基因工程的基本操作程序高等教育生物学_高等教育-生物学.pdf

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1、课题 基因工程的基本操作程序 学习目标：简述基因工程的原理和技术。理解基因操作的工具和基本程序及应用。学习重点和难点：重点：提取目的基因的方法。难点：目的基因导入受体细胞的途径。自学测评：基因工程的基本操作程序主要包括 4 个步骤：目的基因的 ；的构建；将目的基因 ；目的基因的 。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

2、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 PCR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。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=（n 为扩增循环的次数）（3）化学方法人工合成：基因较 ，核苷酸序列 。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+。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、标记基因：受体细胞是否含有目的基

3、因。5、表达载体的功能：使目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。6、不同的受体细胞及目的基因导入受体细胞的方法 ，基因表达载体的构建上也会有所差别。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:是 植物中常用的一种基因转

4、化方法，但是成本较高。（3）花粉管通道法 2将目的基因导入动物细胞（1）方法：。（2）操作程序：目的基因表达载体 取 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。四、目的基因的检测与鉴定 合作探究、精讲点拨：探究一 目的基因的获取 1、基因文库 文库 文库2原核细胞和真核细胞的基因结构 （1）原核细胞的基因结构 （2）真核细胞的基因结构 技术 原理：前提：一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一

5、序列合成 条件：、过程：a变性（）：目的基因 DNA 受热变性后接连为单链 b退火（）：与单链相应互补序列结合 c延伸（）：在 的作用下进行延伸 Taq酶的特点是 。类型 步骤 检测内容 方法 结果显示 水平检测 第一步 目的基因是否进入受体细胞 是否成功显示出杂交带 第二步 目的基因是否转录出 mRNA 是否成功显示出杂交带 第三步 目的基因是否翻译出蛋白质 是否成功显示出杂交带 水平鉴定 PCR 扩增技术与 DNA 复制的比较 PCR技术 DNA 复制 相同点 原理 DNA复制(碱基互补配对)不 同 点 解旋方式 DNA 在 条件下变性解旋 催化 场所 复制(PCR扩增仪)主要在 内 酶

6、酶 细胞内含有的 能量 结果 在短时间内形成大量的 形成整个 探究二 基因表达载体的构建 用一定的_切割质粒，使其出现一个切口，露出_。用_ _切断目的基因，使其产生_。将切下的目的基因片段插入质粒的_ _处，再加入适量_ _，形成了一个重组 DNA 分子（重组质粒）探究三 目的基因导入受体细胞-转化 细胞类型 常用方法 转化过程 植物细胞 将目的基因插入 Ti 质粒的 T-DNA 上转入农杆菌导入植物细胞整合到受体细胞的 DNA 上表达 动物细胞 将含有目的基因的表达载体提纯取卵（受精卵）显微注射早期胚胎培养胚胎移植发育成为具有新性状的动物 微生物 用Ca2+处理细胞感受态细胞重组表达载体

7、DNA 分子与感受态细胞混合 感受态细胞吸收 DNA 分子 探究四 目的基因的检测与鉴定检查是否成功 问题 1:受体细胞摄入 DNA 分子后就说明目的基因完成了表达吗 问题 2试分析真核生物的基因导入细菌细胞后，不能正常发挥功效的可能原因有哪些 拓展提高、达标测评：1下列正确表示基因操作“四部曲”的是 （）A 提取目的基因目的基因导入受体细胞基因表达载体的构建目的基因的检测和鉴定 B 目的基因的检测和鉴定提取目的基因基因表达载体的构建目的基因导入受体细胞 C 提取目的基因基因表达载体的构建目的基因导入受体细胞目的基因的检测和鉴定 D 基因表达载体的构建提取目的基因目的基因导入受体细胞目的基因的

8、检测和鉴定 2下列不属于获得目的基因的方法的是 （）A利用 DNA 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 3PCR技术扩增 DNA，需要的条件是 （）目的基因 高温 四种脱氧核苷酸 DNA 聚合酶等 mRNA 核糖体 A B C D 4根据 mRNA 的信息推出获取目的基因的方法是 （）A用 DNA 探针测出目的基因 B用 mRNA 探针测出目的基因 C用 mRNA 反转录形成目的基因 D 用 PCR技术扩增 mRNA 5在已知某小片段基因碱基序列的情况下，获得该基因的最佳方法是 （）A用 mRNA 为模板逆转录合成

9、 DNA B以 4 种脱氧核苷酸为原料人工合成 C由蛋白质的氨基酸序列推测 mRNA D将供体 DNA 片段转入受体细胞中，再进一步筛选 6、在基因工程中，把选出的目的基因（共 1000 个脱氧核苷酸对，其中腺嘌岭脱氧核苷酸是460 个）放入 DNA 扩增仪中扩增 4 代，那么，在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是()个 个 个 个 7下列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将切下的目的基因的片段插入到质粒切口处 D将重组 DNA 导入受体细胞中进行扩增 8下列哪项不是基因表达载体的组成成分 （）A启动子

10、B终止密码子 C标记基因 D复制原点 9.在基因表达载体的构建中，所需要的酶是 （）限制酶 DNA 连接酶 解旋酶 DNA 聚合酶 A B C D 10植物学家在培育抗虫棉时，对目的基因作适当修饰，使目的基因在棉花植株的整个生长发育期都表达，以防止害虫侵害，这种对目的基因所作的修饰发生在（）A终止子 B引物 C标记基因 D启动子 11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花粉管通道法 12在基因工程操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的是 （）A人工合成目的基因 B目的基因与载体结合 C将目的基因导入受体细胞 D目的基因的检测与鉴定 13将目

11、的基因导入微生物细胞之前，要用 Ca2+处理细胞，处理过的细胞叫（）A感受态细胞 B 敏感性细胞 C 吸收性细胞 D 接受细胞 14农杆菌转化法转移目的基因进入受体细胞，目的基因的最终位置是 （）ATi 质粒上 B 受体细胞染色体上 C 裸露细胞核中 D 存在细胞质中 15目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过鉴定和检测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是 （）检测受体细胞是否有目的基因 检测受体细胞是否有致病基因 检测目的基因是否转录 mRNA 检测目的基因是否翻译蛋白质 A B C D 16要检测目的基因是否成功地插入了受体 DNA中，需要用基因探针，基因探

12、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目的基因 C合成-球蛋白的 DNA D合成苯丙羟化酶的 DNA 片段 17（多选）用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述正确的是（）A常用相同的限制性核酸内切酶处理目的基因和质粒 BDNA 连接酶和 RNA 聚合酶是构建重组质粒必须的工具酶 C可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒 D导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达 18（多选）我国科学家运用基因工程技术将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞并成功表达，培育出了抗虫棉。下列叙述正确的是 （）A基因非编码区对于抗虫基因在棉花细胞中的表达不可缺

13、少 B重组 DNA 分子中增加一个碱基对，可能导致毒蛋白的毒性丧失 C抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递至近缘作物，从而造成基因污染 D转基因棉花是否具有抗虫特性是可以通过检测棉花对抗生素抗性来确定的 19（多选）科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎内含有人奶主要蛋白。以下有关该基因工程的叙述，正确的是 ()A采用反转录的方法得到目的基因有内含子 B基因非编码区对于目的基因在块茎中表达是不可缺少的 C马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞 D用同一种限制性内切酶，分别处理质粒和含目的基因的 DNA，可产生黏性末端而形成重组 DNA 分子 20人体受到病毒刺激后可以产生干扰素.干扰素分为三类.1980

14、年生物学家成功地破译了干扰素的全部遗传信息.并运用插入质粒的方法.用大肠杆菌生产.得到的干扰素可以用于治疗肝炎和肿瘤.回答下列问题:(1)上述材料中涉及到的现代生物技术有 .(2)人体中能合成干扰素的细胞是 ，合成的场所是细胞中的 .(3)在利用大肠杆菌生产干扰素过程中，目的基因是 ，所用的运载体是 (4)目的基因在大肠杆菌中表达时必须经过 和 过程.21资料显示，近十年来，PCR技术（DNA 聚合酶链式反应技术）成为分子生物实验的一种常规手段，其原理是利用 DNA 半保留复制的特性，在试管中进行 DNA 的人工复制（如下图），在很短的时间内，将 DNA 扩增几百万倍甚至几十亿倍，使分子生物实

15、验所需的遗传物质不再受限于活的生物体。请据图回答：（1）加热至 94的目的是使 DNA样品中的_键断裂，该过程在生物体细胞内是通过_酶的作用完成的。分析可知新合成 DNA分子中 A=T，C=G，这说明 DNA分子的合成遵循_。（2）与细胞内 DNA复制相比，PCR技术所需要的 DNA聚合酶的最适温度比较_（高、低）。（3）通过 PCR技术使 DNA分子大量复制时，若将一个用15N标记的模板 DNA分子(第一代)放入试管中，以14N标记的脱氧核苷酸为原料，连续复制到第五代时，含15N标记的 DNA 分子单链数占全部 DNA 总单链数的比例为 。（4）PCR技术不仅为遗传病的诊断带来了便利，而且改

16、进了检测细菌和病毒的方法。若要检测一个人是否感染了艾滋病病毒，你认为可以用 PCR扩增血液中的（）A白细胞 DNA B病毒蛋白质 C血浆抗体 D病毒核酸 22下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，请回答下列问题：（1）一个图 1 所示的质粒经 Sma切割前后，分别含有 个游离的磷酸基团。（2）若对图中质粒进行改造，插入的 Sma酶切位点越多，其热稳定性越 。（3）用图中的质粒和外源 DNA 构建重组质粒，不能使用 Sm a切割，原因是 。（4）与只使用 EcoR I 相比较，使用 BamH 和 Hind 两种限制酶同时处理质粒、外源 DNA的优点在于可以防止 。（5）为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入 酶。（6）重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了 。（7）为了从 cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在 的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。