人教版高中生物选修三学案：1.2 基因工程的基本操作程序

1.2 基因工程的基本操作程序
【导学目标】
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。

【自主学习】
基因工程的基本操作程序
1. 的获取。

2．的构建。

3．将目的基因导入。

4．目的基因的与鉴定。

一、目的基因的获取
1.目的基因：主要是指编码蛋白质的，也可以是一些具有。

2．基因文库
(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，称为基因文库。

(2)基因文库的种类
①基因组文库：含有一种生物的基因。

②部分基因文库：含有一种生物的基因。

3．获取目的基因的方法
(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
①PCR的含义：是一项在生物体外特定DNA片段的核酸合成技术。

②过程：目的基因受热形成，与引物结合，在的作用下延伸形成DNA。

③方式：指数扩增＝2n(n为扩增循环的次数)。

(3)人工合成法：若较小，序列已知，可以人工合成。

二、基因表达载体的构建
1.基因表达载体的组成
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，并且可以给下一代。

(2)使目的基因和发挥作用。

三、将目的基因导入受体细胞
1.转化：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．导入植物细胞
(1)方法：、基因枪法、花粉管通道法等。

(2)农杆菌的特点
①易感染和裸子植物。

②Ti质粒上的可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞上。

3．导入动物细胞
(1)常用方法：技术。

(2)常用受体细胞：。

4．导入微生物细胞
(1)原核生物特点：繁殖快、多为、遗传物质相对等。

(2)对受体细胞的常用处理方法：用处理细胞，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)。

四、目的基因的检测与鉴定
1.检测方法
(1) 技术：①检测转基因生物的上的目的基因；②检测目的基因是否转录出。

(2)抗原—抗体杂交技术：用于检测目的基因是否翻译成。

2．鉴定：鉴定、抗性鉴定等。

思考交流
1．利用PCR技术扩增目的基因时，需要提供哪些物质和条件？
2．一般情况下，基因工程操作获得成功的标志是什么？
正误判断
1．基因工程操作程序中的核心步骤是基因表达载体的构建。

( )
2．利用反转录法获取的目的基因在构建基因表达载体时，可以不另外添加启动子和终止
子。

( )
3．基因表达载体中的启动子和终止子决定着翻译的开始与结束。

( ) 4．将目的基因导入微生物细胞时，对受体细胞不需做任何处理。

( ) 5．DNA分子杂交是在分子水平上进行的目的基因的检测。

( )
【合作探究】
一、什么是基因文库、基因组文库、cDNA文库？
请列表比较基因组文库、cDNA文库。

二、PCR技术与生物体内DNA复制的比较：
三、获取目的基因的方法有哪些，分别在什么情况下使用？
1．如果不知道目的基因的核苷酸序列，可以通过的方法。

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。

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，则可以通过目的基因。

四、构建基因表达载体的目的是什么？
基因表达载体在组成上至少应包括哪四部分，其各自的作用是什么？
例1将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。

下列叙述错误的是
A．每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒
B．每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点
C．每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada
D．每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子
【答案】C
五、不同受体细胞的常用导入方法
例2我国中科院上海生化所合成了一种具有镇痛作用而又不会像吗啡那样使病人上瘾的药物——脑啡肽多糖(类似于人体中的糖蛋白)。

在人体细胞中糖蛋白必须经过内质网和高尔基体的进一步加工才能形成。

如果要采用基因工程和发酵工程技术让微生物来生产脑啡肽多糖，
应该用下列哪种微生物作受体细胞
A．大肠杆菌B．酵母菌C．T4噬菌体D．大肠杆菌质粒
【答案】B
六、不同水平上对目的基因检测与鉴定的方法主要有哪些？
【达标检测】
课堂达标
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
2．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
3．目前，将目的基因导入动物细胞最常用和最有效的方法是()
A．显微注射法B．农杆菌转化法C．基因枪法D．花粉管通道法4．在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是() A．用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸
B．用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体
C．将重组DNA分子导入烟草原生质体
D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞
5．利用苏云金芽孢杆菌的抗虫基因培育的抗虫棉是否成功，最好检测()
A．是否有抗生素产生B．是否有目的基因表达
C．是否有抗虫的性状出现D．是否能分离到目的基因
6. 科学家通过基因工程方法，将苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内，并成功实现了表达，从而培育出了能抗棉铃虫的棉花植株——抗虫棉。

其过程大致如下图所示。

根据题意，回答下列问题。

(1)基因工程的操作程序主要包括的四个步骤是：________________、________________、________________、________________。

(2)Ti质粒是农杆菌中的一种质粒，其上有T－DNA，把目的基因插入Ti质粒的T－DNA中是利用T－DNA____________________________的特点。

(3)Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内并成功实现表达的过程，在基因工程中称为________。

(4)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________________。

(5)目的基因能否在棉株体内稳定维持和表达其遗传特性的关键是___________________________________，
这需要通过检测才能知道，检测采用的方法是_______________________________________________。

课外强化
1．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。

下图为农杆菌转化法的示意图，试回答下列问题。

(1)一般情况下农杆菌不能感染的植物是________，利用农杆菌自然条件下感染植物的特点，能实现__________________。

具体原理是在农杆菌的Ti质粒上存在T－DNA片段，它具有可转移到受体细胞并整合到受体细胞的________上的特点，因此只要将携带外源基因的DNA片段插入到________(部位)即可。

(2)根据T－DNA这一转移特点，猜测该DNA片段上可能含有控制________________(酶)合成的基因。

(3)图中过程c中，能促进农杆菌移向植物细胞的物质是________类化合物。

(4)植物基因工程中将目的基因导入受体细胞的方法除了农杆菌转化法之外，还可采取的方法是。

(至少写出两种)。