3.2基因工程的基本操作程序 課件高二下學期生物人教版選擇性必修3

第3章基因工程第2節(jié)基因工程的基本操作程序棉鈴蟲蘇云金桿菌蘇云金桿菌制劑Bt基因5＇3＇5＇3’5’3’5’3’5’3’5’A.變性當溫度超過

時，雙鏈DNA解聚為單鏈B.復性當溫度下降到

時，兩種引物通過堿基互補配對與兩條單鏈DNA結合C.延伸當溫度上升到

時，溶液中的4種脫氧核苷酸在耐高溫的DNA聚合酶的作用下，根據(jù)堿基互補配對原則合成新的DNA鏈3’5’3’5’3’5’3’5’3’5’3’5’3’5’3’5’90℃50℃左右72℃左右【思考】PCR技術獲取目的基因時至少要經過幾次循環(huán)才能從DNA

分子中分離出目的基因？第一次循環(huán)90℃以上變性，DNA雙鏈解開50℃左右復性，引物與DNA結合72℃延伸，新DNA合成3’5’5’3’5’5’3’5’5’5’第二次循環(huán)5’3’5’5’3’5’變性、復性延伸第二次循環(huán)3’5’進行第三次循環(huán)

變性、復性第三次循環(huán)3’5’延伸第三次循環(huán)3’5’目的基因目的基因【思考】PCR技術獲取目的基因時至少要經過幾次循環(huán)才能

從DNA分子中分離出目的基因？3次【例1】利用PCR將某小段DNA分子擴增n代，需()A.測定DNA分子兩端的核苷酸序列，以便設計引物對B.2n對引物參與子代DNA分子的合成C.向反應體系中加入解旋酶、DNA聚合酶等D.保持反應體系溫度恒定，確保擴增的正常進行A基因工程中可以通過PCR技術擴增目的基因。請回答下列問題:(1)生物體細胞內的DNA復制開始時，解開DNA雙鏈的酶是

。在體外利用PCR技術擴增目的基因時，使反應體系中的模板DNA解鏈為單鏈的條件是

。上述兩個解鏈過程的共同點是破壞了DNA雙鏈分子中的

。

(2)目前在PCR反應中不使用大腸桿菌DNA聚合酶的主要原因是

。解旋酶加熱超過90℃氫鍵大腸桿菌DNA聚合酶在高溫下會失活(3)含有限制酶的細胞中通常還具有相應的甲基化酶，這兩種酶對DNA分子有相同的作用序列，但具有不同的催化功能。甲基化酶可以對DNA序列進行修飾，使限制酶不能對這一序列進行識別和切割。含有某種限制酶的細胞，可以利用限制酶切割外源DNA，但不破壞細胞自身的DNA，其原因可能有:①

;②

。(4)利用PCR擴增目的基因的過程由高溫(90℃以上)變性、低溫(50℃左右)復性、適溫(72℃左右)延伸三個步驟構成一個循環(huán)，為使得DNA聚合酶能夠重復利用，選用的酶應在

處理后仍然具備催化活性。

細胞自身的DNA分子沒有該限制酶的識別序列甲基化酶對細胞自身的DNA分子進行了修飾90℃以上項目PCR技術體內DNA復制相同點原理原料條件配對方式不同點場所解旋方式酶特點是否需要ATP溫度條件結果DNA半保留復制四種脫氧核苷酸均需要模板、引物、酶等細胞外（PCR儀）（主要在細胞核內）細胞內DNA在高溫下變性解旋解旋酶催化耐高溫的TaqDNA聚合酶解旋酶、普通的DNA聚合酶體外迅速擴增邊解旋邊復制不需要需要需控制溫度，在較高溫度下進行細胞內溫和的條件短時間內可形成大量的DNA片段形成完整的DNA分子堿基互補配對原則（A-T，G-C，C-G，T-A）DNA分子量越大，移動越慢斷開2個磷酸二酯鍵，形成一個切口，2個末端斷開4個磷酸二酯鍵，形成2個切口，4個末端兩種限制酶不一定相同，只要能產生相同末端即可。(1)圖示過程的名稱是什么？在基因工程中的地位如何?基因表達載體的構建。該過程是基因工程中的核心步驟。(2)卡那霉素抗性基因的作用是什么?在基因表達載體中還應該存在

哪些結構?

標記基因。便于重組DNA分子的篩選。還應該包括啟動子、目的基因、終止子等。(3)在基因表達載體構建時能不能選擇SmaⅠ？如果不能，請表述原因。你認為應該選擇的限制酶是什么?不能，會將目的基因破壞。PstⅠ和EcoRⅠ。(1)根據(jù)目的基因兩端的限制酶切割位點確定限制酶的種類。①應選擇切割位點位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲可選擇PstⅠ。②不能選擇切割位點位于目的基因內部的限制酶，如圖甲不能選擇SmaⅠ。構建基因表達載體時限制酶的選擇②為避免目的基因和質粒的自身環(huán)化及隨意連接，可使用不同的限制酶切割目的基因和質粒，如圖甲可選擇用PstⅠ和EcoRⅠ兩種限制酶(但要確保質粒上也有這兩種酶的切割位點)(2)根據(jù)質粒的特點確定限制酶的種類。①所選限制酶要與切割目的基因的限制酶相同或可產生同種末端。②質粒作為載體必須具備標記基因等，所以選擇的限制酶不要破壞這些結構，如圖乙中限制酶SmaⅠ會破壞標記基因；如果所選限制酶的切割位點不止一個，則切割重組后可能丟失某些片段，若丟失的片段含復制原點，則切割重組后的DNA分子進入受體細胞后不能自主復制?！纠?】下圖為某基因表達載體示意圖，請據(jù)圖回答下列問題。(1)基因工程的核心步驟是

。

(2)利用

（技術）可以獲得大量的目的基因。該技術利用

的原理，將基因的核苷酸序列不斷地加以復制，使其數(shù)量成指數(shù)形式增長。

(3)圖中的

位于基因的上游，是

識別和結合的部位?？股乜剐曰虻淖饔檬亲鳛?/p>

，可用于鑒別受體細胞中是否導入了目的基因。

基因表達載體的構建啟動子PCRDNA半保留復制RNA聚合酶標記基因下列關于基因表達載體的說法，錯誤的是()A.基因表達載體的構建是基因工程的核心步驟B.基因表達載體包含啟動子、目的基因、終止子、標記基因等C.啟動子位于目的基因的上游，能夠啟動翻譯D.不同的目的基因所需的啟動子不一定相同C【母題延伸】啟動子與終止子：位于DNA分子中，作用為起始和終止轉錄過程。起始密碼子與終止密碼子：位于mRNA分子中，作用為起始和終止翻譯過程。“啟動子與終止子”和“起始密碼子與終止密碼子”的辨析第一次拼接第一次導入第二次導入（非人工操作）第二次拼接（非人工操作）

獲取目的基因的方法：從基因文庫中獲取、PCR技術、人工合成法(1)分子水平上檢測抗蟲基因是否導入棉花細胞的原理是什么？試舉例說明此原理還可以應用于哪些方面。

堿基互補配對原則。還可用于親子鑒定、刑事偵查、生物親緣關系確定等。(2)鑒定棉花中導入的抗蟲基因是否表達，最簡便的方法是什么?用其葉片飼喂棉鈴蟲，觀察棉鈴蟲是否死亡。(3)β-珠蛋白是動物血紅蛋白的重要組成成分，當它的成分異常時，動物有可能患某種疾病，如鐮狀細胞貧血。假如讓你用基因工程的方法，使棉花生產出鼠的β-珠蛋白，想一想應該如何進行設計。

①提取鼠的β-珠蛋白的mRNA；②逆轉錄mRNA合成互補DNA，再進行DNA大量復制；③將目的基因連接到載體(質粒)上，再導入棉花細胞中；④篩選出含有并表達目的基因的棉花細胞；⑤擴大培養(yǎng)，生產出鼠的β-珠蛋白。【例3】人感染新型冠狀病毒后，機體會產生多種特異性抗體。我國科學家從康復者的漿細胞中克隆出針對病毒表面抗原的抗體基因相關序列，構建基因表達載體并在相應系統(tǒng)中表達，可制備出全人源單克隆抗體。下列敘述錯誤的是()A.該單克隆抗體可直接用于新型冠狀病毒的核酸檢測B.在該單克隆抗體制備過程中利用了基因工程技術C.該單克隆抗體可與新型冠狀病毒相應蛋白特異性結合D.可用抗原—抗體雜交檢測抗體基因表達產物A【例4】下列關于目的基因的檢測與鑒定的敘述，錯誤的是()A.如在受體細胞內檢測到目的基因表達的蛋白質，可確定目的基因上游含有啟動子B.檢測受體細胞是否含有目的基因及其是否成功轉錄的方法都是分子雜交法C.目的基因的鑒定通常是在個體水平上進行的D.目的基因在真核細胞中能否穩(wěn)定遺傳的關鍵是目的基因是否插入細胞質DNA中D【例5】農桿菌是一種在土壤中生活的微生物，能在自然條件下侵染部分植物，因而在植物基因工程中得到了廣泛的運用。下圖為農桿菌轉化法的示意圖，請分析回答下列問題。(1)一般情況下農桿菌不能侵染的植物是

，利用農桿菌自然條件下侵染植物的特點，能實現(xiàn)

。具體原理是在農桿菌的Ti質粒上存在T-DNA片段，它具有可轉移至受體細胞并整合到受體細胞

上的特點，因此只要將攜帶外源基因的DNA片段插入

(填部位)即可。

(2)根據(jù)T-DNA這一轉移特點，推測該DNA片段上可能含有控制

(填酶的名稱)合成的基因。

(3)植物基因工程中除了農桿菌轉化法之外，還可以采取

。單子葉植物將目的基因導入植物細胞限制酶、DNA連接酶染色體DNAT-DNA花粉管通道法【母題延伸】土壤農桿菌含有一個大型的Ti質粒(如下圖所示)，在侵染植物細胞的過程中，其中的T-DNA片段轉入植物的基因組。若想運用基因工程通過土壤農桿菌向某種植物中導入抗旱基因，以下分析不合理的是()A.若用Ti質粒作為抗旱基因的載體，目的基因的插入位置應該在T-DNA片段內，且要保證復制起始點和用于轉移T-DNA的基因片段不被破壞B.將重組Ti質粒導入土壤農桿菌中時，可以用Ca2+處理細菌C.用含有重組Ti質粒的土壤農桿菌去感染植物細胞，可以通過植物組織培養(yǎng)成具有抗旱基因的植物D.若能夠在植物細胞中檢測到抗旱目的基因，則說明該基因工程項目獲得成功D1.研究人員將一種海魚的抗凍蛋白基因ap整合到土壤農桿菌的Ti質粒上，然后用它侵染番茄細胞，獲得了抗凍的番茄品種。判斷下列相關表述是否正確。（1）afp基因是培育抗凍番茄用到的目的基因。(