基因工程的基本操作程序 学案--高二下学期生物人教版选择性必修三.docx

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1、2.1基因工程的基本操作程序学习目标1、概括基因工程的原理和基本操作程序。2、阐明PCR的原理，说出PCR反应所需的条件和PCR反应的过程。3、列举将目的基因导入植物细胞、动物细胞和微生物细胞的方法。4、针对人类生产或生活中的某一需求，选取适当的基因工程的技术和方法，尝试设计获得某一转基因产品的方案。基础梳理（一）目的基因的筛选与获取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_。3. 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基因的序列信息，也对Bt基因的表达产物_有

2、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、遗传序列数据库、_工具。4. 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）引物是一小段能与_的一段碱基序列_的短单链核酸。用于PCR的引物长度通常为20 30个核苷酸。（4）PCR反应的过程：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。温度上升到72 左右时，溶液中_在耐高温的_的作用下加到

3、引物的_端合成子链。重复循环多次。（二）基因表达载体的构建1. 基因表达载体是载体的一种，除_、标记基因外，还必须有启动子、终止子等。2. 启动子是一段有特殊序列结构的_，位于基因的上游，紧挨转录的起始位点，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终表达出人类需要的蛋白质。3. 终止子相当于一盏红色信号灯，使转录在所需要的地方停下来，它位于基因的下游，也是一段有特殊序列结构的_。4. 过程：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：

4、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）将目的基因导入植物细胞的方法有_、_等。（2）将目的基因导入动物受精卵的常用方法有_等。（3）将目的基因导入大肠杆菌的方法：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。（四）目的基因的检测与鉴定1. 分子水平的检测（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. 个体水平的鉴定随堂训练1.下列获取目的基因的方法中需要模板

5、链的是( )从基因文库中获取目的基因利用PCR技术扩增目的基因逆转录法通过DNA合成仪利用化学方法人工合成A.B.C.D.2.实验室常用PCR技术对DNA进行体外扩增，下列相关叙述正确的是( )A.需要解旋酶和耐高温的DNA聚合酶B.反应过程包括变性复性延伸C.95时DNA的磷酸二酯键断开D.引物与模板结合后向5端方向延伸DNA链3.下列关于基因表达载体的说法不正确的是( )A.基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤B.基因表达载体包含启动子、目的基因、终止子、标记基因等C.终止子位于目的基因的尾端，能够终止翻译过程D.不同的目的基因所需的启动子不一定相同4.科研人员通过PCR技术获得肝细胞特

6、异性启动子白蛋白启动子，将该启动子与Cre重组酶基因结合构建表达载体，培育出在肝细胞特异性表达Cre重组酶的转基因小鼠。下列叙述正确的是( )A.将该表达载体导入肝细胞以获得转基因小鼠B.利用PCR技术获得白蛋白启动子需设计特异性的引物C.构建该表达载体需要限制酶和DNA聚合酶D.通过核酸分子杂交技术检测目的基因是否完成表达5.利用农杆菌转化法，将含有基因修饰系统的T-DNA插入到水稻细胞M的某条染色体上，在该修饰系统的作用下，一个DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U，脱氨基过程在细胞M中只发生一次。将细胞M培育成植株N。下列说法错误的是( )A.N的每一个细胞中都含有T-DNAB.N自交，

7、子一代中含T-DNA的植株占3/4C.M经n（n1）次有丝分裂后，脱氨基位点为AU的细胞占1/2nD.M经3次有丝分裂后，含T-DNA且脱氨基位点为AT的细胞占1/26.土壤农杆菌中含有Ti质粒，在侵染植物细胞的过程中，Ti质粒上的T-DNA片段可整合到植物细胞中的染色体DNA上。若想用基因工程手段获取抗旱植株，以下分析不合理的是( )A.若用Ti质粒作为抗旱基因的载体，目的基因的插入位置应该在T-DNA片段内B.将重组Ti质粒导入土壤农杆菌中时，可以先用钙离子处理农杆菌C.用含有重组Ti质粒的土壤农杆菌感染植物细胞后，可通过植物组织培养技术得到具有抗旱基因的植物D.若能在植物细胞中检测到抗旱

8、基因，则说明该基因工程项目获得成功7.导致新冠肺炎的病原体是“2019nCoV”病毒，该病毒为RNA病毒，其序列中具有RNA聚合酶基因，无逆转录酶基因。快速准确的检测对疫情防控起着至关重要的作用。病毒的检测方法有：用“新冠病毒核酸检测试剂盒”，检测病毒的遗传物质RNA；特异性抗原蛋白检测，即检测病毒表面的一种糖蛋白；特异性抗体检测，即检测感染者体内通过免疫反应所产生的某种抗体。下列有关说法不正确的是( )A.方法都需要从患者体内采集病毒样本B.方法都需要用到抗原抗体杂交的方法C.某人有可能为阳性为阴性，也可能为阳性为阴性D.由于RNA相比DNA稳定性差，往往将病毒样本的RNA反转录成cDNA，

9、扩增之后进行分段测序，在该过程中需要用到的酶有逆转录酶、DNA聚合酶答案1.答案：D解析：从基因文库中获取目的基因不需要模板链，错误；利用PCR技术扩增目的基因需要模板链，正确；反转录法合成目的基因需要模板链，正确；通过DNA合成仪利用化学方法人工合成目的基因不需要模板链，错误。故D正确。2.答案：B解析：PCR技术通过高温解旋，不需要解旋酶，A错误；反应过程包括变性复性延伸，B正确；95 时DNA双链间的氢键断开，C错误；引物与模板结合后向引物的3端方向延伸DNA链，D错误。3.答案：C解析：基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤，A正确；基因表达载体包含启动子、终止子、目的基因、标记基因等

10、，其中终止子位于目的基因的下游，能够终止转录过程，B正确、C错误；不同的目的基因具有不同的核苷酸序列，其启动子也不尽相同，D正确。4.答案：B解析：将表达载体导入肝细胞无法获得转基因小鼠个体，应将表达载体导入受精卵，后者可以发育成新的个体，A选项错误；根据碱基互补配对原则，需设计特异性引物才能通过PCR获得白蛋白启动子，B选项正确；构建该表达载体需要限制酶和DNA链接酶，不需要DNA聚合酶，C选项错误；通过核酸分子杂交技术只能检测目的基因是否转入(运用DNADNA分子杂交技术)以及目的基因是否转录(运用DNARNA 分子杂交技术)，检测是否表达，是要检测蛋白质，需要用抗原抗体杂交技术，D选项错

11、误。5.答案：D解析：植株N是由细胞M形成的，在形成过程中没有DNA的丢失，由于T-DNA插入到水稻细胞M的某条染色体上，所以细胞M含有T-DNA，因此植株N的每一个细胞中都含有T-DNA，A项正确。植株N的一条染色体中含有T-DNA，可以记为+，因此植株N的基因型记为+-，若自交，则子代中相关的基因型为+：+-：-=1:2:1，有3/4的植株含T-DNA，B项正确。细胞M中只有1个DNA分子的单链上的一个C脱去氨基变为U，所以复制n次后，产生的子细胞有2n个，但脱氨基位点为AU的细胞的只有1个，所以这种细胞的比例为1/2n，C项正确。细胞M经3次有丝分裂后，形成的子细胞有8个，由于细胞M的D

12、NA分子单链上的一个C脱去氨基变为U，所以是G和U配对，复制3次后，有4个细胞脱氨基位点为CG，3个细胞脱氨基位点为AT，1个细胞脱氨基位点为UA，因此含T-DNA且脱氨基位点为AT的细胞占3/8，D项错误。6.答案：D解析：土壤农杆菌中含有Ti质粒，在侵染植物细胞的过程中，Ti质粒上的T-DNA片段可整合到植物细胞中的染色体DNA上，所以若用Ti质粒作为抗旱基因的载体，目的基因的插入位置应该在T-DNA片段内，A正确；将重组Ti质粒导入土壤农杆菌时，可先用钙离子处理农杆菌，使其处于能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，B正确；用含有重组Ti质粒的土壤农杆菌去感染植物细胞，使其具有抗旱基因，然

13、后再通过植物组织培养技术将受体细胞培养成具有抗旱基因的植物，C正确；能够在植物细胞中检测到抗旱基因，只能说明目的基因导入成功，不能说明该基因成功表达，即不能说明该基因工程项目获得成功，D错误。7.答案：A解析：2019nCoV病毒为RNA病毒，具有RNA聚合酶基因，无逆转录基因，其RNA首先侵入机体，然后经过复制过程并指导相关蛋白质合成，进而完成病毒自身的增殖过程，同时杋体产生相应的抗体，抗体的产生的快慢可能会因人而异，据此推测：RNA检测和抗原蛋白检测需要从患者体内采集病毒样本，而检测抗体不需要采集病毒样本，A错误；方法都是检测蛋白质，都需要用到抗原一抗体杂交的方法，B正确；某人有可能为阳性为阴性，即感染了新冠病毒但还未产生抗体，也可能为阳性为阴性，即抗体阳性，因感染该病毒但痊愈或注射疫苗产生了抗体，C正确；由于RNA相比DNA稳定性差，往往将病毒样本的RNA反转录成cDNA，该过程中需要用到的酶有逆转录酶、DNA聚合酶，D正确。学科网（北京）股份有限公司