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基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序1、什么是目的基因？是指基因工程操作中所需要的外源基因，主要是指编码蛋白质的结构基因。
如：抗逆性基因、调控基因等2、什么是基因文库？⑴、概念：指储存着某种生物不同基因的受体菌群。
⑵、特点：分别储存着某种生物的不同基因。
⑶、获得方法：将含有某种生物不同基因的DNA片段导入受体菌群中。
⑷、基因组文库：含有某种生物全部基因的基因文库。
⑸、部分基因文库：含有某种生物部分基因的基因文库。
cDNA文库：指利用mRNA通过反转录获得的互补DNA片断。
⑹、构建基因文库的目的和作用：目的：为获取大量的目的基因做准备；作用：大量储备同种基因。
3、基因、基因文库、目的基因之间有什么区别？⑴、基因：是有遗传效应的DNA片段，是控制生物形状遗传的遗传物质的功能的基本单位。
⑵、基因文库：是储存着某种生物不同基因的受体菌群。
⑶、目的基因：基因工程操作中所需要的外源基因。
4、原核细胞、真核细胞基因结构有什么不同？⑴、不同点：①、原核细胞基因结构简单，无内含子，编码区连续。
②、真核细胞基因结构复杂，有内含子，编码区不连续。
⑵、相同点：①、基因结构中都有编码区、非编码区；②、非编码区都有调控遗传信息表达的脱氧核苷酸序列；③、编码区上游都有RNA酶结合位点（启动子）。
5、从基因文库中获取目的基因的依据是什么？⑴、基因的脱氧核苷酸序列⑵、基因的功能⑶、基因在染色体上的位置⑷、基因的转录产物——mRNA⑸、基因的表达产物——蛋白质6、什么是PCR技术？⑴、概念：PCR技术，就是聚合酶链式反应技术，就是在生物体外大量复制特定DNA 片断。
⑵、条件：已知所需要复制DNA（基因）的脱氧核苷酸序列。
⑶、过程：热解旋，获得DNA单链（以作模板），单链与引物结合，DNA聚合酶催化，四种游离脱氧核苷酸作原料，形成子代DNA。
⑷、增长方式：指数增长：2n。
7、人工合成法：适用于：脱氧核苷酸序列已知、片段较小的基因。
1.2 基因工程的基本操作程序一、教学目标1.简述基因工程原理及基本操作程序。
2.尝试设计某一转基因生物的研制过程。
二、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。
三、教学过程本节是《基因工程》专题的核心，上承《DNA重组技术的基本工具》一节，下接《基因工程的应用》。
本节教学难点多，学生学习有一定的困难，因此采取化整为零、各个击破的教学过程。
1.加强预习环节，先解决为什么要分四个步骤的问题，然后解决每一步骤的技术方法问题。
为了突破难点及培养自学能力，在上节课结束时，可布置学生预习本节内容。
在上新课时，首先解决基因工程的基本操作程序为什么要分四个步骤，即分析每一步骤的必要性。
为什么要有“目的基因的获取”这一步？引导学生看本专题题图中基因工程的概念：“基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因等技术，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。
”可以说这既是概念，也是原理。
这里所说的“更符合人们需要”，就是目的，那么更符合人们需要的那个基因就是目的基因了。
有了目的基因，我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性。
为什么要有“表达载体的构建”这一步？单独的DNA片段──目的基因是不能稳定遗传的。
课文中谈到构建表达载体的目的是为了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，同时使目的基因能表达和发挥作用。
为什么要有“目的基因导入受体细胞”这一步？教材指出含有目的基因的表达载体只有进入受体细胞，并且维持稳定和表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。
为什么要有“目的基因的检测与鉴定”这一步？这是因为目的基因是否真正插入受体细胞的DNA中，是否能够在受体细胞中稳定遗传和正确表达，只有通过检测、鉴定才能得知。
在解决上述为什么基因工程操作程序分四个步骤的基础上，进入每一程序的有关技术和方法的学习。
专题1 基因工程1.2 基因工程的基本操作程序1．基因工程技术也称DNA重组技术，其实施必须具备的4个必要条件是()A．目的基因、限制酶、载体、受体细胞B．工具酶、目的基因、载体、受体细胞C．模板DNA、mRNA、质粒、受体细胞D．重组DNA、RNA聚合酶、限制酶、DNA连接酶解析：基因工程的基本工具是限制酶、DNA连接酶和载体，前两者统称为工具酶；在实际操作中，载体上插入目的基因形成重组载体，然后导入受体细胞。
答案：B2．在已知某目的基因的一段核苷酸序列的情况下，要在短时间内大量获取该目的基因，最简便的方法是()A．化学合成法B．基因组文库法C．cDNA文库法D．利用PCR技术扩增解析：利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，根据这一序列合成引物，进而在一定条件下利用DNA双链复制的原理，将目的基因的核苷酸序列不断地加以复制。
通过这一技术，可以在短时间内大量扩增目的基因。
答案：D3．将目的基因导入玉米茎尖分生区细胞和小鼠受精卵，应分别采用的方法是()A．显微注射技术农杆菌转化法B．基因枪法花粉管通道法C．农杆菌转化法显微注射技术D．基因枪法显微注射技术解析：玉米是单子叶植物，对单子叶植物来说，常用的方法是基因枪法；对于动物细胞来说，常用的方法是显微注射技术。
答案：D4．检测转基因生物染色体DNA上是否插入了目的基因的常用方法是()A．DNA分子杂交技术B．荧光分子标记技术C．放射性同位素标记技术 D．显微注射技术解析：检测目的基因常采用DNA分子杂交技术，即在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素等进行标记，以此作为探针，并使探针与基因组DNA杂交，若显示出杂交带，则表明目的基因已插入染色体DNA中。
答案：A5．下图为基因表达载体的模式图，有关说法错误的是()A．构建基因表达载体需要用到限制酶和DNA连接酶B．任何基因表达载体的构建都是一样的，没有差别C．图中启动子位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位D．抗生素抗性基因的作用是作为标记基因，用于鉴别受体细胞中是否导入了目的基因解析：构建基因表达载体需要用到限制酶和DNA连接酶，A正确；不同基因表达载体上的酶切位点和标记基因都有可能不同，B错误；启动子位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，C 正确；抗生素抗性基因的作用就是作为标记基因，用于检测受体细胞中是否导入了目的基因，D正确。
答案：B6．(2016·海南卷)基因工程又称为DNA重组技术，回答相关问题：(1)在基因工程中，获取目的基因主要有两大途径，即________和从________中分离。
(2)利用某植物的成熟叶片为材料，同时构建cDNA文库和基因组文库，两个文库相比，cDNA文库中含有的基因数目比基因组文库中的少，其原因是_______________________________________ _______________________________________________________ _____________________________________________________。
(3)在基因表达载体中，启动子是________聚合酶识别并结合的部位。
若采用原核生物作为基因表达载体的受体细胞，最常用的原核生物是________。
(4)将目的基因通过基因枪法导入植物细胞时，常用的携带目的基因的金属颗粒有________和________颗粒。
解析：本题主要考查目的基因的获取方法、基因表达载体的构建方法、目的基因导入植物细胞的方法。
(1)在基因工程中，获取目的基因主要有两大途径，既可在核苷酸序列已知的情况下人工合成，也可用限制酶对生物材料的DNA切割，再选取。
(2)cDNA文库是由mRNA反转录获得的，其中只含有叶细胞已转录(或已表达)的基因，而基因组文库中含有该植物的全部基因。
(3)在基因表达载体中，启动子是RNA聚合酶识别并结合的部位。
若采用原核生物作为基因表达载体的受体细胞，最常用的原核生物是大肠杆菌。
(4)将目的基因通过基因枪法导入植物细胞时，常用的携带目的基因的金属颗粒有金粉和钨粉颗粒。
答案：(1)人工合成生物材料(2)cDNA文库中只含有叶细胞已转录(或已表达)的基因，而基因组文库中含有该植物的全部基因(3)RNA大肠杆菌(或细菌)(4)金粉钨粉A级基础巩固1．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：对目的基因(DNA片段)进行复制需利用DNA聚合酶而不是DNA连接酶。
答案：A2．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连接酶将互补的末端连接起来；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。
答案：B3．下列不可能作为基因工程受体细胞的是()A．动物的受精卵细胞B．人的神经细胞C．大肠杆菌细胞D．酵母菌细胞解析：动植物的受精卵细胞均可作为基因工程的受体细胞，以培育成转基因动植物；大肠杆菌细胞和酵母菌细胞是人们最常利用的受体细胞，它们具有很强的繁殖能力，是生产某些药品的良好实验材料。
人的神经细胞高度分化，已失去分裂能力，不能作为基因工程的受体细胞。
答案：B4．基因工程的正确操作步骤是()①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④提取目的基因A．③④②①B．②④①③C．④①②③D．③④①②解析：基因工程的基本操作步骤主要包括四步：(1)目的基因的获取，即④提取目的基因。
(2)基因表达载体的构建，即①使目的基因与运载体结合。
(3)将目的基因导入受体细胞，即②。
(4)目的基因的检测与表达，即③检测目的基因的表达。
答案：C5．某研究所的研究人员将生长激素基因通过质粒介导进入大肠杆菌细胞内，来表达产生生长激素。
已知质粒中存在两个抗性基因：A是抗链霉素基因，B是抗氨苄青霉素基因，且目的基因要插入到基因B中，而大肠杆菌不带有任何抗性基因。
下列叙述正确的是() A．导入大肠杆菌的质粒一定为重组质粒B．RNA聚合酶是构建该重组质粒必需的工具酶C．可用含氨苄青霉素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒D．在含氨苄青霉素培养基中不能生长，但在含链霉素培养基中能生长的可能是符合生产要求的大肠杆菌解析：导入大肠杆菌的质粒可能为重组质粒，也可能为普通质粒，A项错误；构建基因表达载体过程中需要限制酶和DNA连接酶，不需要RNA聚合酶，B项错误；由于目的基因要插入到基因B中，即抗氨苄青霉素基因破坏，即工程菌不能抗氨苄青霉素，因此不能用含氨苄青霉素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒，C项错误；据分析可知，在含氨苄青霉素培养基中不能生长，但在含链霉素培养基中能生长的可能是符合生产要求的大肠杆菌，D项正确。
答案：DB级能力训练6．科学家通过基因工程，成功培育出能抗棉铃虫的棉花植株——抗虫棉，其过程大致如图。
(1)基因工程的核心是__________________________________。
(2)上述过程中，将目的基因导入棉花细胞内使用了________法，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的________中，然后用该农杆菌感染植株细胞，通过DNA重组将目的基因插入植株细胞的________上。
(3)目的基因在棉株体内能否成功转录，分子水平上可采用________方法检测。
(4)如果把该基因导入叶绿体DNA中，将来产生的卵细胞中________(填“一定”或“不一定”)含有抗虫基因。
解析：(1)基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建。
(2)将目的基因导入棉花细胞内使用了农杆菌转化法，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的T-DNA中，然后用该农杆菌感染植株细胞，通过DNA重组将目的基因插入植株细胞的染色体上。
(3)目的基因在棉株体内能否成功转录，从分子水平上检测可采用分子杂交法。
(4)由于在产生配子的过程中，细胞质基因是随机分配的，因此产生的配子中不一定含有抗虫基因。
答案：(1)基因表达载体的构建(2)农杆菌转化T-DNA染色体(3)分子杂交(4)不一定[B级能力训练]7．如图表示一项重要生物技术的关键步骤，X是获得外源基因并能够表达的细胞。
下列说法不正确的是()A．X是能合成胰岛素的细菌细胞B．质粒通常有多个标记基因和多个限制酶切点C．基因与运载体的重组只需要DNA连接酶D．该细菌的性状被定向改造解析：X是含有胰岛素基因的细菌细胞分裂形成的，含有胰岛素基因，因此能合成胰岛素，A项正确；质粒通常有多个标记基因和多个限制酶切点，这样便于目的基因的插入和筛选含有重组DNA的细胞，B项正确；基因与运载体的重组除了需要DNA连接酶，还需要限制酶，C项错误；基因工程能定向改造生物的性状，该细菌是采用基因工程技术培育形成的，因此其性状已被定向改造，D项正确。
答案：C8．在基因工程操作技术中，为保证目的基因更好地导入受体细胞，有时需要用Ca2＋处理。
下列有关叙述，正确的是() A．显微注射法中要用Ca2＋处理动物受精卵B．花粉管通道法中要用Ca2＋处理植物体细胞C．农杆菌转化法中要用Ca2＋处理植物细胞D．农杆菌转化法中要用Ca2＋处理农杆菌细胞解析：用Ca2＋处理原核细胞，会增大细胞壁的通透性，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，即感受态。
在农杆菌转化法中，需要把构建好的重组载体(重组Ti质粒)先导入原核细胞——农杆菌细胞中，此时需要用Ca2＋处理，然后再把含重组Ti质粒的农杆菌导入植物细胞。
答案：D9．为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因C(图1)，拟将其与质粒(图2)重组，再借助农杆菌导入菊花中。
下列操作与实验目的不符的是()A．用限制性核酸内切酶Eco RⅠ和连接酶构建重组质粒B．用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞C．在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞D．用DNA分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上解析：目的基因C和质粒都有可被Eco RⅠ切割的酶切位点，另外需要DNA连接酶将切好的目的基因和质粒连接起来，A项正确；愈伤组织全能性较高，是理想的植物受体细胞，将目的基因导入植物受体细胞的方法通常为农杆菌转化法，B项正确；质粒中含有潮霉素抗性基因，因此选择培养基中应该加入潮霉素，C项错误；使用DNA 分子杂交方法可检测目的基因是否整合到受体染色体上，D项正确。
