基因工程讲解与习题高考复习课程.doc
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1、Good is good, but better carries it.精益求精,善益求善。基因工程讲解与习题高考-专题1基因工程11DNA重组技术的基本工具一、教学目标1、简述DNA重组技术所需三种基本工具的作用2、认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新二、教学重点和难点1、教学重点DNA重组技术所需的三种基本工具的作用2、教学难点基因工程载体需要具备的条件三、教学过程1、基因工程的原理:基因工程是指按照人们的愿望,进行严格的设计,通过体外和,赋予生物以新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在水平上进行设计和施工的,因此又叫做。2、限制性核酸内切
2、酶(1)切割DNA的工具是,又称。(2)这类酶在生物体内能将外来的DNA切断,即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力,但对自己的DNA却无损害作用,这样可以保持细胞原有的遗传信息。(3)由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的,故名限制性核酸内切酶(简称限制酶)。(4)DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段,末端通常有两种形式,即和。例1、下列关于限制酶的说法正确的是()A、限制酶广泛存在于各种生物中,但微生物中很少B、一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C、不同的限制酶切割DNA后都会形成黏性末端D、限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键3、DNA连接酶“分子缝合针”根据DNA连接酶的来
3、源不同,可以将它分为两类:一类是从大肠杆菌中分离得到的,称为DNA连接酶。DNA连接酶只能将连接起来,不能将双链DNA片段平末端之间进行连接。另一类是从分离出来的,称为T4DNA连接酶。T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的,又可以“缝合”双链DNA片段的,但连接之间的效率比较低。例2、下图为DNA分子的切割和连接过程。(1)EcoRI是一种酶,其识别序列是,切割位点是与之间的键。切割结果产生的DNA片段末端形式为。(2)不同来源DNA片段结合,在这里需要的酶应是连接酶,此酶的作用是在与之间形成键,而起“缝合”作用的。还有一种连接平末端的连接酶是。答案:限制酶GAATTC鸟嘌呤脱氧
4、核苷酸腺嘌吟脱氧核苷酸磷酸二酯键黏性末端DNA鸟嘌呤脱氧核苷酸腺嘌吟脱氧核苷酸磷酸二酯键T4DNA连接酶4、基因进入受体细胞的载体“分子运输车”(1)基因操作过程中使用载体两个目的:一是用它作为运载工具,将目的基因转移到宿主细胞中去;二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制。(2)现在通常使用的载体是,它是一种相对分子质量较小、独立于拟核DNA之外的环状DNA,有的细菌中有一个,有的细菌中有多个。(3)质粒通过细菌间的接合由一个细菌向另一个细菌转移,可以复制,也可整合细菌拟核DNA中,随着拟核DNA的复制而复制。(4)其他载体还有和等。(5)作为载体必须具备以下条件:能够在宿主细胞中复制
5、并稳定地保存,具有多个限制酶切点,以便与外源基因连接;具有某些标记基因,便于进行筛选,如对抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。例3、以下是两种限制酶切割后形成的DNA片段,分析回答问题。(1)其中和是由一种限制酶切割形成的末端,两者要重组成一个DNA分子,所用DNA连接酶通常是。(2)和是由另一种限制酶切割形成的末端,两者要形成重组DNA片段,所用DNA连接酶通常是。答案:平T4DNA连接酶黏性DNA连接酶四、课堂巩固(一)选择题1、关于限制酶的说法中,正确的是()A、限制酶是一种酶,只识别GAATTC碱基序列B、EcoRI切割的是GA之间的氢键C限制酶一般不切割自身的DNA分子,只切
6、割外源DNAD限制酶只存在于原核生物中2、DNA连接酶催化的反应是()ADNA复制时母链与子链之间形成氢键B黏性末端碱基之间形成氢键C两个DNA片段黏性末端之间的缝隙的连接DA、B、C都不正确分析C还可能有平末端3、作为基因的运输工具载体,必须具备的条件及理由是()A、能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制,以便提供大量的目的基因B、具有多个限制酶切点,以便于目的基因的表达C具有某些标记基因,以便为目的基因的表达提供条件D、能够在宿主细胞中复制并稳定保存,以便于进行筛选4、质粒是基因工程最常见的载体,它的主要特点是()能自主复制不能自主复制结构很小是蛋白质是环状RNA是环状DNA能“友好”地
7、“借居”A、B、CD5、在受体细胞中能检测出目的基因是因为()A、目的基因上有标记B、质粒具有某些标记基因C、重组质粒能够复制D以上都不正确6、关于质粒的叙述正确的是()A、质粒是能够自我复制的环状DNA分子B、质粒是唯一的载体C、重组质粒是目的基因D、质粒可在宿主外单独复制7、基因工程中可用作载体的是()质粒噬菌体病毒动物细胞核A、B、CD、8、下列关于基因工程中所选用的质粒的说法,错误的是()A、不能没有标记基因B、是小型链状的DNA分子C、能够自我复制D可与目的基因重组9、下列黏性未端属于同一限制酶切割而成的是()A、B、C、D10、要使目的基因与对应的载体重组,所需的两种酶是()(1)
8、限制酶(2)连接酶(3)解旋酶(4)还原酶A、(1)(2)(3)B、(1)(2)(4)C、(1)(2)D、(1)(3)(二)填空题:11、把目的基因与质粒DNA缝合时,中间的碱基对靠连接起来,而两链上的磷酸、脱氧核糖则在的作用下连接起来。质粒是基因操作中经常用的。12、基因工程又叫做技术或技术。这种技术是在生物体外,通过对DNA分子进行人工和,对生物的基因进行改造和重新组合,然后导入受体细胞内进行无性繁殖,使重组基因在受体细胞内表达,产生出人类所需要的基因产物。13、治疗糖尿病用的胰岛素,在过去主要是从动物(如猪、牛)体获得的。自20世纪70年代基因工程发展起来以后,人们开始采用高新技术生产胰
9、岛素,其操作过程如图15所示:(1)图中的质粒存在于细菌细胞中,从其分子结构看,可确定它是一种。(2)请根据碱基互补配对的原则判断,在连接酶的作用下,甲与乙能否拼接起来,并说明理由。(3)细菌丙进行分裂后,其中被拼接的质粒也由一个变成两个,两个变成四个质粒的这种增加方式在遗传学上称为。目的基因通过表达后,能使细菌产生胰岛素,这是因为基因具有控制合成的功能。答案;题号12345678910答案CDACBAABBC11、氢键DNA连接酶载体12、基因拼接DNA重组剪切拼接13、DNA分子能二者具有相同的黏性末端DNA复制蛋白质12基因工程的基本操作程序教学目标1、简述基因工程原理及基本操作程序。2
10、、尝试设计某一转基因生物的研制过程。教学重点和难点1、教学重点基因工程基本操作程序的四个步骤。2、教学难点(1)从基因文库中获取目的基因。(2)利用PCR技术扩增目的基因。教学过程一、目的基因的获取:1目的基因:符合人们需要的,编码蛋白质的。2获取目的基因的方法(1)从基因文库中获取目的基因基因文库:将含有某种生物不同基因的许多,导人受体菌的群体中,各个受体菌分别含有这种生物的不同基因,称为基因文库。基因组文库:含有一种生物的基因种类cDNA文库:含有一种生物的基因目的基因的获取根据基因的有关信息:基因的序列、基因在上的位置、基因的产物mRNA、基因的产物蛋白质等特性获取目的基因。(2)利用P
11、CR技术扩增目的基因。PCR:是一项在生物体外特定DNA片段的核酸合成技术。条件:已知目的基因的序列。过程:目的基因DNA受热形成,与结合,然后在_的作用下进行延伸形成DNA。方式:指数扩增=2n(n为扩增循环的次数)(3)人工合成法:基因较小,核苷酸序列已知,可以人工合成。例1下列获取目的基因的方法中需要模板链的是()从基因文库中获取目的基因利用PCR技术扩增目的基因反转录法通过DNA合成仪利用化学方法人工合成ABCD二、基因表达载体的构建1表达载体的组成:目的基因+标记基因等。2启动子:位于基因的,它是结合的部位,驱动基因转录产生mRNA。3终止子:位于基因的,终止。4表达载体的功能:使目
12、的基因在受体细胞中稳定存在,并且给下一代;使目的基因_和发挥作用。5标记基因:受体细胞是否含有目的基因。6不同的受体细胞及目的基因导入受体细胞的方法不同,基因表达载体的构建上也会有所差别。例2科学家在培育抗虫棉时,经过了许多复杂的过程和不懈的努力,才获得成功。起初把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因插入载体质粒中,然后导入棉花的受精卵中,结果抗虫基因在棉花体内没有表达。然后在插入抗虫基因的质粒中插入启动子(抗虫基因首端),导人棉花受精卵,长成的棉花植株还是没有抗虫能力。科学家又在有启动子、抗虫基因的质粒中插入终止子(抗虫基因末端),导入棉花受精卵,结果成长的植株,有了抗虫能力。由以上过程推知,作为目的基
13、因的运载体应具备的结构是()A目的基因、启动子B目的基因、终止子C目的基因、启动子、终止子D目的基因、启动子、终止子、标记基因三、将目的基因导入受体细胞(一)转化:目的基因进人受体细胞内,并在受体细胞内维持稳定和的过程。(二)方法1将目的基因导入植物细胞(1)农杆菌转化法农杆菌特点:易感染植物和裸子植物,对_植物没有感染力;Ti质粒的可转移至受体细胞,并整合到受体细胞的染色体上。转化:目的基因插人农杆菌导入植物细胞目的基因整合到植物细胞染色体上目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。(2)基因枪法基因枪法:是单子叶植物中常用的一种基因转化方法,但是成本较高。(3)花粉管通道法花粉管通道法:这是我
14、国科学家独创的一种方法,是一种十分简便经济的方法。(我的的转基因抗虫棉就是用此种方法获得的)2将目的基因导入动物细胞(1)方法:注射技术。(2)操作程序:目的基因表达载体取卵(受精卵)显微注射注射了目的基因的受精卵移植到_性动物的_内发育新性状动物。3将目的基因导人微生物细胞(1)原核生物特点:繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。(2)转化:处理细胞细胞表达载体与感受态细胞混合_细胞吸收DNA分子。例3采用基因工程的方法培育抗虫棉,下列导入目的基因的做法正确的是()将毒素蛋白注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的DNA序列,注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的DNA序列,与质粒重组,导人细菌,用该细
15、菌感染棉的体细胞,再进行组织培养将编码毒素蛋白的DNA序列,与细菌质粒重组,注射到棉的子房并进入受精卵A、B、C、D、四、目的基因的检测与鉴定1检测(1)方法:标记了的、抗原抗体杂交。(2)内容检测转基因生物染色体的DNA是否插入。检测目的基因是否转录。检测目的基因是否翻译成。2鉴定:鉴定、抗病鉴定等。例4下图是将人的生长激素基因导人细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图,所用载体为质粒A。已知细菌B细胞内不含质粒A,也不含质粒A上的基因,质粒A导人细菌B后,其上的基因能得到表达。请回答下列问题:(1)目前把重组质粒导入细菌细胞时,效率还不高,导入完成后得到的细菌,实际上有的根本没有导入质粒,有的
16、导入的是普通质粒A,只有少数导入的是重组质粒。以下步骤可鉴别得到的细菌是否导人了质粒A或重组质粒:将得到的细菌涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上,能够生长的就导人了质粒A或重组质粒,反之则没有。使用这种方法鉴别的原因_。(2)若把通过鉴定证明导人了普通质粒A或重组质粒的细菌放在含有四环素的培养基上培养,会发生的现象是_。原因是:_。(3)导人细菌B细胞中的目的基因成功表达的标志是什么?_。答案:(1)普通质粒A和重组质粒都含有抗氨苄青霉素基因(2)有的能生长,有的不能生长导入普通质粒A的细菌能生长,因为普通质粒A上有抗四环素基因;导入重组质粒的细菌不能生长,因为目的基因插在抗四环素基因中,抗四
17、环素基因的结构被破坏(3)是受体细胞通过转录、翻译合成相应的蛋白质,即人的生长激素。课堂巩固:一、选择题:1、下列属于获取目的基因的方法的是()利用mRNA反转录形成从基因组文库中提取从受体细胞中提取利用PCR技术利用DNA转录人工合成ABCD2、不属于目的基因与运载体结合过程的是()A用一定的限制酶切割质粒,露出黏性末端B用同种限制酶切割目的基因,露出黏性末端C将切下的目的基因插入到质粒的切口处D将重组DNA引入到受体细胞中进行扩增3、分辨基因工程是否成功是通过()A提取目的基因B基因表达载体的构建C目的基因导人受体细胞D目的基因的检测与鉴定4下列不属于获取目的基因的方法的是()A利用DNA
18、连接酶复制目的基因B利用DNA聚合酶复制目的基因C从基因文库中获取目的基因D利用PCR技术扩增目的基因5哪项不是基因表达载体的组成部分()A启动子B终止密码C标记基因D目的基因6在胰岛素的基因与质粒形成重组DNA分子的过程中,下列哪组是所需要的()同一种限制酶切割两者;不需同一种限制酶切割两者;加入适量的DNA连接酶;不需加DNA连接酶ABCD7下列说法中正确的是()A基因表达载体的构建方法是一致的B标记基因也叫做抗生素基因C显微注射技术是最为有效的一种将目的基因导入植物细胞的方法D大肠杆菌是常用的微生物受体8、下列哪项不是将目的基因导入植物细胞的方法()A基因枪法B显微注射法C农杆菌转化法D
19、花粉管通道法9基因工程中常用的受体细胞不包括()A人体细胞B动物细胞C植物细胞D微生物细胞10基因工程中科学家常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞。下列不属于这样做的原因的是()A结构简单,多为单细胞B繁殖速度快C遗传物质含量少D性状稳定,变异少11要检测目的基因是否成功的插入了受体DNA中,需要用基因探针,基因探针是指()A用于检测疾病的医疗器械B用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子C合成一球蛋白的DNAD合成苯丙羟化酶的DNA片段12基因工程的正确操作步骤是()构建基因表达载体将目的基因导入受体细胞检测目的基因的表达是否符合特定性状要求取目的基因ABCD13下列有关基因工程技术的叙
20、述,正确的是()A重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶和基因进入受体细胞的载体B所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列C选用细菌作为重组质粒的受体细胞主要是因为细菌繁殖快、遗传物质少D只要目的基因进入受体细胞就能成功实现表达14基因工程中不会出现()ADNA连接酶将黏性末端的碱基连接起来B限制性内切酶可用于目的基因的获取C目的基因必须有载体导入受体细胞D人工合成目的基因不用限制性核酸内切酶15、下列哪项不是基因工程技术()A基因转移B基因扩增C基因检测D基因表达(二)填空题:16根据下列所给材料回答问题:材料一把人的胰岛素基因拼接到大肠杆菌的质粒上,然后导入大肠杆菌内,产生出
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