2018学年高中生物第一章基因工程第2课时基因工程的实施过程学案苏教版选修

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1、第2课时基因工程的实施过程[学习目标]　1.简述基因工程的原理。2.简述获取目的基因的方法。3.简述构建基因表达载体的过程。4.简述将目的基因导入受体细胞的过程。5.简述目的基因的检测与鉴定。一、基因工程的基本技术操作基因工程涉及哪些技术操作？答案　主要包括：获取目的基因、构建基因表达载体、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测和鉴定等步骤。二、获取目的基因阅读教材内容，回答相关问题：1．什么是目的基因？答案　主要是指编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。2．获取目的基因的常用方法有哪些？答案　(1)从基因文库中获取；(2)利用PCR技术扩增目的基因；(

2、3)化学方法直接人工合成等。3．什么是基因文库？如何构建基因文库？答案　先用酶切等方法将某种生物细胞的整个基因组DNA切割成大小合适的片段，再分别与载体连接起来，导入受体菌的群体并储存起来，这样每个受体菌可能分别含有该种生物的不同基因，这个群体被称为基因文库。4．基因文库包括基因组文库和部分基因文库两种，二者有何不同？答案　基因组文库包含了某种生物全部的基因，部分基因文库只包含了某种生物的部分基因。5．如何从基因文库中获取某种目的基因呢？答案　只要根据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置、基因的转录产物mRNA、基因的表达产物蛋白质等信息，就可以直接从

3、基因文库中获取目的基因。6．什么是PCR技术？其原理是什么？答案　PCR是多聚酶链式反应的缩写。这项技术是在体外通过酶促反应有选择地大量扩增目的基因或DNA序列的技术。原理是DNA分子半保留复制。7．分析下面DNA的复制过程示意图，并填空。13DNA复制是一个边解旋边复制的过程，以解开的每一段母链为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，利用细胞内游离的四种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一段子链，复制结束后，一个DNA分子就形成了两个完全相同的DNA分子。8．结合上述过程，总结利用PCR技术进行DNA复制需要哪些条件？答案　引物、模板DNA、

4、四种脱氧核苷酸和热稳定DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶)，及严格控制的温度条件等。9．分析下图PCR技术示意图，并填空。(1)变性：加热至94℃，使DNA中的氢键断裂，双链解开。(2)退火(复性)：冷却至55℃，引物与单链相应互补序列结合。(3)延伸：加热至72℃，在DNA聚合酶的作用下，沿模板延伸子链，最终合成2条DNA分子。10．若PCR过程中，扩增循环的次数是n，则目的基因的量将被扩增2n倍。11．对于比较小的目的基因，在弄清脱氧核苷酸序列后，通过DNA合成仪直接人工合成。三、构建基因表达载体阅读教材，回答相关问题：1．基因工程的核心是什么？答案　基因工程的核

5、心是构建基因表达载体。2．由基因表达载体模式图可以看出，基因表达载体除含有目的基因外，还必须有启动子、终止子、标记基因、复制原点等。目的基因插在启动子和终止子之间。13基因表达载体模式图3．请尝试分析各结构的作用。答案　(1)启动子：位于目的基因上游的一段核苷酸序列，是RNA聚合酶识别、结合的部位。它驱动基因的转录活动，并引发相应的mRNA合成。(2)终止子是一段特殊的DNA片段，是载体上终止目的基因转录的核苷酸序列。(3)标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，以便筛选出含有目的基因的细胞。常用的标记基因主要是抗性基因、某些生化表型基因。4．对切割质粒

6、和目的基因的酶有何要求？答案　用同一种限制酶切割含目的基因的DNA分子和质粒，这样形成的黏性末端相同。5．终止子与终止密码子有何不同？答案　终止子是DNA分子上决定转录停止的一段特殊结构的DNA片段；终止密码子是指mRNA分子上决定翻译停止的三个相邻碱基。四、导入目的基因1．阅读教材，比较各类目的基因导入受体细胞的方法，并填写下表。生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法显微注射法Ca2＋处理法受体细胞体细胞受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入Ti质粒的TDNA上→农杆菌→导入植物细胞→融合到受体细胞染色体的DNA上→表达将含有目的基因的表达载体提纯→

7、取受精卵→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物Ca2＋处理细胞→感受态细胞→重组表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子2.农杆菌转化法主要适用于哪些生物？答案　主要适用于双子叶植物和裸子植物。五、检测和鉴定目的基因阅读教材相关内容，回答问题。1．基因的功能是什么？答案　基因通过复制把遗传信息传递给下一代，并通过转录和翻译，控制蛋白质的合成，从而控制生物的个体性状表现。132．目的基因在受体细胞内能够维持稳定和表达其遗传特性，需要逐步进行检测。分析下面示意图，回答问题。(1)上图采用DNA分子杂交法，目的是要检测什么？答案　检测转基因生物的染色体