2013年人教版生物选修3精品课件 1.2 基因工程的基本操作程序

已知目的基因的两端分别含有包括EcoRⅠ、
BamHⅠ在内的多种酶的酶切位点。
(1)将含有目的基因的DNA与质粒表达载体分 别用EcoR Ⅰ 酶切，酶切产物用DNA连接酶
进行连接后，其中由两个DNA片段之间连接
形成的产物有________________、 ________________、________________三种。 若要从这些连接物中分离出重组质粒，需要 对这些连接产物进行______________________
DNA双链复制 (3)原理：________________。
(4)过程：
DNA解链为单链 第一步：加热至90～95℃,_______________ ;
55～60 第二步：冷却至_________℃，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。
例1
(2012· 青岛市高二期末)1970年，科
学家证实了RNA病毒能依赖RNA合成DNA 的过程，并发现了催化此过程的酶。下面为 形成cDNA的过程和PCR扩增过程示意图。 请根据图解回答下列问题：
(1)催化①过程的酶是________；核酸酶H的
作用是________。
(2)③过程也称为DNA的变性，此过程在温度 高达90～95 ℃时才能完成，说明DNA分子具 有________性。
⑤属于双链DNA复制的过程，需要DNA聚合 酶催化。⑤过程在70～75 ℃环境下进行，所
需要的酶能够耐高温。
【答案】 RNA (2)稳定 (3)DNA聚合酶 (4)60 催化⑤过程的酶耐高温 (1)反转录酶(或逆转录酶) 分解
互动探究
(1)上述过程中需要限制酶和DNA连接酶吗？
(2)由mRNA逆转录形成的DNA具有启动子吗? 【提示】 (1)不需要。 (2)无。
【误区警示】
(1)切割质粒和目的基因的限
制酶一般是同一种酶，以获得互补的末端，
利于重组质粒的构建。
(2)目的基因的首端和尾端需加上启动子和终 止子。
要点三
将目的基因导入受体细胞 不同受体细胞的常用导入方法
受体细胞 植物细胞 动物细胞 微生物细胞 农杆菌转 化法、基 显微注射 Ca2＋处理 常用方法 因枪法、 技术 法 花粉管通 道法 受体细胞 体细胞 受精卵 原核细胞
2.人工合成目的基因常用方法 人工合成目的基因的方法主要有两种。 (1)反转录法，主要用于相对分子质量较大而 又不知其序列的基因，它是以目的基因的 mRNA为模板，借助反转录酶合成碱基互补 的单链DNA，然后在DNA聚合酶的作用下合 成双链DNA，其过程如下：
(2)化学合成法，即依照某一蛋白质的氨基酸 序列，通过密码子推算出其基因序列，然后 直接合成目的基因，其过程如下：
(3)由图中信息分析可知，催化②⑤过程的酶
都是______________，两者在作用特性上的区 别是____________________________________ ____________________________________。 (4)如果RNA单链中有碱基100个，其中A占 25%，U占15%，则通过该过程合成的一个双 链DNA片段中有胞嘧啶________个。
蛋白质 3.最后检测目的基因是否翻译成________,从 抗原—抗体杂交 分子水平检测的方法是采用______________ 技术。 个体生物学 4.有时还需进行___________水平的鉴定。如 需要做抗虫或抗病的接种实验等。
要点突破讲练互动
要点一 问题 “目的基因的获取”应注意的几个
1..PCR技术与DNA复制的比较
______________________________________。
(2)用上述3种连接产物与无任何抗药性的原核 宿主细胞接种到含四环素的培养基中，能生
长的原核宿主细胞所含有的连接产物是
________。 (3)目的基因表达时，RNA聚合酶识别和结合 的位点是________，其合成的产物是 ________________________________________
农杆菌 法是________转化法，其次还有基因枪法和
花粉管通道法。
(2)将目的基因导入动物细胞：最常用的方法 显微注射 是__________技术。此方法的受体细胞多是 受精卵 _________。 (3)将目的基因导入微生物细胞的方法：
Ca2＋ ①用_______处理细胞，使细胞处于能吸收 周围环境中DNA分子的生物状态,这种细胞称 感受态 为________细胞。
二、基因表达载体的构建
基因表达载体的组成：必须有启动子、 目的基因 ____________、终止子以及标记基因等。
三、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，称为转化。
2.常用的导入方法
(1)将目的基因导入植物细胞：采用最多的方
1．2 基因工程的基本操作程序
学习导航 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具体过程。
4.掌握目的基因检测与鉴定的具体操作。 [要 点]
新知初探思维启动同______的DNA片段导 入受体菌的群体中储存，各个受体受态细胞混 合，在一定温度下完成转化过程。
想一想
2．从细胞器的功能上分析，若通过基因工
程生产人的糖蛋白，可以用大肠杆菌吗？ 【提示】 不可以，糖蛋白上的糖链是在内
质网和高尔基体上加工完成的，而内质网和 高尔基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。
端，便于两者完成拼接。
(2)终止子与终止密码子的区别 ①终止子是DNA分子上决定转录停止的一段 DNA序列，其组成单位是脱氧核苷酸； ②终止密码子是指mRNA分子上决定翻译停止 的三个相邻碱基，其组成单位是核糖核苷酸。
例2
(2012· 南师大附中高二检测)如图为某
种质粒表达载体简图，小箭头所指分别为限制 性核酸内切酶EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点， ampR为青霉素抗性基因，tetR为四环素抗性基 因,P为启动子，T为终止子，ori为复制原点。
3.基因表达载体应具备的条件 (1)对受体细胞无害，不影响受体细胞的正常
生理活动；
(2)能自我复制，能通过复制进行基因扩增；
(3)具有标记基因，以便于鉴定目的基因是否
进入受体细胞； (4)重组DNA大小应适合，以方便操作。
特别提醒
(1)用同一种限制酶切割质粒和含目
的基因的DNA分子的目的是产生相同的黏性末
【解析】
根据图示可以看出，该过程是
RNA在逆转录酶的催化作用下形成cDNA(负
链DNA)，构成RNA—DNA中间体。中间体
中的RNA再经过RNA酶H水解，而以剩下的 负链DNA复制成双链DNA。①过程是由RNA 合成DNA的过程，需要逆转录酶进行催化。 ②过程是以单链DNA复制获得双链DNA的过
程需要DNA聚合酶催化。
(3)将目的基因导入受体细胞的方法有很多种, 该题中涉及的是________________。
(4)目的基因能否在棉株内稳定遗传的关键是
__________________。 【解析】 本题以抗虫棉的培育过程为背景,
特别提醒
(1)完成基因表达载体的构建，需
要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。 (2)Ca2＋ (或CaCl2 溶液)对微生物细胞的作用 是增加细胞壁的通透性。 (3)目的基因能否在植株细胞内稳定保存并表 达的关键是目的基因是否插入到受体细胞染 色体DNA上(利用的原理是基因重组)。
例3 科学家通过基因工程的方法，将苏云 金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因转入普通棉株细
代，使目的基因能够表达和发挥作用。 2.基因表达载体的构建 (1)启动子：一段有特殊结构的DNA片段，位 于基因的首端。它是RNA聚合酶识别和结合 的部位，可驱动基因转录。
(2)目的基因：编码相关蛋白质，形成基因工 程产品或产生新的生物性状。
(3)终止子：一段有特殊结构的DNA短片段,
位于基因的尾端，作用是使转录在所需要的 地方停止。 (4)标记基因：一般为抗生素抗性基因或荧光 基因等，其作用是鉴别受体细胞中是否含有 目的基因(目的基因是否导入成功)。
四、目的基因的检测与鉴定
1..首先要检测转基因生物的DNA上是否插
DNA分子杂交 目的基因 入了_________,方法是采用______________
技术。 2. 其 次 还 要 检 测 目 的 基 因 是 否 转 录 出 了 mRNA 分子杂交 ________,方法是采用___R技术扩增目的基因
体外 (1)PCR的含义：是一项在生物______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。
受体 细胞
植物细胞
动物细胞 将含有目的 基因的表达 载体提纯→ 取受精卵→ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ微注射→ 受精卵发育 →获得具有 新性状的动 物
微生物细胞
以农杆菌转化 法为例 将目的基因插 入Ti质粒的T 转化 DNA上→农 过程 杆菌→导入植 物细胞→整合 到受体细胞的 DNA上→表达
Ca2＋处理细 胞→感受态 细胞→基因 表达载体与 感受态细胞 混合→感受 态细胞吸收 DNA分子
________________________________。
(4)在上述实验中，为了防止目的基因和质粒 表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接,
酶切时应选用的酶是________。
【答案】 (1)目的基因—载体连接物 载体 —载体连接物 目的基因—目的基因连接物
分离纯化