細菌的抗蟲基因 B大腸桿菌中檢測到人胰島素基因及其mRNAC山羊乳腺細胞中檢測到人生長激素DNA序列 D酵母菌細胞中提取到人干擾素蛋白8. 基因工程是在DNA分子水

16、平上進行設計施工的。在基因操作的基本步驟中，不進行堿基互補配對的是（ ） A. 人工合成目的基因 B. 目的基因與運載體結合 C. 將目的基因導入受體細胞 D. 目的基因的檢測和表達9（多選）下列關于限制性核酸內切酶的敘述中，正確的是（ ）A它能在特殊位點切割DNA分子B同一種酶切割不同DNA產生的黏性末端能夠很好地進行堿基配對C它能任意切割DNA，從而產生大量DNA片段D每一種限制性核酸內切酶只能識別特定的核苷酸序列10(多選)獲得目的基因的方法有（ ） A構建基因文庫，從基因文庫中獲取 B利用人工合成法 C利用PCR技術大量獲得 D利用農桿菌轉化法獲得11(多選)在將一段DNA片段插入到一

17、個大腸桿菌質粒上時，需要下列的物質有（ ） ADNA連接酶 B限制性核酸內切酶 CDNA解旋酶 D噬菌體12. 番茄營養(yǎng)豐富，是人們喜愛的一類果蔬。但普通番茄細胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制細胞產生多聚半乳糖醛酸酶，該酶能破壞細胞壁，使番茄軟化，不耐貯藏。為滿足人們的生產生活需要，科學家們通過基因工程技術，培育出了抗軟化、保鮮時間長的番茄新品種。（操作流程如圖）請回答：（1）過程需要的工具酶有限制性內切酶和_。（2）在構建基因表達載體時，除了要在重組DNA中插入目的基因外，還需要有_、終止子以及_。（3）在番茄新品種的培育過程中，將目的基因導入受體細胞的方法叫做_。（4）從圖中可見，mRNA1和mRNA2的結合直接導致了_無法合成，最終使番茄獲得了抗軟化的性狀。（5）普通番茄細胞導入目的基因后，先要接種到誘導培養(yǎng)基上培養(yǎng)，脫分化后得到_，然后再轉接到分化培養(yǎng)基