第三章、基因工程常用受体细胞

第3节基因工程的应用【课程标准】举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质。

【素养目标】1.科学思维:基于基因工程在农牧、医药和食品等行业应用的实例,说明基因工程给社会带来的巨大进步。

2.社会责任:基于基因工程在各方面发展的前景,理性看待基因工程的安全性。

你听说过转基因鲤鱼吗?转基因鲤鱼的生长速率比非转基因鲤鱼提高了42%~115%,它在142天后平均体重达到648 g。

除生长速度快,转基因鲤鱼对饵料的利用率也非常高,这两个因素使得转基因鲤鱼的养殖经济效益比非转基因鲤鱼提高125%。

观看视频《快速生长的转基因黄河鲤鱼》。

思考:1.提高鲤鱼生长速度的目的基因是什么?2.你还知道哪些转基因生物?基因工程有哪些方面的应用?一、基因工程在农牧业方面的应用连一连:基于基因工程在改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量等方面的应用,将下列转基因生物和选用的目的基因连线。

【警示】转基因抗虫植物与转基因抗病植物是不同的,转基因抗病植物可以抵抗病毒、真菌等,但不能抗虫。

二、基因工程在医药卫生领域的应用判一判:基于基因工程在医药卫生领域的成果和应用,判断正误。

①对微生物或动植物的细胞进行基因改造,使它们能够生产药物。

(√)②乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中。

(×)提示:需将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子重组在一起后导入受精卵中。

③转基因动物需要进入泌乳期才能成为“乳腺生物反应器”。

(√)④用转基因动物做器官移植的供体时,只能通过抑制供体动物抗原决定基因的表达来解决免疫排斥的问题。

(×)提示:还可以设法除去抗原决定基因。

思考:作为乳腺生物反应器的动物,对性别有怎样的要求?提示:应为雌性动物。

三、基因工程在食品工业方面的应用1.基因工程菌:用基因工程的方法,使外源基因得到高效表达的菌类。

2.选一选:以下叙述属于基因工程在食品工业方面应用的是①③。

第2节基因工程的基本操作程序课标内容要求核心素养对接阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定。

1。

科学思维：结合生产实例，举例说出基因工程的基本操作程序。

2．科学探究：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。

一、目的基因的筛选与获取1．目的基因(1）概念:用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因。

(2）实例:培养转基因抗虫棉用到的目的基因是Bt抗虫蛋白基因.2．筛选合适的目的基因(1)较为有效的方法：从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选。

（2)实例:在培育转基因抗虫棉之前，科学家不仅掌握了Bt基因的序列信息，也对Bt基因的表达产物—-Bt抗虫蛋白有了较为深入的了解。

（3)认识基因结构和功能的技术方法：DNA测序技术、遗传序列数据库、序列比对工具。

3．利用PCR获取和扩增目的基因(1)PCR的含义：PCR是聚合酶链式反应的缩写，它是一项根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术.(2）条件：DNA模板、分别与两条模板链结合的2种引物、四种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶。

（3)过程：①变性：温度上升到90 ℃以上，目的基因DNA受热变性后解为单链.②复性：温度下降到50 ℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。

③延伸：温度上升到72 ℃左右时，溶液中四种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下加到引物的3′端合成子链.④重复循环多次。

（4）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)。

二、基因表达载体的构建1．构建基因表达载体的目的(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）使目的基因能够表达和发挥作用。

2．基因表达载体的组成[填图］3．基因表达载体的构建首先用一定的限制酶切割载体,使它出现一个切口，然后用同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割目的基因的DNA片段,再利用DNA连接酶将目的基因片段拼接到载体的切口处。

新人教版生物学选择性必修3《生物技术与工程》知识梳理第三章基因工程第一节重组DNA技术的基本工具基因工程：指按照人们的愿望，通过转基因等技术，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制品。

从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫重组DNA技术。

一、分子手术刀—限制性内切核酸酶1.全称和简称全称：_限制性内切核酸酶_简称：__限制酶_2.来源：主要是从_原核生物__中分离纯化出来的3.作用：①能够识别_双链_DNA分子的某种_特定核苷酸序列。

①使_每一条_链中_特定部位_的_磷酸二酯键__断开。

4.作用部位：_磷酸二酯键__5.识别序列：大多数限制酶的识别序列由_6_个核苷酸组成，也有少数限制酶的识别序列由_4_个、_8_个或__其他数量_的核苷酸组成。

6.切割结果：DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式__黏性末端_和__平末端__。

(1)EcoR①限制酶切割EcoR①识别序列为GAATTCEcoR①切割部位为GA之间的磷酸二酯键(2)Sma①限制酶切割Sma①识别序列为CCCGGGSma①切割部位为CG之间的磷酸二酯键二、分子缝合针—DNA连接酶1.功能：将__两个DNA片段连接起来_，恢复被限制酶切开的_磷酸二酯键__。

2.种类E·coli DNA连接酶T4DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体特点只缝合黏性末端缝合黏性末端平末端作用恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键3．比较与名称作用部位作用底物作用结果限制酶磷酸二酯键DNA将DNA切成两个片段DNA连接酶磷酸二酯键DNA片段将两个DNA片段连接为一个DNA分子DNA聚合酶或热稳定DNA聚合酶磷酸二酯键脱氧核苷酸将单个脱氧核苷酸依次连接到单链末端DNA(水解)酶磷酸二酯键DNA将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸解旋酶碱基对之间的氢键DNA将双链DNA分子局部解旋为单链，形成两条长链RNA聚合酶磷酸二酯键核糖核苷酸将单个核糖核苷酸依次连接到单链末端三、分子运输车——载体1.作用：携带外源DNA片段进入受体细胞。

基因工程练习题一、单项选择题1．在基因工程中，切割载体和含有目的基因的DNA片段中，一般需使用A.同种限制酶B.两种限制酶C.同种连接酶D.两种连接酶2．基因工程常用的受体有①大肠杆菌②枯草杆菌③结核杆菌④动植物细胞A.①②③④B.①②③C.②③④D.①②④3．有关基因工程的叙述正确的是A.限制酶只在获得目的基因时才用B.重组质粒的形成是在细胞内完成的C.质粒都可作为载体D.蛋白质的结构成分为合成目的基因提供资料4．下列哪项不是基因工程中经常使用的用来运载目的基因的载体A.细菌质粒B.噬菌体C.动植物病毒D.细菌核区的DNA5．基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。

在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的是A.人工合成目的基因B.目的基因与运载体结合C.将目的基因导入受体细胞D.目的基因的检测表达6．不是基因工程方法生产的药物是A.干扰素B.白细胞介素C.青霉素D.乙肝疫苗7．在基因工程中用来修饰改造基因的工具是A.限制酶和连接酶B.限制酶和水解酶C.限制酶和运载酶D.连接酶和运载酶8．下列哪项叙述不是运载体必须具备的条件A.具有某些标记基因B.决定宿主细胞的生存C.能够在宿主细胞中复制D.有一个或多个限制酶切点9．水母发光蛋白由236个氨基酸构成，其中有三种氨基酸构成发光环，现已将这种蛋白质的基因作为生物转基因的标记。

在转基因技术中，这种蛋白质的作用A.促使目的基因导入宿主细胞中B.促使目的基因在宿主细胞中复制C.使目的基因容易被检测和选择D.使目的基因容易成功表达10．应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达到检测疾病的目的。

这里的基因探针是指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β—球蛋白的DNAD.合成苯丙氨酸羟化酶的DNA片段11．基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。

一种限制性内切酶能识别DNA子中的GAATTC顺序，切点在G 和A之间，这是应用了酶的A．高效性 B.专一性 C．多样性D.催化活性受外界条件影响12．上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍，转基因动物是指A.提供基因的动物B.基因组中增加外源基因的动物C.能产生白蛋白的动物D.能表达基因信息的动物13．作为基因的运输工具——运载体，必须具备的条件之一及理由是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，以使目的基因能够与其结合D.对宿主细胞无伤害，以便于重组DNA的鉴定和选择14．下列黏性末端属于同一种限制酶切割而成的是：A．①②B．①③ C．①④ D．②③15．下列平末端属于同一种限制酶切割而成的是A.①③B.①④C.②③D.②④16．下列有关基因工程的叙述中，不正确的是A.DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来B.基因探针是指用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子C.基因治疗主要是对有基因缺陷的细胞进行替换D.蛋白质中氨基酸序列可为合成目的基因提供资料17．下列属于PCR技术的条件的是[来源:学科网]①单链的脱氧核苷酸序列引物②目的基因所在的DNA片段③脱氧核苷酸④核糖核苷酸⑤DNA连接酶⑥DNA聚合酶⑦DNA限制性内切酶A.①②③⑤B.①②③⑥C.①②③⑤⑦D.①②④⑤⑦18．下列有关PCR技术的叙述正确的是A.作为模板的DNA序列必须不断的加进每一次的扩增当中B.作为引物的脱氧核苷酸序列必须不断的加进每一次的扩增当中C.反应需要的DNA聚合酶必须不断的加进反应当中D.反应需要的DNA连接酶必须不断的加进反应当中19．蛋白质工程中，直接需要进行操作的对象是A.氨基酸结构B.蛋白质的空间结构C.肽链结构D.基因结构20．有关基因与酶关系的叙述正确的是A.每个基因都控制合成一种酶B.酶的遗传信息编码在内含子的碱基序列中C.基因的转录、翻译都需要酶D.同一生物体不同细胞的基因和酶是相同的21．某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶（Amy）基因a,通过基因工程的方法，将a转到马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。

2019版生物选择性必修3 课后集训第3章基因工程第1节重组DNA技术的基本工具题组一基因工程的概念及诞生和发展1．下列叙述符合基因工程概念的是()A．在细胞内直接将目的基因与宿主细胞的遗传物质进行重组，赋予生物新的遗传特性B．将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的大肠杆菌菌株C．用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株D．自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上2．下列有关基因工程诞生的说法，不正确的是()A．基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的B．工具酶和载体的发现使基因工程的实施成为可能C．遗传密码的破译为基因的分离和合成提供了理论依据D．基因工程必须在同物种间进行题组二限制酶和DNA连接酶3．根据下图判断，下列有关工具酶功能的叙述，错误的是()A．限制酶可以切断a处B．DNA聚合酶可以连接a处C．解旋酶可以使b处解开D．DNA连接酶可以连接c处4．下列有关如图所示的黏性末端的说法，错误的是()A．甲、乙、丙黏性末端分别是由不同的限制酶切割产生的B．甲、乙具有相同的黏性末端，可形成重组DNA分子，但甲、丙之间不能C．DNA连接酶的作用位点是b处D．切割产生甲的限制酶不能识别由甲、乙黏性末端形成的重组DNA分子片段5．有关DNA重组技术的工具酶的叙述，正确的是()A．限制性内切核酸酶能切割烟草花叶病毒的核酸B ．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C ．所有DNA 连接酶都能连接黏性末端和平末端D ．DNA 连接酶和DNA 聚合酶均可用来拼接DNA 片段6．下列有关限制性内切核酸酶的叙述，正确的是( )A ．用限制酶切割一个DNA 分子中部，获得一个目的基因时，被水解的磷酸二酯键有2个B ．限制性内切核酸酶识别序列越短，则该序列在DNA 中出现的概率就越大C ．限制性内切核酸酶的活性不受温度、pH 等条件的影响D ．只有用相同的限制性内切核酸酶处理含目的基因的片段和质粒，才能形成重组质粒 题组三 基因进入受体细胞的载体7．下列关于基因工程操作工具——载体的叙述中，错误的是( )A ．质粒作为常见的载体，不仅存在于细菌中，某些病毒也具有B ．作为基因工程的载体，标记基因不可或缺C ．目的基因插入载体时，有特定的插入位点D ．构建重组DNA 分子时需DNA 连接酶和限制性内切核酸酶等8．限制酶Mun Ⅰ和限制酶Eco R Ⅰ的识别序列及切割位点分别是－CA ↓ A TTG －和－GA ↓ATTC －。

第三章基因工程第2节第2课时将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定（课前+课中+课后，三案一体）课前案【预习新知】一、将目的基因导入受体细胞1.转化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）导入植物细胞常用方法：花粉管通道法、农杆菌转化法（适用于双子叶植物或裸子植物）。

（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：用Ca+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。

②受体细胞：原核生物（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。

二、目的基因的检测与鉴定三、DNA片段的扩增及电泳鉴定1.实验原理（1）PCR利用了DNA的热变性原理，通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合。

（2）在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象有关。

（3）电泳：在一定的pH下，DNA分子中具有的可解离基团可以带上正电荷或负电荷。

在电场的作用下，这些带电分子向着与它所带电荷相反的电极移动的过程。

（4）PCR产物的鉴定方法：琼脂糖凝胶电泳。

2.目的要求（1）了解PCR的电泳鉴定的基本原理。

（2）尝试进行PCR的基本操作并用电泳鉴定PCR的产物。

3.方法步骤（1）用微量移液器按照PCR反应体系的配方或PCR试剂盒说明书，在微量离心管中依次加入各组分。

（2）待所有的组分都加入后，盖严离心管的盖子。

将微量离心管放入离心机里，离心约10s，使反应液集中在管的底部。

（3）设置好PCR仪的循环程序，将装有反应液的微量离心管放入PCR仪中进行反应。

（4）根据待分离DNA片段的大小，用电泳缓冲液配制琼脂糖溶液，在沸水浴或微波炉内加热至琼脂糖融化。

稍冷却后，加入适量的核酸染料混匀。

（5）将温热的琼脂糖溶液迅速导入模具，并插入合适大小的梳子，以形成加样孔。

（6）待凝胶电泳溶液完全凝固，小心拔出梳子，取出凝胶放入电泳槽内。