3.2基因工程的基本操作程序 学案- 高二生物人教版（2019）选择性必修3.doc

生物导学案 创编人： 审核人： 使用时间： 第 周 第 课时 编号：01第三章 第2节基因工程的基本操作程序预习案班级： 小组： 姓名： 小组评价： 教师评价：【预习指导】1. 通读教材（76页-86页）一遍，再依据导学案问题提示，进一步研读教材一遍，并用铅笔标记和勾画问题的答案。2.在研读课本的基础上，独立填写预习案，规范书写，将疑问写在疑问栏。【学习目标】1.结合生产实例，举例说出基因工程的基本操作程序。2针对人类生产和生活的某一需求，尝试提出初步的基因工程构想，完成初步设计。3.关注基因工程的社会议题，参与讨论基础理论和技术发展如何催生基因工程。【重点难点】结合生产实例，举例说出基因工程的基本操作程序。自主读教材一、目的基因的筛选与获取1目的基因(1)概念：用于改变_或获得_等的基因。(2)实例：培养转基因抗虫棉用到的目的基因是_基因。2筛选合适的目的基因(1)较为有效的方法：从相关的_和_的基因中进行筛选。(2)实例：在培育转基因抗虫棉之前，科学家不仅掌握了Bt基因的_，也对Bt基因的表达产物_有了较为深入的了解。(3)认识基因结构和功能的技术方法：_技术、_数据库、_工具。3利用PCR获取和扩增目的基因(1)PCR的含义：PCR是_的缩写，它是一项根据_的原理，在体外提供_的各种组分与反应条件，对_进行大量复制的技术。(2)条件：DNA模板、分别与两条模板链结合的2种_、四种_、_。(3)过程：变性：温度上升到90 以上，目的基因DNA_。复性：温度下降到50 左右时，_通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。延伸：温度上升到72 左右时，溶液中_在耐高温的_的作用下加到引物的_端合成子链。重复循环多次。(4)结果：每次循环后目的基因的量增加一倍，即成_形式扩增(约为2n)。二、基因表达载体的构建1构建基因表达载体的目的(1)使目的基因在受体细胞中_，并且可以_给下一代。(2)使目的基因能够_和发挥作用。2基因表达载体的组成填图3基因表达载体的构建首先用一定的_切割载体，使它出现一个切口，然后用_限制酶或_的限制酶切割目的基因的DNA片段，再利用_将目的基因片段拼接到载体的切口处。三、将目的基因导入受体细胞1转化：目的基因进入受体细胞内，并在受体细胞内_和_的过程。2目的基因导入受体细胞的方法(1)目的基因导入植物细胞花粉管通道法.用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入_中。.在植物受粉后的一定时间内，剪去柱头，将DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借_进入_。农杆菌转化法.农杆菌的特点：农杆菌自然条件下侵染_植物和_植物；农杆菌的Ti质粒上的_能够整合到所侵染细胞的_上。.转化方法：将目的基因插入农杆菌_中，让农杆菌侵染植物细胞。(2)目的基因导入动物细胞常用方法：_法。常用受体细胞：_。(3)目的基因导入微生物细胞方法：用_处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，然后将重组表达载体导入其中。常用受体细胞：原核细胞(使用最广泛的是大肠杆菌)。四、目的基因的检测与鉴定1分子水平检测(1)通过_等技术检测受体细胞染色体DNA上是否插入了目的基因或检测目的基因是否转录出mRNA。(2)从转基因生物中提取蛋白质用相应的抗体进行_杂交，检测目的基因是否翻译成了蛋白质。2个体水平鉴定包括抗虫、抗病的接种实验，以确定是否有抗性及抗性程度。基因工程产品需要与天然产品活性进行比较等。【预习自测】1从已知结构和功能清晰的基因中筛选目的基因是获取目的基因的一种有效方法。( )2Taq酶是用PCR仪对DNA分子扩增过程中常用的一种耐高温的DNA连接酶。( )3基因表达载体中启动子是DNA聚合酶识别和结合的部位。( )4将重组表达载体导入动物受精卵常用显微注射法。( )5转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定必须通过分子检测才能达到目的。( )6可通过PCR等技术检测棉花的染色体上是否插入了Bt基因。( )【我的疑问】（请把你的疑问写在下面） 第三章 第2节基因工程的基本操作程序 探究案班级： 小组： 姓名： 小组评价： 教师评价：【学习目标】1.结合生产实例，举例说出基因工程的基本操作程序。2.针对人类生产和生活的某一需求，尝试提出初步的基因工程构想，完成初步设计。3.关注基因工程的社会议题，参与讨论基础理论和技术发展如何催生基因工程。【情景构建】 任务驱动一获取目的基因和构建基因表达载体1PCR技术与生物体内DNA复制的比较比较项目PCR技术DNA复制区别解旋方式DNA在_作用下变性解旋_催化场所细胞_(在PCR扩增仪内)细胞_(主要在细胞核内)区别酶耐高温的的DNA聚合酶(Taq聚合酶)DNA解旋酶、普通的DNA聚合酶等温度条件需控制温度，在_温度下进行细胞内_条件合成的对象DNA片段或基因DNA分子联系模板：均需要脱氧核苷酸链作为模板进行物质合成原料：均为四种脱氧核苷酸酶：均需要DNA聚合酶进行催化引物：均需要引物，使DNA聚合酶从引物的3端开始连接脱氧核苷酸合作探究：(1)PCR过程中为什么需要引物？(2)PCR扩增目的基因时，复性温度的设定是成败的关键。复性温度过高会破坏引物与模板的碱基配对，复性温度过低又会造成引物不能与DNA模板链的特定部位结合。复性温度的设定与引物长度、碱基组成有关，假设引物的长度相同，在GC含量高时，对复性温度的设定有什么要求？说明理由。(3)在利用PCR获取和扩增目的基因时，从第几轮循环才会产生完整的目的基因？任务驱动二将目的基因导入受体细胞目的基因导入受体细胞的方法受体细胞类型方法说明特点植物细胞农杆菌转化法将目的基因插入农杆菌Ti质粒的T­DNA上转入农杆菌用农杆菌侵染植物细胞将目的基因整合到植物细胞染色体的DNA上目的基因表达经济、有效，适用于双子叶植物和裸子植物，尤其适用于双子叶植物花粉管通道法在植物受粉后，花粉形成的花粉管还未愈合前，剪去柱头滴加DNA(含目的基因)，使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞目的基因表达简便、经济，我国科学家独创的一种方法动物细胞显微注射技术将含有目的基因的表达载体提纯取卵(受精卵)显微注射注射了目的基因的受精卵，经胚胎早期培养后，移植到雌性动物的输卵管或子宫内获得具有新性状的动物将目的基因导入动物细胞最为有效的方法微生物细胞Ca2处理法(感受态细胞法)用Ca2处理微生物细胞感受态细胞将基因表达载体与感受态细胞混合在一定温度下促进感受态细胞吸收DNA分子简便、经济、有效合作探究：1.农杆菌转化法是将目的基因导入双子叶植物和裸子植物的一种方法，原因是双子叶植物和裸子植物能够产生一种吸引农杆菌的化学物质，而单子叶植物不能产生这种物质，能不能利用农杆菌转化法将目的基因导入单子叶植物？说明原因。2将目的基因导入动物细胞的受体细胞除了受精卵外，还可以选择什么细胞？第三章 第2节基因工程的基本操作程序 训练案班级： 姓名： 小组： 小组评价： 教师评价： 【训练目标】1.结合生产实例，举例说出基因工程的基本操作程序。2.针对人类生产和生活的某一需求，尝试提出初步的基因工程构想，完成初步设计。3.关注基因工程的社会议题，参与讨论基础理论和技术发展如何催生基因工程。训练题：1下列关于PCR反应体系中所加物质作用的描述，错误的是()A耐高温的DNA聚合酶用于催化DNA子链的合成B引物使Taq酶能从引物的5端延伸DNA链C目标DNA母链用作合成DNA复制的模板D四种脱氧核苷酸为PCR提供能量和原料2在基因表达载体的构建中，下列说法不正确的是()一个基因表达载体的组成只包括目的基因、启动子、终止子有了启动子才能驱动基因转录出mRNA终止子的作用是使转录在所需要的地方停止所有基因表达载体的构建是完全相同的必须在细胞内进行ABCD3基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。回答下列问题。(1)生物体细胞内的DNA复制开始时，解开DNA双链的酶是_。在体外利用PCR技术扩增目的基因时，使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是_。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的_。(2)目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是_。4(2020·江苏高考)如果已知一小段DNA的序列，可采用PCR的方法，简捷地分析出已知序列两侧的序列，具体流程如图(以EcoR酶切为例)：请据图回答问题：(1)步骤用的EcoR是一种_酶，它通过识别特定的_切割特定位点。(2)步骤用的DNA连接酶催化相邻核苷酸之间的3­羟基与5­磷酸间形成_；PCR循环中，升温到95 是为了获得_；Taq DNA聚合酶的作用是催化_。(3)若如表所列为已知的DNA序列和设计的一些PCR引物，步骤选用的PCR引物必须是_(从引物中选择，填编号)。DNA序列(虚线处省略了部分核苷酸序列)已知序列PCR引物5­AACTATGCGCTCATGA­35­GCAATGCGTAGCCTCT­35­AGAGGCTACGCATTGC­35­TCATGAGCGCATAGTT­3(4)对PCR产物测序，经分析得到了片段F的完整序列。下列DNA单链序列中(虚线处省略了部分核苷酸序列)，结果正确的是_。A5­AACTATGCGAGCCCTT­3B5­AATTCCATGCTGAATT­3C5­GCAATGCGTTCGGGAA­3D5­TTGATACGCCGAGTAC­35下列关于目的基因导入受体细胞的描述，不正确的是()A培育“黄金大米”可用花粉管通道法导入目的基因B显微注射技术是转基因动物中采用最多的方法C目的基因导入大肠杆菌最常用的方法是Ca2处理法D农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞最常用的方法6农杆菌侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的T­DNA插入植物基因组中。图示为利用农杆菌培育转基因植物的基本流程，请据图回答：(1)剪除Ti质粒的某些片段、替换复制原点O与添加抗生素的抗性基因T的过程中，需用多种限制酶处理，原因是_，需用_“缝合”双链DNA片段的平末端。(2)目的基因是指_。由过程形成的基因表达载体中， 目的基因的上游具有_，它是_识别和结合的部位。(3)过程常用_处理使农杆菌成为感受态细胞。抗生素抗性基因T的作用是_。(4)可通过_技术检测试管苗的染色体DNA上是否插入了目的基因。7基因工程主要操作步骤的顺序是()基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定目的基因的获取A BC D8PCR利用了DNA热变性的原理，PCR仪实际上也是一种能自动调控温度的仪器，对PCR过程中“温度的控制”的说法错误的是()A酶促反应需要高的温度，是为了确保模板是单链B延伸的温度必须大于复性温度，而小于变性温度CDNA聚合酶具有耐高温的能力DDNA解旋酶具有耐高温的能力9下图为基因表达载体的模式图，下列有关基因工程中载体的说法错误的是()A基因表达载体的构建是在生物体外完成的B任何基因表达载体的构建都是一样的，没有差别C图中启动子位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位D抗生素抗性基因的作用是作为标记基因，用于鉴别受体细胞中是否导入了目的基因10下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。下列相关叙述正确的是()A的构建需要限制性内切核酸酶和DNA聚合酶参与B侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到的染色体上C的染色体上若含抗虫基因，则就表现出抗虫性状D只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异11下图是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内制备“工程菌”的示意图。据图回答：(1)获得A有两条途径：一是以A的mRNA为模板，在_酶的催化下，合成互补的单链DNA，然后在_的作用下合成双链DNA，从而获得所需基因；二是根据目标蛋白质的_序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测其DNA的_序列，再通过化学方法合成所需基因。(2)利用PCR技术扩增DNA时，需要在反应体系中添加的有机物质有_、_、4种脱氧核糖核苷三磷酸和耐高温的DNA聚合酶，扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。(3)由A和载体B拼接形成的C通常称为_。(4)在基因工程中，常用Ca2处理D，其目的是_。10