2019-2020学年高中生物 第一章 基因工程 第二节 基因工程的原理和技术学案 浙科版选修3.doc

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1、第二节　基因工程的原理和技术1．简述基因工程的原理。　2.描述基因工程基本操作的几个步骤。(重点)一、基因工程的基本要素　多种工具酶、目的基因、载体和宿主细胞等。二、基因工程的基本操作步骤1．获得目的基因(1)目的基因：人们所需要的基因。如：人的胰岛素基因、植物的抗病基因等。(2)获取方法①如果目的基因的序列是已知的，可用化学方法合成目的基因，或者用聚合酶链式反应(PCR)扩增目的基因。②如果目的基因的核苷酸序列是未知的，可以从基因文库中获取。2．形成重组DNA分子通常是用相同的限制性核酸内切酶分别切割目的基因和载体DNA(如质粒)，使其产生相同的粘性末端，然后用DNA连接

2、酶将两者连接在一起，形成重组DNA分子。1．基因工程中的DNA重组与减数分裂过程中的DNA重组完全相同吗？提示：不完全相同。前者属于无性重组，可发生在不同种生物间，后者属于有性重组，发生在产生配子的过程中。3．将重组DNA分子导入受体细胞(1)常用的受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌和动植物细胞等。(2)导入方法举例：用质粒作为载体，宿主细胞应该选择大肠杆菌，用氯化钙处理大肠杆菌，增加其细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒进入大肠杆菌宿主细胞。4．筛选含有目的基因的受体细胞(1)筛选原因：不是所有细胞都接纳了重组DNA分子。(2)筛选方法举例：由于质粒上有抗生素抗性基

3、因，如四环素的抗性基因，含有这种重组质粒的受体细胞能够在有四环素的培养基中生长，而没有接纳重组DNA分子的细胞则不能在这种培养基上生长。这样就能筛选到含有重组DNA分子的受体细胞。经过培养，目的基因能够和质粒一起在宿主细胞内大量扩增。5．目的基因的表达目的基因在宿主细胞中表达，产生人们需要的功能物质。162．在基因工程的操作步骤中，都发生碱基互补配对。对吗？提示：不对。“重组DNA分子导入受体细胞”过程中不发生。　基因、基因文库和目的基因1．基因：是有遗传效应的DNA片段(以DNA为遗传物质的生物)，是控制生物性状的遗传物质的基本结构和功能单位，基因的脱氧核苷酸序列代表遗传

4、信息。2．基因文库(1)含义：是将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因。(2)目的：获得大量的目的基因。3．目的基因：是基因工程操作中需要的外源基因，它是编码某种蛋白质的结构基因，如生物的抗逆性基因、抗虫基因等。下列有关获取目的基因的方法的叙述，错误的是(　　)A．直接分离目的基因的方法的优点是操作简便，缺点是工作量大，具有一定的盲目性B．由于真核细胞的基因含有不表达的DNA片段，一般使用人工合成的方法C．目前人工合成基因的方法主要有两种，分别是反转录法和化学合成法D．PCR技术的原理是DNA复制，需要RNA聚

5、合酶催化DNA合成[解析]　PCR技术的原理是DNA分子的复制，需要耐高温的TaqDNA聚合酶催化DNA合成，并以脱氧核苷酸等为原料。[答案]　D[思维升华](1)供体细胞mRNA单链DNA双链DNA(目的基因)。此方法属于哪一种方法？提示：化学合成法。(2)短时间内获取大量目的基因需采用哪种方法？提示：PCR技术。DNA复制与PCR技术的比较DNA复制PCR技术场所细胞核内生物体外16原理碱基互补配对碱基互补配对酶DNA聚合酶、解旋酶热稳定DNA聚合酶(Taq酶)　续表DNA复制PCR技术条件模板、ATP、引物、常温模板、ATP、引物、温度变化(90℃～95℃→55℃～6

6、0℃→70℃～75℃)原料四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸特点形成的是整个DNA分子，一个细胞周期只复制一次短时间内形成大量DNA片段(目的基因)　如图表示基因工程中获取水稻某目的基因的不同方法。下列相关叙述中正确的是(　　)A．三种方法都需要酶并均在体外进行B．①②③碱基对的排列顺序均相同C．三种方法均属于人工合成法D．方法a不遵循中心法则解析：选A。这三种方法都是在体外进行的，且都用到酶(方法a需要逆转录酶和DNA聚合酶；方法b需要限制性核酸内切酶；方法c需要DNA聚合酶)，A正确；通过方法a得到的目的基因不含有内含子，通过方法c得到的目的基因的碱基序列可能有多种，因此①②

7、③碱基对的排列顺序不都相同，B错误；图示a和c属于人工合成法，而b是从供体细胞的DNA中直接分离目的基因的方法，C错误；方法a遵循中心法则，D错误。认清基因组文库法与逆转录法获取目的基因的不同(1)酶：前者需要限制酶；后者需要逆转录酶。(2)原料：前者不需要原料；后者需要脱氧核苷酸。(3)结构：前者基因中含有启动子，能转录；后者基因中没有启动子，只将编码序列导入受体细胞，故无法进行转录。　　重组DNA分子的形成及其导入受体细胞161．形成重组DNA分子(1)目的：基因表达载体的构建是实施基因工程的第二步，也是基因工