当前位置：文档之家 › [K12学习]2018版高中生物 第1章 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序学案 新人教版选修3

[K12学习]2018版高中生物 第1章 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序学案 新人教版选修3

  • 格式：doc
  • 大小：296.00 KB
  • 文档页数：10

下载文档原格式

  / 10

合集下载

高中生物专题1基因工程1.2基因工程的基本操作程序新人教版选修3

高中生物专题1基因工程1.2基因工程的基本操作程序新人教版选修3
4．检测目的基因是否导入受体细胞常用 DNA 分子 杂交技术；检测是否转录，常用分子杂交技术；检测是 否翻译，常用抗原一抗体杂交技术。
一、基因工程的基本操作程序 目的基因 的获取→ 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 检测与义 ： 将 含 有 某 种 生 物 不 同 基 因 的 许

2．导入动物细胞 (1)常用方法： 显微注射 技术。 (2)受体细胞： 受精卵 。 3．导入微生物细胞 (1)方法：感受态细胞法，即用 Ca2＋ 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(这种细胞称为 感受态细胞 )。 (2)常用原核生物作为受体细胞的原因：繁殖快、多为单细 胞、遗传物质相对 较少 等。
1．2
基因工程的基本操作程序
1.基因表达载体的构建是基因工程的核心，一个基因 表达载体的组成，除了目的基因外，还必须有启动子、 终止子以及标记基因等。
2．将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化 法、基因枪法和花粉管通道法。
3．将目的基因导入动物细胞常用显微注射技术，导 入微生物细胞常用感受态细胞法(Ca2＋处理法)。
解析：目的基因的分子检测包括三个方面：①检测转 基因生物的 DNA 上是否插入了目的基因，方法是采 用 DNA 分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出 了相应的 mRNA，方法也是使用基因探针与之杂交； ③检测目的基因是否翻译成了相应的蛋白质，常用的 方法是抗原－抗体杂交。
答案：C
核心要点一 目的基因的获取与基因表达载体的构建 1．获取目的基因方法的比较
解析：由于受体细胞有植物、动物和微生物之分，以及目的基 因导入受体细胞的方式不同，所以基因表达载体的构建也会有 所差别，不可能千篇一律。
答案：选 B

高中生物 第一章 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序学案新人教版选修3

高中生物 第一章 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序学案新人教版选修3

高中生物第一章基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序学案新人教版选修31、2 基因工程的基本操作程序教学内容基因工程的基本操作程序教师个案学生笔记学习目标1、基因工程原理及基本操作程序。

(重点)2、获取目的基因的途径及基因表达载体的模式结构。

3、目的基因导入受体细胞的方法、检测与鉴定目的基因的方法。

(重点)学习重点1、基因工程原理及基本操作程序。

2、目的基因导入受体细胞的方法、检测与鉴定目的基因的方法学习难点1、基因工程原理及基本操作程序。

2、目的基因导入受体细胞的方法、检测与鉴定目的基因的方法学习方法自主探究学习过程学习过程一、探究新知一：基因工程的第一步目的基因的获取1、目的基因：主要是指___________________的基因，也可以是_________________。

2、获取方法：(1)从基因文库中获取：①基因文库的含义：将含有某种生物不同基因的许多______________ __，导入__________ 的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因。

②基因文库的类型：a、__________________：含有一种生物所有的基因；b、____________：含有一种生物的一部分基因，如____________(2)利用PCR技术扩增目的基因：①含义：PCR是______________的缩写。

它是一项在生物体外_______________的核酸合成技术。

②原理：__________。

③前提条件：____________，是根据已知目的基因的核苷酸序列合成的。

④条件：DNA模板(上有目的基因)、引物、能量、______________和4种脱氧核苷酸。

⑤扩增过程：变性→复性→延伸→循环。

⑥结果：每次循环后目的基因的量增加一倍，即呈____________形式扩增。

(3) 人工合成法：①条件：基因比较小，___________已知。

②方法：通过 ____________用化学方法直接人工合成。

【配套K12】[学习]2018版高中生物 第1章 基因工程 1.1 DNA重组技术的基本工具学案 新

【配套K12】[学习]2018版高中生物 第1章 基因工程 1.1 DNA重组技术的基本工具学案 新

1．1 DNA重组技术的基本工具1．了解基因工程的概念、诞生及发展。

2．掌握限制酶及DNA连接酶的种类及作用。

(重、难点)3．理解运载体的种类及应具备的条件。

(难点)1．基因工程的概念(1)操作场所：生物体外。

(2)操作技术：DNA重组和转基因等技术。

(3)操作结果：赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

(4)操作水平：DNA分子水平。

2．基因工程的诞生与发展(连线)①DNA是遗传物质的证明②基因转移载体的发现③工具酶的发现 A.基础理论④遗传密码的破译⑤DNA体外重组的实现⑥重组DNA表达实验的成功⑦PCR技术的发明 B.技术支持⑧DNA双螺旋结构和中心法则的确立提示：①④⑧—A ②③⑤⑥⑦—B3．限制性核酸内切酶——“分子手术刀”(1)来源：主要来自原核生物。

(2)种类：约4 000种。

(3)特点：具有专一性，表现在两个方面：①识别——双链DNA分子的某种特定核苷酸序列。

②切割——特定核苷酸序列中的特定位点。

(4)作用：断裂特定的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。

(5)结果：产生黏性末端或平末端。

4．DNA 连接酶——“分子缝合针”[合作探讨]探讨1：与其他生物变异相比，基因工程所导致的变异有何特点？提示：变异一般是不定向的，但基因工程使生物产生新的性状变异却是定向的，是按照人们的实际需要进行的有目的的改造。

探讨2：氢键的断裂与重新形成与限制酶和DNA 连接酶是否有关？提示：氢键是分子间作用力，其断裂与重新形成均与限制酶和DNA 连接酶无关。

探讨3：限制酶和DNA 解旋酶的作用部位有什么不同？提示：限制酶作用于两个核苷酸之间的磷酸二酯键，DNA 解旋酶作用于碱基对的两个碱基之间的氢键。

探讨4：只有DNA 连接酶才能连接形成磷酸二酯键吗？ 提示：DNA 聚合酶也能形成。

[思维升华]1．DNA 连接酶与限制性核酸内切酶的比较 (1)区别2．DNA 连接酶与DNA 聚合酶的比较1．下表所示为常用的限制酶及其识别序列和切割位点，由此推断以下说法，正确的是( )【导学号：72240000】注：Y A ．限制酶切割后不一定形成黏性末端 B ．限制酶的切割位点一定在识别序列的内部 C ．不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端 D ．一种限制酶一定只能识别一种核苷酸序列【解析】 由表中信息可知，Hind Ⅱ能识别4种不同的核苷酸序列；Sau 3A Ⅰ酶的切割位点在识别序列的外部；Bam H Ⅰ酶与Sau 3A Ⅰ酶切割后能形成相同的黏性末端；Sma Ⅰ酶切割后产生的是平末端。

高中生物 专题一 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序课件 新人教版选修3

高中生物 专题一 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序课件 新人教版选修3

1.．2 2基因基工因程工的程基的本基操本作操程作序程序
5
③人工合成法：如果基因比较小， 核苷酸序列 又 已 知 ， 可借助 DNA合成仪 用化学方法直接人工合成。
1.．2 2基因基工因程工的程基的本基操本作操程作序程序
6
二、基因表达载体的构建(阅读P11)
1.基因表达载体的功能 使目的基因在受体细胞中 稳定存在 ，并且可以遗传给下一代， 使目的基因能够表达 和发挥作用。
1.．2 2基因基工因程工的程基的本基操本作操程作序程序
13(5)一种生物的cDNA可以有许多种，但基因组只有一种。
(√)
(6)基因表达载体中需要含有起始密码、终止密码、目的基因、标
记基因。( × ) (7)常用卵细胞作为动物的受体细胞。( × )
(8)检测转基因生物的染色体上是否插入了目的基因是目的基因能
2.基因表达载体的构成
启动子
首端
RNA聚合酶 转录
终止子 标记
尾端 RNA聚合酶
转录 目的基因
1.．2 2基因基工因程工的程基的本基操本作操程作序程序
7
3.基因表达载体的构建过程 一般用同一种 限制 酶分别切割载体和目的基因，再用 DNA连接 酶把两者连接。
1.．2 2基因基工因程工的程基的本基操本作操程作序程序
8
三、将目的基因导入受体细胞(阅读P11－13)
1.转化的概念 目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的
过程。
2.转化的方法
(1)导入植物细胞 ① 农杆菌转化 法：将目的基因导入双子叶植物和祼子植物。 ② 基因枪 法：将目的基因导入单子叶植物常用的方法。 ③ 花粉管通道 法：我国科学家独创的一种方法。
重点难点，个个击破 PCR技术扩增 人工合成

2018-2019学年高中生物 专题1 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序优质课件 新人教版选

2018-2019学年高中生物 专题1 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序优质课件 新人教版选

需控制温度，在 较高温度下进行
合成的对象
DNA分子 DNA片段或基因
联系
①模板：均需要脱氧核苷酸链作为 模板进行物质合成； ②原料：均为四种脱氧核苷酸； ③酶：均需要DNA聚合酶进行催 化； ④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
(1)真核细胞的基因编码区含有不能表达的 内含子，因此，不能直接用于基因的扩增和表达。获得真 核细胞中目的基因时，一般用人工合成的方法。
(4)PCR 扩增时，退火温度的设定是成败的关键。退 火温度过高会破坏____________的碱基配对。退火温度的 设定与引物长度、碱基组成有关，长度相同但 ____________的引物需要设定更高的退火温度。
(5)如果 PCR 反应得不到任何扩增产物，则可以采取 的改进措施有________(填序号：①升高退火温度 ②降 低退火温度 ③重新设计引物)。
[典例❶] 为从根本上解决水稻中的高植酸问题，可 将植酸酶基因导入水稻，培育低植酸转基因水稻品种。 下图是获取植酸酶基因的流程。据图回答下列问题：
(1)B 过程需要的中分离外，还 可以分别利用图中________和________为模板直接进行 PCR 扩增，该过程中所用酶的显著特点是________。
解析：B 过程是以 RNA 为模板合成 DNA 的反转录 过程，需要的酶 cDNA 为模板直接进行 PCR 扩增，该过程中所用酶的显著特点 是耐高温。
答案：(1)反转录酶 (2)大于 (3)DNA cDNA 耐 高温
4．目的基因导入双子叶植物一般采用农杆菌转化 法。(√)
5．基因工程常用的受体细胞都是动植物的体细胞。 (×)
6．基因工程是否成功需进行个体生物学水平上的鉴 定。(√)

高中生物专题1基因工程2基因工程的基本操作程序课件新人教版选修1

高中生物专题1基因工程2基因工程的基本操作程序课件新人教版选修1

(2)植物基因工程常用的受体细胞为什么可以是体细胞, 而动物基因工程一般只用受精卵? 提示:植物体细胞的全能性较高,可经植物组织培养过 程形成完整植物体,因此受体细胞可以是体细胞;动物 体细胞的全能性受到严格限制,因此动物基因工程中的 受体细胞一般只用受精卵。
【探究训练】 1.如图为基因表达载体模式图,下列相关叙述正确的是
终止子 位于_A___分子上
终止密码子
位于_____分子 上
作用 R__N_A_聚__合__酶__识别结合位点, 启动转录过程
翻译 决定_转__录__的开始 决定_翻__译__的结束
决定_____的结束
2.将目的基因导入受体细胞: (1)在用土壤农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞 的过程中,一定要将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上, 原因是T_i_质__粒_上__的__T_-_D_N_A_也__称__为__可__转_移__D__N_A_,_可_转__移__至_____ _受_体__细__胞__,并__且__整__合__到_受__体__细__胞__染_色__体__的__D_N_A__上_____。
【补偿训练】 1.获取目的基因的方法有多种,下列不属于目的接从细胞质中获取 D.利用PCR技术扩增
【解析】选C。获取目方法直接人工合成。细胞质中不能获取目的基因。
②为什么不能将目的基因插入载体的标记基因中? 提示:标记基因用于鉴定受体细胞是否成功导入目的基 因,以便将含目的基因的细胞筛选出来,若有目的基因 插入,则标记基因被破坏,无法进一步筛选。
(3)启动子、终止子与起始密码子、终止密码子的
区别。
D位N 置
启动子 位于_mA_R__N分子上 DN
起始密码子 位上于_AmA_R__N_分子
【解题指南】解答本题的关键在于:

高中生物专题1基因工程12基因工程的基本操作程序专题课件新人教选修3

高中生物专题1基因工程12基因工程的基本操作程序专题课件新人教选修3
(2)终止子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端，能使 转录在所需位置停下来。
(3)标记基因的作用：为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从 而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素 基因。
? 3.基因表达载体的构建过程
以质粒作为运载体：
载体 (质粒 ) 限制性核酸内切酶
DNA生物某个时期的mRNA
逆转录
cDNA与载体连接导入大小 基因中启动子 基因中内含子 基因多少 物种间的基因交流
受体菌群体 小 无 无
5' 5'
3'
3'
3'
3'
5' 5'
引物结合到互补DNA链
Taq酶从引物起始 进行互补链的合成
延伸方向：从5&#PCR技术的比较
细胞内DNA复制
PCR技术
不 场所
主要在细胞核内
生物体外
同
点 解旋 在解旋酶作用下，边解旋边复制 不需解旋酶。高温(90℃~95℃)解旋，
? 3.将目的基因导入动物细胞
(1)常用方法：显微注射技术。 (2)操作程序：将含有目的基因的表达载体提纯→取卵(受精卵)→显微注射→ 移植到雌性动物的输卵管或子宫内发育 →获得具有新性状的动物
? 4.将目的基因导入微生物
(1)原核生物的特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质少等。 (2)转化过程：Ca2+处理细胞→感受态细胞→重组表达载体DNA分子与感受态 细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子
鸟枪法：供体的DNA切成许多DNA片段，连入载 体导入受体细胞，根据性状筛选目的基
因 反转录法：mRNA→单链DNA→双链DNA
人工合成(真核细胞)
根据已知氨基酸序列合成DNA 方法：氨基酸序列推测mRNA序列，mRNA 序

2018生物选修3课件：1.2 基因工程的基本操作程序

2018生物选修3课件：1.2 基因工程的基本操作程序

1．思考基因表达载体的构建需要哪些工具酶。 提示：限制酶、DNA 连接酶。 2．结合教材 P13 资料卡分析，用花粉管通道法导入 受体细胞的目的基因是否需要和载体结合？试分析原 因。 提示：需要。因为目的基因只有和载体结合成基因 表达载体才容易在受体细胞中稳定维持和表达。
3．为什么动物的体细胞不能作为受体细胞？ 提示：动物体细胞全能性受到限制，不能发育为一 个新个体。 4．从细胞器的功能上分析，若通过基因工程生产人 的糖蛋白，可以用大肠杆菌作受体细胞吗？ 提示：不可以。糖蛋白上的糖链是在内质网和高尔 基复合体上加工完成的，而内质网和高尔基复合体存在 于真核细胞中，大肠杆菌是原核生物，细胞中不含有这 两种细胞器。
[思路点拨]
[解析] 分析该是逆转录酶；A、 C 过程虽然都能获得含目的基因的菌株，但 C 中无内含子对应 的序列，所以不可以使用同一种探 cDNA 为模板直接进行 PCR 扩增，该过程中所用酶的显著特 点是耐高温。
1.2
基因工程的基本操作程序
目的基因的获取
[自读教材·夯基础]
1．目的基因 (1)主要是指 编码蛋白质 的基因。 (2)也可以是一些具有 调控作用 的物不同基因的许多 _D__N_A__片__段___，导入 受体菌 的群体中储存，各个受体菌分 别含有这种生物的不同的基因。 ②
(4)EcoRⅠ和 BamHⅠ
(1)切割目的基因和载体时并非只能用一种酶，但 无论用几种酶，一般都用相同种类的酶切割目的基因和 载体。
(2)启动子≠起始密码，终止子≠终止密码。 启动子和终止子位于基因结构的非编码区，起始密 码和终止密码位于 mRNA 上。
目的基因的导入和检测
[例 3] 农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，能在自然 条件下感染植物，因而在植物基因工程中得到了广泛的运用。 下面是农杆菌转化法的示意图，试回答下列问题：

专题1基因工程_1[1].2基因工程的基本操作程序PPT幻灯片

专题1基因工程_1[1].2基因工程的基本操作程序PPT幻灯片
导入受体细胞的方法 主要 是借鉴细菌或病毒侵染细胞的 途径，且因受体细胞的不同而不同。
（一）导入植物细胞
1.农杆菌转化法 （适用于双子叶植物和裸子植物）
2.其他方法（见教材P12“生物技术资料卡”）
（1）基因枪法 适用于单子叶植物 （2）花粉管通道法
（二）导入动物细胞
含目的基因 显微 的表达载体 注射
用同位素标记的 目的基因片段杂交
显出 杂交带
（表明目的基因已转录出了mRNA）
检测DNA利用的是DNA与DNA杂交，检测 mRNA利用的是DNA与mRNA杂交。
3. 检测目的基因是否翻译出蛋白质
抗原—抗体杂交技术
提取受体生 物的蛋白质
与相应抗体杂交 显 出 杂交带
（表明目的基因已形成蛋白质产品）
（二）个体水平
蛋白质的氨 推
mRAN 推 基因DNA的 合
基酸顺序 测 核苷酸序列 测 核苷酸序列 成
目的 基因
DNA合成仪
二、基因表达载体的构建
用限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的 基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的 黏性末端互补配对后，在连接酶的作用下连接形成重 组DNA分子，即基因表达载体。
常用的检测手段主要从分子水平和个体水平 进行。
（一）分子水平
分子杂交技术
1. 检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因
提取受体生 物全部DNA
适当限制 酶切割
用同位素标记的
DNA片段
目的基因片段杂交
显出 杂交带
（表明目的基因已插入）
2. 检测目的基因是否转录出了mRNA
提取受体生 物的mRNA
例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症状， 说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃 后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。

2018版高中生物人教版选修3课件：1.2 基因工程的基本操作程序

2018版高中生物人教版选修3课件：1.2 基因工程的基本操作程序

HONGNANJUJIAO
D典例透析
IANLITOUXI
2.构建过程
特别提醒不同基因可以拼接的原因:不同生物的基因具有相同的 结构和化学组成,都是双螺旋结构,都由四种脱氧核糖核苷酸组成; 都遵循碱基互补配对原则,即A—T、G—C。
-11-
1.2 基因工程的基本操作程序
一 二 三 四
目标导航
Z 知识梳理 Z重难聚焦
-3-
1.2 基因工程的基本操作程序
一 二 三 四
目标导航
Z 知识梳理 Z重难聚焦
HISHISHULI
HONGNANJUJIAO
D典例透析
IANLITOUXI
2.利用PCR技术扩增目的基因 (1)PCR的含义:一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成 技术。 (2)目的:短时间内大量扩增目的基因。 (3)原理:DNA双链复制。 (4)过程 第一步,加热至90~95 ℃,DNA解链为单链。 第二步,冷却至55~60 ℃,引物与两条单链DNA相应互补序列结合。 第三步,加热至70~75 ℃,热稳定DNA聚合酶(Taq酶)从引物起始 进行互补链的合成。 如此重复循环多次。 (5)特点:指数形式扩增。
HISHISHULI
HONGNANJUJIAO
D典例透析
IANLITOUXI
3.几点说明 (1)基因表达载体≠载体:基因表达载体与载体相比增加了目的基 因。 (2)目的基因的插入位点不是随意的:基因表达需要启动子与终止 子的调控,所以目的基因应插入启动子与终止子之间的部位,若目 的基因插入到启动子内部,启动子将失去原功能。 (3)启动子≠起始密码子,终止子≠终止密码子:启动子和终止子位 于DNA片段上,分别控制转录过程的启动和终止;起始密码子和终 止密码子位于mRNA上,分别控制翻译的启动和终止。 (4)切割目的基因和载体并非只能用同一种限制酶。如果用两种 不同限制酶切割后形成的黏性末端相同,在DNA连接酶的作用下目 的基因与载体也可以连接起来。

高中生物选修1.2基因工程的基本操作程序

高中生物选修1.2基因工程的基本操作程序

步骤三：目的基因导入受体细胞---转化 步骤三：目的基因导入受体细胞---转化
目的基因进入受体细胞内， 目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达 的过程，称为转化。 的过程，称为转化。
• 常用的受体细胞： 常用的受体细胞： 有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、 有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、 酵母菌和动植物细胞等。 酵母菌和动植物细胞等。 • 将目的基因导入受体细胞的原理 借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。 借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
①直接导入法有电击、显微注射、直接吸收、基因枪等 直接导入法有电击、显微注射、直接吸收、 方法。 方法。
（1）电击法：借助电击仪高压脉冲把目的基因打入宿主细胞。 电击法：借助电击仪高压脉冲把目的基因打入宿主细胞。 显微注射法： （2）显微注射法：利用微量注射器在显微镜下直接把目的基因注 入宿主细胞。 入宿主细胞。 直接吸收法：把目的基因和宿主细胞混在一起，让其吸收。 （3）直接吸收法：把目的基因和宿主细胞混在一起，让其吸收。 基因枪法：在金属微粒上涂一层目的基因， （4）基因枪法：在金属微粒上涂一层目的基因，然后发射到宿主 细胞中。 细胞中。
真核细胞的基因结构
与原核细胞比较，真核细胞基因结构的主要特点是： 与原核细胞比较，真核细胞基因结构的主要特点是： 编码区是间隔的、不连续的。也就是说， 编码区是间隔的、不连续的。也就是说，能够编码 蛋白质的序列被不能够编码蛋白质的序列分隔开来， 蛋白质的序列被不能够编码蛋白质的序列分隔开来，成 为一种断裂的形式。 为一种断裂的形式。 其中，能够编码蛋白质的序列叫做外显子 外显子， 其中，能够编码蛋白质的序列叫做外显子，一般不 内含子。 能够编码蛋白质的序列叫做内含子 能够编码蛋将某种生物体内的DNA全部提取出来，选用适当的限制酶， 全部提取出来，选用适当的限制酶， 将某种生物体内的 全部提取出来 切成一定范围大小的DNA片段，然后，将这些 片段， 将DNA切成一定范围大小的 切成一定范围大小的 片段 然后，将这些DNA 片段分别与载体连接起来，导入受体菌的群体中储存， 片段分别与载体连接起来，导入受体菌的群体中储存，每个 受体菌都含有了一段不同的DNA片段。也就是说，这个群体 片段。 受体菌都含有了一段不同的 片段 也就是说， 包含了A 反转录产生的 如果用某种生物发育的某个时期的 多种互补DNA（也叫 多种互补 （也叫cDNA）片段，与载体连接后储存在一个 ）片段， 受体菌群中，那么，这个受体菌群体就叫做这种生物的cDNA 受体菌群中知的氨基酸序列合成DNA法(化学合成) ： 根据已知的氨基酸序列合成DNA法 化学合成)

高中生物 第一章 基因工程 1_2 基因工程的基本操作程序课件 新人教版选修31

高中生物 第一章 基因工程 1_2 基因工程的基本操作程序课件 新人教版选修31

三、基因工程操作程序：
• 4.第四步：目的基因的检测与鉴定 • （1）内容：
• ①检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的 基因（关键） • ②检测目的基因是否转录出了mRNA
• ③检测目的基因是否翻译成蛋白质 • （2）常用的技术： • ①DNA分子杂交技术－－DNA与DNA杂交 • ②分子杂交技术－－DNA与RNA杂交
• ②用同种限制酶切断目的基因，产生相同的黏性 末端； • ③将切下的目的基因片段，插入到质粒的切口处， 再加入适量DNA连接酶，使两者结合成重组质粒。
三、基因工程操作程序：
• （3）基因表达载体的组成：
外源DNA分子的有效片段。 • ①目的基因：
一段有特殊结构的DNA片段，位于基因首 • ②启动子：技术扩增目的基因 • C.反转录法 • D.通过DNA合成仪利用化学方法人工合成
三、基因工程操作程序：
• 2.第二步：基因表达载体的构建（核心） • （1）目的：P11 • （2）以质粒为载体，将目的基因与质粒结合的 步骤：
• ①用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个有黏 性末端的切口；
三、基因工程操作程序：
• 1.第一步扩增目的基因 ③人工合成目的基因 （见《优化》P7） • （3）目的基因的扩增呈指数形式扩增目的基因的方法中需要模板链 是（ ）
端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位， 是负责驱动基因转录出mRNA的。
位于基因尾端，起终止转录的作用。
• ③终止子：
鉴别受体细胞中是否含有目的基因， 从而将含有目的基因的细胞筛选出来。 • ④标记基因：
三、基因工程操作程序：
• 3.第三步：将目的基因导入受体细胞 • （1）概念：目的基因进入受体细胞内，并且在受 体细胞内维持稳定和表达的过程，称为转化。 • （2）常用的转化方法（见《优化》P6）

【K12教育学习资料】2018版高中生物第1章基因工程1.2基因工程的基本操作程序学案新人教版选修3

【K12教育学习资料】2018版高中生物第1章基因工程1.2基因工程的基本操作程序学案新人教版选修3

1．2 基因工程的基本操作程序1．掌握目的基因获取的常见方法。

(难点)2．学会基因表达载体构建的方法和要求。

(重点)3．理解目的基因导入受体细胞的方法。

(重点)4．掌握目的基因检测与鉴定的具体操作。

(重、难点)1．目的基因(1)主要是指编码蛋白质的基因。

(2)一些具有调控作用的因子。

2．获取方法(1)从基因文库中获取①基因组文库：含有一种生物所有的基因。

②部分基因文库：含有一种生物的一部分基因，如cDNA文库。

(2)利用PCR技术扩增目的基因①含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。

②原理：DNA双链复制。

③条件：引物、DNA模板、Taq酶、四种脱氧核苷酸。

④过程。

a．目的基因DNA受热变性后解链为单链(90～95 ℃)。

b．引物与单链相应互补序列结合(55～60 ℃)。

c．在DNA聚合酶作用下进行延伸(70～75 ℃)。

d．重复循环多次。

⑤结果：每次循环后目的基因的量增加一倍，即成指数形式扩增(约为2n)。

(3)人工合成法①条件：基因比较小，核苷酸序列已知。

②方法：通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。

[合作探讨]探讨1：基因组文库和部分基因文库有什么区别？提示：基因组文库包含一种生物的全部基因，部分基因文库只包含一种生物的一部分基因。

探讨2：PCR过程中需要解旋酶吗？所需要的DNA聚合酶应具有什么特点？提示：PCR过程中，DNA双链解开是在高温下完成的，不需要解旋酶；由于PCR过程温度较高，所以需要能耐高温的DNA聚合酶。

探讨3：什么样的基因适合用DNA合成仪直接人工合成？提示：基因比较小，且核苷酸序列已知。

[思维升华]1．目的基因获取方法的选择(1)如果不知道目的基因的核苷酸序列，可以通过构建基因文库的方法，即通过用受体菌储存并扩增目的基因后，从基因文库中去获取目的基因。

(2)如果知道目的基因的核苷酸序列，而且基因比较小，可以通过DNA合成仪利用化学方法人工合成。

(3)如果只知道扩增目的基因的两端的核苷酸序列，而且基因又比较大，则可以通过PCR 技术扩增目的基因。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

1．2 基因工程的基本操作程序1．掌握目的基因获取的常见方法。

(难点)2．学会基因表达载体构建的方法和要求。

(重点)3．理解目的基因导入受体细胞的方法。

(重点)4．掌握目的基因检测与鉴定的具体操作。

(重、难点)1．目的基因(1)主要是指编码蛋白质的基因。

(2)一些具有调控作用的因子。

2．获取方法(1)从基因文库中获取①基因组文库：含有一种生物所有的基因。

②部分基因文库：含有一种生物的一部分基因，如cDNA文库。

(2)利用PCR技术扩增目的基因①含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。

②原理：DNA双链复制。

③条件：引物、DNA模板、Taq酶、四种脱氧核苷酸。

④过程。

a．目的基因DNA受热变性后解链为单链(90～95 ℃)。

b．引物与单链相应互补序列结合(55～60 ℃)。

c．在DNA聚合酶作用下进行延伸(70～75 ℃)。

d．重复循环多次。

⑤结果：每次循环后目的基因的量增加一倍，即成指数形式扩增(约为2n)。

(3)人工合成法①条件：基因比较小，核苷酸序列已知。

②方法：通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。

[合作探讨]探讨1：基因组文库和部分基因文库有什么区别？提示：基因组文库包含一种生物的全部基因，部分基因文库只包含一种生物的一部分基因。

探讨2：PCR过程中需要解旋酶吗？所需要的DNA聚合酶应具有什么特点？提示：PCR过程中，DNA双链解开是在高温下完成的，不需要解旋酶；由于PCR过程温度较高，所以需要能耐高温的DNA聚合酶。

探讨3：什么样的基因适合用DNA合成仪直接人工合成？提示：基因比较小，且核苷酸序列已知。

[思维升华]1．目的基因获取方法的选择(1)如果不知道目的基因的核苷酸序列，可以通过构建基因文库的方法，即通过用受体菌储存并扩增目的基因后，从基因文库中去获取目的基因。

(2)如果知道目的基因的核苷酸序列，而且基因比较小，可以通过DNA合成仪利用化学方法人工合成。

(3)如果只知道扩增目的基因的两端的核苷酸序列，而且基因又比较大，则可以通过PCR 技术扩增目的基因。

2．目的基因获取过程的比较(1)基因组文库：供体生物→全部DNA→DNA片段→受体菌群→目的基因(2)cDNA文库：供体生物→mRNA→cDNA→受体菌群→目的基因(3)PCR技术：目的基因→大量目的基因(4)人工合成：蛋白质的氨基酸序列→mRNA核苷酸序列→DNA核苷酸序列→目的基因3．PCR技术与DNA复制的比较1．下列获取目的基因的方法中需要模板的是( )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③反转录法④通过DNA合成仪利用化学方法人工合成DNAA．①②③④B．①②③C．②③④D．②③【解析】PCR技术利用的是DNA双链复制原理，即将DNA双链之间的氢键打开，变成单链DNA，作为聚合反应的模板。

反转录法是以目的基因转录成的信使RNA为模板，在反转录酶的作用下，先反转录形成互补的单链DNA，再合成双链DNA。

①④则均不需要模板。

【答案】 D2．下列关于cDNA文库和基因组文库的说法中，不正确的是 ( )【导学号：72240004】A．cDNA文库中的DNA来源于mRNA的反转录过程B．如果某种生物的cDNA文库中的某个基因与该生物的基因组文库中的某个基因控制的性状相同，则这两个基因的结构也完全相同C．cDNA文库中的基因都没有启动子D．一种生物的cDNA文库可以有许多个，但基因组文库只有一个【解析】由于基因转录时只有编码区段才能转录，所以以mRNA反转录成的DNA就只有外显子区段，而缺少内含子和启动子等非编码区段，和原来的基因结构不相同。

【答案】 B(一)基因表达载体的构建——核心1．基因表达载体的组成⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧目的基因启动子⎩⎪⎨⎪⎧位置：基因的首端功能：是RNA 聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA 终止子⎩⎪⎨⎪⎧ 位置：基因的尾端功能：终止转录标记基因：鉴别受体细胞中是否含有 目的基因2．基因表达载体的功能(1)使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代。

(2)使目的基因表达和发挥作用。

(二)将目的基因导入受体细胞1．转化含义：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。

2．转化方法 (1)导入植物细胞 ①最常用方法农杆菌转化法：双子叶植物或裸子植物。

②其他方法a ．基因枪法：单子叶植物。

b ．花粉管通道法。

(2)导入动物细胞①常用方法：显微注射技术。

②常用受体细胞：受精卵。

(3)导入微生物细胞 ①方法a ．用Ca 2＋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(这种细胞称为感受态细胞)。

b ．感受态细胞吸收重组表达载体DNA 分子。

②受体细胞：原核细胞(使用最广泛的是大肠杆菌)。

③原核生物的特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。

[合作探讨]探讨1：用于构建基因表达载体的质粒为什么必须具有启动子和终止子？启动子和终止子与起始密码和终止密码是一回事吗？提示：导入到受体细胞的目的基因的表达需要调控序列，因此在插入目的基因的部位之前需有启动子，之后需有终止子。

不是一回事，启动子和终止子都在DNA上，在遗传信息转录时起作用。

启动子是启动转录的开始，终止子是DNA分子上决定转录停止的一段DNA序列，其组成单位都是脱氧核苷酸。

而起始密码子和终止密码子都是mRNA上三个相邻碱基。

起始密码子决定翻译的开始，终止密码子决定翻译的停止。

探讨2：农杆菌转化法利用了农杆菌的什么特性？提示：农杆菌中的Ti质粒上的T­DNA(可转移的DNA)可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞的染色体DNA上。

探讨3：植物基因工程常用的受体细胞为什么可以是体细胞，而动物基因工程一般只用受精卵？提示：植物体细胞的全能性较高，可经植物组织培养过程形成完整植物体，因此受体细胞可以是体细胞；动物体细胞的全能性受到严格限制，因此动物基因工程中的受体细胞一般只用受精卵。

[思维升华]1．基因表达载体的构建过程将切下的目的基因片段插入质粒的切口处，再加入适量DNA连接酶，形成一个重组DNA 分子(重组质粒)。

构建过程如下图所示：2．将目的基因导入受体细胞的方法比较1．下列关于基因表达载体构建的相关叙述，不正确的是( ) A ．需要限制酶和DNA 连接酶 B ．必须在细胞内进行C ．抗生素抗性基因可作为标记基因D ．启动子位于目的基因的首端【解析】 基因表达载体的构建是指目的基因与载体结合，在此过程中需用同一种限制酶切割目的基因与载体，用DNA 连接酶将相同的末端连接起来；基因表达载体的构建是在细胞外进行的；基因表达载体包括启动子(位于基因首端使转录开始)、终止子、目的基因和标记基因(鉴别受体细胞中是否含有目的基因，如抗生素抗性基因)。

【答案】 B2．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( ) 【导学号：72240005】①将毒素蛋白注射到棉受精卵中②将编码毒素蛋白的DNA 序列，注射到棉受精卵中③将编码毒素蛋白的DNA 序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养④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 ．①②B ．②③C ．③④D ．①④【解析】 本题以抗虫棉培育为材料背景，主要考查基因操作中的第三步——将目的基因导入受体细胞。

导入目的基因必须选择恰当的载体，以保证导入目的基因不被受体细胞降解，并成功地实现复制、转录和翻译。

【答案】 C1．分子水平检测(1)检测转基因生物DNA上是否插入了目的基因。

方法：DNA分子杂交技术。

(2)检测目的基因是否转录出mRNA。

方法：分子杂交技术。

(3)检测目的基因是否翻译成蛋白质。

方法：抗原—抗体杂交技术。

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。

[合作探讨]探讨1：目的基因能否在真核生物中稳定遗传的关键是什么？如何检测？提示：目的基因是否插入受体细胞的染色体DNA上，这是其能否在真核生物中稳定遗传的关键。

检测方法是采用DNA分子杂交技术。

探讨2：什么是基因探针？如何检测目的基因是否开始发挥功能？提示：基因探针是用放射性同位素标记的目的基因的单链DNA片段。

从转基因生物中提取mRNA，用标记的目的基因作探针，与mRNA杂交，如果显示出杂交带，则表明目的基因转录出了mRNA，意味着目的基因开始发挥功能。

探讨3：检测棉花中导入的抗虫基因是否表达的最简便的方法是什么？提示：用叶片饲养棉铃虫，观察棉铃虫是否死亡。

[思维升华]目的基因的检测与鉴定在不同方面的比较1． DNA探针是利用放射性同位素等标记的特定DNA片段。

当DNA探针与待测的非标记单链DNA(或RNA)按碱基顺序互补结合时，形成标记DNA—DNA(或标记DNA—RNA)的双链杂交分子，可检测杂交反应结果。

用某人的胰岛素基因制成DNA探针，能与之形成杂交分子的是( )【导学号：72240006】①该人胰岛A细胞中的DNA ②该人胰岛B细胞中的mRNA ③该人胰岛A细胞中的mRNA ④该人肝细胞中的DNAA．①③④B．①②③C．①②④D．②③④【解析】DNA单链能与其互补链及其转录产生的mRNA分子互补配对而形成杂交分子；人体细胞中都有胰岛素基因，但此基因只有在胰岛B细胞中才能得到表达。

【答案】 C2．转基因抗虫棉培育过程中要对Bt基因导入受体细胞后是否可以稳定维持和表达进行检测与鉴定，其中利用到碱基互补配对原则的有( )①检测棉花的DNA上是否插入了Bt基因②检测Bt基因是否在棉花细胞转录出mRNA ③检测Bt基因是否在棉花细胞翻译成蛋白质④检测Bt基因是否赋予了棉花抗虫特性A．①②B．①③C．②③D．②④【解析】检测棉花的DNA上是否插入了Bt基因和检测Bt基因是否在棉花细胞转录出mRNA都是用标记的目的基因作探针进行分子杂交，因此都要进行碱基互补配对；检测Bt基因是否在棉花细胞中翻译成蛋白质需进行抗原—抗体杂交，检测Bt基因是否赋予了棉花抗虫特性需要做抗虫接种实验，这两项技术都没有涉及碱基互补配对原则。

【答案】 A1．基因工程的基本操作程序有：①使目的基因与运载体相结合；②将目的基因导入受体细胞；③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求；④提取目的基因。

正确的操作顺序是( ) 【导学号：72240007】A．③②④①B．②④①③C．④①②③D．③④①②【解析】基因工程的主要操作步骤顺序是：目的基因的获取→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。

【答案】 C2．下列不属于获取目的基因的方法是( )A．利用DNA连接酶复制目的基因B．反转录法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【解析】本题考查目的基因的获取方法及DNA聚合酶和DNA连接酶的区别。