第3章 第2节 第1课时 目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建.docx
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1、第2节 基因工程的基本操作程序第1课时 目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建1 .简述基因工程的基本操作程序。2 .掌握获取目的基因的方法。3 .要试设计某一转基因生物的研制过程。学习目标素养要求1 .生命观念:对基因工程的基本程序有整体的认知。2 .科学思维:结合基因工程的基本操作程序,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 .科学探究:能复述PCR技术的原理和基本过程. 了解扩增目的基因的方法。一、目的基因的筛选与获取r梳理教材知识-夯实基础.培育转基因抗虫棉的四个步骤目的基因的筛选与获取。(2)基因表达载体的构建。(3)将目的基因导入受体细胞。
2、目的基因的检测与鉴定。1 .目的基因的筛选与获取目的基因:在基因工程的设计和操作中,用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基 因。主要指编码蛋白质的基因,如与生物抗逆性、优良品质、生产药物、毒物降解和工业用 酶等相关的基因。筛选合适的目的基因:从相关的结构和功能清晰的基因中进行筛选。(2)利用PCR获取和扩增目的基因PCR的含义:PCR是聚合酶链式反响的缩写,它是一项根据DNA半保存复制的原理,在 生物体外提供参与DNA复制的各种组分与反响条件,对目的基因的核甘酸序列进行大量复 制的技术。目的:快速扩增目的基因。原理:DNA半保存复制。基本条件:DNA模板、4种脱氧核甘酸、2种引物、耐高温
3、的DNA聚合酶、缓冲液。过程a.变性:当温度上升到90 C以上时,双链DNA解聚为单链。b.复性:温度下降至50 C左右时,两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。c.延伸:温度升至72 左右时,溶液中的4种脱氧核昔酸在耐高温的DNA聚合酶的作用 下,根据碱基互补配对原那么合成新的DNA链。结果:每一次循环后,目的基因的量可以增加倍,即成指数形式扩增(约为2,为扩增答案c解析 切割含抗虫基因的DNA片段和载体可以用不同的限制酶,只要切割出的末端相同即 可,A项错误;抗虫基因表达载体的构建必须具备启动子和终止子,起始密码子位于mRNA 上,B项错误;基因表达载体必须具备标记基因,其作用是检
4、测目的基因是否导入到受体细 胞中,从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来,C项正确;抗虫基因的表达开始于启动子, D项错误。9.下面是四种不同质粒的示意图,其中“i为复制必需的序列,A尸为氨年青霉素抗性基因, 嶷为四环素抗性基因,箭头表示一种限制性内切核酸酶的酶切位点。以下有关表达正确的 是()A.基因A股:和嶷/是一对等位基因,常作为基因工程中的标记基因B.质粒指细菌细胞中能自我复制的小型环状的DNA和动植物病毒的DNAC.限制酶的作用部位是DNA分子中特定的两个核甘酸之间的氢键D.用质粒4将目的基因导入大肠杆菌,该菌不能在含四环素的培养基上生长答案D.某一质粒载体如下图,外源DNA插入到或嶷
5、/中会导致相应的基因失活(4可/ 表示氨苇青霉素抗性基因,表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用於mH I酶切后, 与用BamH I酶切获得的目的基因混合,加入DNA连接酶进行连接反响,用得到的混合物直 接转化大肠杆菌,结果大肠杆菌有的未被转化,有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种,分 别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答 以下问题:启动子O BamH I质粒载体作为基因工程的工具,应具备的基本条件有(答出 两点即可),而作为基因表达载体,除满足上述基本条件外,还需具有启动子和终止子等。(2)如果用含有氨茉青霉素的培养基进行筛选,在上述四种大肠杆菌细
6、胞中,未被转化的和仅 含环状目的基因的细胞是不能区分的,其原因是;并且和 的细胞也是不能区分的,其原因是 O在上述筛选的基础上,假设要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌的单菌落,还需使用含有 的固体培养基。基因工程中,某些噬菌体经改造后可以作为载体,其DNA复制所需的原料来自 答案(1)能自我复制、具有标记基因二者均不含有氨茉青霉素抗性基因,在该培养基上均不生长 含有质粒载体 含有插入了 目的基因的重组质粒(或含有重组质粒)二者均含有氨茉青霉素抗性基因,在该培养基上均 能生长四环素(3)受体细胞解析(1)作为载体必须具备如下特点:能自我复制,从而在受体细胞中稳定保存;含标 记基因,以便
7、重组DNA的筛选;具一至多个限制酶切割位点,供外源DNA片段插入其中。 在含有氮节青霉素的培养基上,只有具有A 的大肠杆菌才能够生长。而4缉/位于质粒 上,故未被转化的和仅含环状目的基因的大肠杆菌细胞中无故不能在此培养基中生长, 而仅含有质粒载体的和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌均具有4%炉,因而能在培 养基中生长,目的基因的插入破坏了质粒载体的Tef,故含有插入了目的基因的重组质粒的 大肠杆菌不能在含有四环素的平板上生长,从而与仅含有质粒载体的大肠杆菌得以区分。(3) 噬菌体是病毒,无细胞结构,无法自主合成DNA,需借助宿主细胞完成DNA复制。【B组综合强化练】10 .在基因表达载体
8、的构建中,以下说法不正确的选项是()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 所有表达载体中的标记基因都是抗生素抗性基因A.B.C.D.答案B解析 基因表达载体的组成包括目的基因、标记基因、启动子、终止子等,错误;有了启 动子才能驱动基因转录出mRNA,正确;终止子的作用是使转录在所需要的地方停止, 正确;不同的基因表达载体中的标记基因不一定都是抗生素抗性基因,错误。11 .用PCR技术将DNA分子中的Ai片段进行扩增,设计了引物I、H,其连接部位如图 所示,X为某限制酶识别序列。扩增后得到的绝大局部DNA片段
9、是图中的()A1片段答案D解析 利用PCR技术将DNA分子中的A)片段扩增时,当引物与母链通过碱基互补配对结 合后,子链延伸总是从5,端到3,端。据此依题意和图示分析可知,扩增后得到的绝大局部DNA片段如图D所示。12 .环境雌激素(EEs)会影响动物和人类的性腺发育。斑马鱼在EEs的诱导下,会表达出卵黄 蛋白原(vtg)。绿色荧光蛋白(GFP)基因能使斑马鱼发光,欲获得能检测水中是否含有EEs 的转基因斑马鱼,以下操作合理的是()A.将EEs基因的启动子与GFP基因重组B.将vtg基因的启动子与GFP基因重组C.将GFP基因的启动子与GFP基因重组D.将GFP基因的启动子与vtg基因重组答案
10、B解析 由题意可知,环境中的EEs可诱导斑马鱼体内vtg基因的表达,在不含EEs的环境中, 斑马鱼体内vtg基因不能表达。因此,只要将vtg基因的启动子与GFP基因重组并导入斑马 鱼体内,便能根据斑马鱼是否发光检测水中是否含EEs。Hind ID-Ncle IBamH IEcoR I13 .如下图为某质粒限制酶酶切图谱。某基因不含图中限制酶识别序列。为使PCR扩增的 该基因与该质粒构建重组质粒,那么扩增的该基因两端需分别引入哪两种限制酶的识别序列 ()注:图中不同限制酶的识别序列及切割形成的黏性末端均不相同。A. Nde I 和 BainH IB. Nde I 和 X。IC. Xba I 和
11、BamH ID. Xba I 和 BamH IE. EcoR I 和 Kpn I答案A 解析 构建重组质粒时,要将目的基因插入到启动子和终止子之间,而且不能破坏启动子、 终止子、复制原点、抗生素抗性基因等部位,故只能选用Nde I和刖mH I切割质粒和含目 的基因的DNA片段,因此在PCR扩增的该基因的两端需分别引入Nde I和84mHi两种限 制酶的识别序列。14 .为了构建重组质粒pZHZ2,可利用限制酶E、F切割目的基因和质粒pZHZl,后用相应 的前连接。以下表达中正确的选项是(不定项X)pZHZlpZHZlpZHZ2A.基因工程的核心就是构建基因表达载体B.质粒pZHZ2上存在RNA
12、聚合酶结合的位点C.重组质粒pZHZ2只能被限制酶G、H切开D.质粒pZHZl、pZHZ2复制时一定会用到DNA聚合酶答案ABD16.以下有关基因工程技术的表达,正确的选项是(不定项X)A.不同的限制酶切割形成的黏性末端一般不同B. PCR反响中周期性的温度设置是特定的,与扩增的目的基因和引物无关C.在构建基因表达载体时通常需要大量的目的基因和载体D.质粒上的目的基因都必须整合到受体细胞的DNA上并表达答案AC解析 限制酶具有专一性,不同的限制酶切割形成的黏性末端一般不同,A正确;PCR反响 中周期性的温度可在一定范围内设置,不是特定的,与扩增的目的基因和引物有关,B错误; 在构建基因表达载体
13、时通常需要大量的目的基因和载体,这样获得基因表达载体的概率更高, C正确;质粒本身也是DNA,也能自我复制,所以进入受体细胞以后,既可以自己进行表达, 也可以整合到体细胞的DNA并表达,D错误。17. (2019衡水市高二期末)研究人员利用小鼠的单倍体ES细胞(只有一个染色体组),成功培 育出转基因小鼠。其主要技术流程如下图,请分析回答以下问题:小鼠单倍体n es细胞小鼠单倍体n es细胞0取活细 L胞的核注射到小 鼠的次级 卵母细胞培养、筛选义重组质粒第一极体细 胞 甲注:I、II、m、W代表四种限制酶,箭头指向的位置为限制酶的切割位点;是氨芾青 霉素抗性基因,是G418抗性基因。利用PCR
14、技术可以扩增目的基因,PCR反响体系中除含缓冲溶液、模板DNA、dNTP(包 含dATP、dCTP、dGTP、dTTP)、引物外,还应含有;引物应选用以下图中的 (填图中的字母)o-目的基因一注;A、B、C、D是引物,箭头是延伸方向。在基因工程操作步骤中,过程称为 o氨年青霉素不能有效杀死小鼠细胞,而一定浓度的G418能有效杀死不具有Ne。的小鼠细胞。结合上图推测,过程选用的2种 限制酶是(填图中的编号),处的培养液应添加(填“氨苇青霉素”或 “G418”)。图中桑意胚需通过 技术移入代孕小鼠子宫内继续发育,进行该操作前需对小鼠进行 处理。答案(1)耐高温的DNA聚合酶 A和D (2)基因表达
15、载体的构建I和U G418 (3)胚胎 移植同期发情(2020.山东高二期中)肆虐全球的新型冠状病毒(COVID19)为有包膜病毒,基因组为单 股正链RNA。基于其特异性的基因组序列,科研工作者研制的新型冠状病毒核酸检测试剂盒 (RT-PCR荧光探针法)为新型冠状病毒感染的肺炎疫情防控提供了快速、精准的检测方案。 RT-PCR荧光探针法通过荧光标记的特异性探针,对PCR产物进行标记跟踪,实时在线监控反响过程,通过仪器和相应的软件分析结果,对待测样品通过检测荧光信号的累积(以Ct 值表示)来确定样本中是否有病毒核酸,其具体操作过程如以下图。请回答以下相关问题:mRNA.=53 cDNA5,3B5
16、3 cDNA5,3B55,3,=15 A3=15A3,5 33A3k5新型冠状病毒(COVID19)的相关蛋白能在宿主细胞中正常表达的理论基础是 该反响体系中,过程需要用到 酶。过程使反响体系中的模板DNA解链为单链的条件是,其作用是破坏了DNA双链分子中的,引物A、B的作用是 o采集新冠肺炎疑似患者的咽部细胞样本提取核酸进行上述RT-PCR过程,每一个扩增出 来的DNA序列,都可与预先加入的一段荧光标记探针结合,产生荧光信号,扩增出来的目 的基因越多,观察到的Ct值就越O答案(1)生物的遗传物质都是核酸,具有相似的组成成分和结构;遗传信息的传递都遵循中 心法那么(都遵循碱基互补配对原那么),
17、所有生物共用一套密码子(2)逆转录加热至90 以上 氢键 定位目的基因的位置,与模板链结合并为子链的延伸提供起点 大循环的次数)。鉴定:采用琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR产物。仪器:PCR扩增仪。在获得转基因产品的过程中,还可以通过构建基因文库来获取目的基因。辨析易错易混练前清障(l)PCR反响中温度的周期性改变是为了 DNA聚合酶催化不同的反响()用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列()(3)PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶()(4)PCR技术中,DNA模板链上碱基G和C的比例越高,DNA变性解链的温度就越高()答案(1)X (2)J (3)X (4)7r思考延伸拓
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