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1、專 題 1 基 因 工 程第 2節(jié) 基 因 工 程 的 基 本 操 作 程序 欄目鏈接 基 因 工 程 的 基 本 操 作 程 序 主 要 包 括 四 個 步 驟 ：_、 _、_、 _。目 的 基 因 的 獲 取 基 因 表 達 載 體 的 構 建將 目 的 基 因 導 入 受 體 細 胞目 的 基 因 的 檢 測 與 鑒 定 欄目鏈接 一 、 目 的 基 因 的 獲 取1 從 基 因 文 庫 中 獲 取 目 的 基 因 ： 將 含 有 某 種 生物 _的 許 多 DNA片 段 導 入 受 體 菌 的 群 體 中儲 存 ， 各 個 受 體 菌 分 別 含 有 這 種 生 物 的 _，稱 為 基

2、 因 文 庫 。 基 因 文 庫 可 大 可 小 ， 如 果 它 含 了 一 種生 物 所 有 的 基 因 ， 就 叫 _； 如 果 它 只 包含 一 種 生 物 的 一 部 分 基 因 ， 就 叫 _， 如_。不 同 基 因 不 同 基 因基 因 組 文 庫部 分 基 因 文 庫 cDNA文 庫 欄目鏈接 2 利 用 PCR技 術 擴 增 目 的 基 因 ： PCR技 術 是 一項 在 生 物 體 外 _特 定 DNA片 段 的 核 酸 合 成 技 術 。(1)原 理 ： 利 用 _原 理 ， 將 基 因 的 核 苷酸 序 列 不 斷 加 以 復 制 ， 使 其 呈 指 數(shù) 方 式 增 加

3、。 指 數(shù) 擴增 約 為 2n(n為 擴 增 循 環(huán) 的 次 數(shù) )。(2)條 件 ： 已 知 目 的 基 因 的 _序 列 、_、 _、 _。復 制 DNA復 制 核 苷 酸 引 物模 板 DNA DNA聚 合 酶 欄目鏈接 (3)過 程 ： 目 的 基 因 DNA受 熱 變 性 后 解 鏈 為_， 與 引 物 結 合 ， 然 后 在 _的 作 用下 進 行 延 伸 形 成 DNA。3 化 學 合 成 目 的 基 因 ： 如 果 _比 較 小 ，核 苷 酸 序 列 又 _， 也 可 以 利 用 DNA合 成 儀 化 學合 成 。 單 鏈DNA聚 合 酶 基 因已 知 欄目鏈接 二 、 基 因

4、 表 達 載 體 的 構 建1 表 達 載 體 的 組 成 ： 目 的 基 因 _ 標 記 基 因 。2 表 達 載 體 的 功 能 ： 使 目 的 基 因 在 受 體 細 胞 中穩(wěn) 定 存 在 ， 并 且 _給 下 一 代 ， 同 時 ， 使 目 的 基因 能 夠 _和 發(fā) 揮 作 用 。 啟 動 子 終 止 子遺 傳表 達 欄目鏈接 3 啟 動 子 ： 位 于 基 因 的 _， 它 是_的 部 位 ， 驅 動 基 因 轉 錄產 生 mRNA。4 終 止 子 ： 位 于 基 因 的 _， 能 夠 終 止_。5 標 記 基 因 ： _受 體 細 胞 中 是 否 含 有 目的 基 因 ， 從 而

5、 將 含 有 目 的 基 因 的 細 胞 篩 選 出 來 。首 端RNA聚 合 酶 識 別 和 結 合 尾 端 轉 錄鑒 別 欄目鏈接 三 、 將 目 的 基 因 導 入 受 體 細 胞1 將 目 的 基 因 導 入 植 物 細 胞 的 方 法 有_、 _、 _。2 將 目 的 基 因 導 入 動 物 細 胞 的 常 用 方 法 為_。3 將 目 的 基 因 導 入 微 生 物 細 胞 時 ， 一 般 須 首 先用 _處 理 微 生 物 細 胞 ， 使 其 成 為 感 受 態(tài) 細 胞 。農 桿 菌 轉 化 法基 因 槍 法 花 粉 管 通 道 法顯 微 注 射 法Ca 2 欄目鏈接 四 、 目

6、 的 基 因 的 檢 測 與 鑒 定檢 測 轉 基 因 生 物 的 _上 的 目 的 基 因 ，采 用 方 法 是 _； 檢 測 目 的 基 因 是 否轉 錄 出 _， 采 用 方 法 是 _； 檢測 目 的 基 因 是 否 翻 譯 成 _， 采 用 方 法 是_； 個 體 生 物 學 水 平 的 鑒 定 ，如 抗 蟲 、 抗 病 的 _實 驗 等 。染 色 體 DNA分 子 雜 交 法 mRNA分 子 雜 交 法 蛋 白 質抗 原 抗 體 雜 交 法接 種 欄目鏈接 欄目鏈接 知 識 點 1 目 的 基 因 的 獲 取獲 取 目 的 基 因 是 基 因 工 程 實 施 的 第 一 步 ， 有

7、 三 種途 徑 可 以 獲 取 目 的 基 因 ， 如 下 圖 所 示 ： 欄目鏈接 1 從 基 因 文 庫 獲 取 ?；?因 文 庫 是 將 含 有 某 種 生 物 不 同 基 因 的 許 多 DNA片 段 導 入 受 體 菌 的 群 體 中 儲 存 ， 各 個 受 體 菌 分 別 含 有這 種 生 物 的 不 同 基 因 ， 叫 做 基 因 文 庫 。 建 立 基 因 文 庫的 目 的 就 是 為 獲 得 大 量 的 目 的 基 因 做 準 備 。 如 果 基 因文 庫 中 含 有 一 種 生 物 所 有 的 基 因 ， 這 個 基 因 文 庫 就 叫做 基 因 組 文 庫 。 欄目鏈接

8、如 果 基 因 文 庫 中 含 有 一 種 生 物 的 一 部 分 基 因 ，這 個 文 庫 就 叫 做 部 分 基 因 文 庫 。 如 以 某 生 物 的mRNA逆 轉 錄 基 因 產 生 的 多 種 互 補 DNA(cDNA)片段 ， 并 與 載 體 連 接 后 儲 存 在 一 個 受 體 菌 群 中 的cDNA文 庫 。 基 因 文 庫 就 相 當 于 某 種 生 物 的 基 因 倉庫 ， 儲 備 著 該 生 物 大 量 的 基 因 。 欄目鏈接 2 PCR技 術 擴 增 。PCR技 術 是 一 項 在 生 物 體 外 復 制 特 定 的 DNA的 核酸 合 成 技 術 。 它 遵 循

9、的 原 理 與 DNA復 制 原 理 相 同 ， 條 件是 有 一 段 已 知 的 目 的 基 因 的 核 苷 酸 序 列 和 根 據 該 核 苷 酸序 列 合 成 的 引 物 ， 原 料 是 四 種 脫 氧 核 苷 酸 ， 也 需 要 多 種酶 (如 DNA聚 合 酶 等 )。 在 PCR擴 增 儀 上 自 動 復 制 。3 人 工 合 成 。如 果 基 因 比 較 小 ， 核 苷 酸 序 列 又 是 已 知 的 ， 可 以人 工 合 成 目 的 基 因 ， 該 法 主 要 有 兩 種 ： 逆 轉 錄 和 化 學 合 成 法 。 欄目鏈接 逆 轉 錄 法 的 操 作 過 程 為 ： 根 據

10、已 知 氨 基 酸 序 列 合 成 DNA的 操 作 過 程 為 ： 欄目鏈接 4 PCR技 術 與 生 物 體 內 DNA復 制 的 比 較 。 欄目鏈接 欄目鏈接 例 1在 已 知 某 小 片 段 基 因 堿 基 序 列 的 情 況 下 ， 獲 得該 基 因 的 最 佳 方 法 是 ( )A 用 mRNA為 模 板 逆 轉 錄 合 成 DNAB 以 4種 脫 氧 核 苷 酸 為 原 料 人 工 合 成C 將 供 體 DNA片 段 轉 入 受 體 細 胞 中 ， 再 進 一 步 篩選 D 由 蛋 白 質 的 氨 基 酸 序 列 推 測 mRNA 欄目鏈接 解析：現(xiàn)在已知的條件只是某小片段基因

11、的堿基序列，而沒有相應的mRNA和蛋白質的氨基酸序列，所以只能以4種脫氧核苷酸為原料來人工合成。答案：B 欄目鏈接 1以下關于PCR技術的說法，不正確的是() A生物體內DNA的復制也稱為PCRB該技術操作過程中要遵循堿基互補配對原則CPCR過程中DNA的數(shù)量呈指數(shù)形式擴增D可在PCR擴增儀中自動完成變 式遷 移解析：PCR是在生物體外復制特定DNA的技術，生物體內DNA的自我復制不叫PCR技術。答案：A 欄目鏈接 知 識 點 2 基 因 表 達 載 體 的 構 建 (基 因 工 程 的 核 心 )”1 構 建 目 的 ： 其 目 的 是 使 目 的 基 因 在 受 體 細 胞中 穩(wěn) 定 存

12、在 ， 并 且 可 以 遺 傳 給 下 一 代 ， 同 時 使 目 的基 因 能 夠 表 達 和 發(fā) 揮 作 用 。2 構 建 的 基 因 表 達 載 體 的 組 成 ： 目 的 基 因 、 啟動 子 、 終 止 子 、 標 記 基 因 (如 下 圖 )。 欄目鏈接 欄目鏈接 3 由 于 受 體 細 胞 有 植 物 細 胞 、 動 物 細 胞 、 微生 物 細 胞 之 分 ， 以 及 目 的 基 因 導 入 受 體 細 胞 的 方 法不 同 ， 因 此 ， 基 因 表 達 載 體 的 構 建 上 也 會 有 所 差 別 ，不 可 能 是 千 篇 一 律 的 。 欄目鏈接 例 2 基 因 工 程

13、 又 叫 基 因 拼 接 技 術 ， 請 回 答 下 列 問題 。 (1)在 該 技 術 中 ， 用 人 工 合 成 方 法 獲 得 目 的 基 因 的途 徑 之 一 是 ： 以 目 的 基 因 轉 錄 的 _為 模 板 ，_形 成 互 補 的 單 鏈 DNA， 然 后 在 酶 的 作 用 下 合成 _。(2)基 因 工 程 中 常 用 的 受 體 細 胞 有 細 菌 、 真 菌 和_。 欄目鏈接 解析：在基因工程中，人工合成目的基因的途徑有兩條，其中之一就是以信使RNA為模板經過逆轉錄合成目的基因。基因工程中常用的受體細胞有細菌、真菌和動植物細胞。答案：(1)信 使 RNA(mRNA) 逆

14、轉 錄 雙 鏈DNA(目 的 基 因 ) (2)動 植 物 細 胞 欄目鏈接 2下列有關基因表達載體構建過程的敘述中錯誤的是()A用一定的限制酶切割質粒，露出黏性末端B用同種限制酶切割目的基因，露出黏性末端C將切下的目的基因插入質粒的切口處D將重組DNA引入受體細胞中進行擴增變 式遷 移 欄目鏈接 解析：基因表達載體構建過程為：先用同一種限制酶切割目的基因和載體，露出相同的黏性末端；然后將切下的目的基因插入載體的切口處；最后加入DNA連接酶將二者連接為重組DNA分子。答案： D變 式遷 移 欄目鏈接 點評：(1)基因表達載體也可以稱為重組載體(如重組質粒)、重組DNA分子等。(2)基因表達載體

15、的構建不只是需要DNA連接酶，亦需限制酶參與。(3)啟動子與起始密碼子、終止子與終止密碼子的比較。變 式遷 移 欄目鏈接 變 式遷 移 欄目鏈接 知 識 點 3 將 目 的 基 因 導 入 受 體 細 胞目 的 基 因 進 入 受 體 細 胞 內 ， 并 且 在 受 體 細 胞 內維 持 穩(wěn) 定 和 表 達 的 過 程 ， 稱 為 轉 化 。 基 因 工 程 中 常用 的 受 體 細 胞 有 大 腸 桿 菌 、 枯 草 桿 菌 、 土 壤 農 桿 菌 、酵 母 菌 和 動 植 物 細 胞 等 。 受 體 細 胞 不 同 ， 導 入 方 法不 同 。 欄目鏈接 欄目鏈接 欄目鏈接 例 3下 列

16、關 于 目 的 基 因 導 入 受 體 細 胞 的 描 述 不 正確 的 是 ( )A 基 因 槍 法 導 入 植 物 體 細 胞 的 方 法 比 較 經 濟 有效 B 顯 微 注 射 技 術 是 轉 基 因 動 物 中 采 用 最 多 的 方法 C 大 腸 桿 菌 最 常 用 的 轉 化 方 法 是 使 細 胞 的 生 理狀 態(tài) 發(fā) 生 改 變D 農 桿 菌 轉 化 法 是 將 目 的 基 因 導 入 植 物 細 胞 最 常 用 的 方 法 欄目鏈接 解析：不同生物目的基因導入的方法不同，每種方法都有利有弊。目的基因導入植物細胞常用的方法是農桿菌轉化法，該方法比較經濟有效，還有基因槍法和花粉

17、管通道法；目的基因導入動物細胞常用的方法是顯微注射法；大腸桿菌細胞最常用的轉化方法就是用鈣離子處理細胞，使細胞的生理狀態(tài)發(fā)生改變，完成轉化過程。答案：A 欄目鏈接 3采用基因工程方法培育抗蟲棉，下列導入目的基因的做法正確的是()將毒素蛋白質注射到棉花受精卵中將編碼毒素蛋白的DNA序列注射到受精卵中將編碼毒素蛋白質的DNA序列與質粒重組，導入細菌，用該細菌感染棉的體細胞再進行組織培養(yǎng)將編碼毒素蛋白質DNA序列與細菌質粒重組，注射到棉的子房并進入受精卵變 式遷 移 欄目鏈接 A BC D變 式遷 移解析：目的基因導入受體細胞后，使目的基因能在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且遺傳給下一代，同時使目的基因能夠

18、表達和發(fā)揮作用，必須構建表達載體。 欄目鏈接 變 式遷 移因為基因表達載體組成除目的基因外，還必須有啟動子、終止子以及標記基因，有了啟動子才能驅動基因轉錄出mRNA，最終獲得所需的蛋白質；有了終止子才能保證轉錄在所需的地方停下來；具有標記基因是為了鑒別受體細胞中是否含目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。只有構建表達載體才能有利于基因表達，有利于篩選，也能更好地增強目的基因的表達水平。如果不構建表達載體，即使導入目的基因也不能穩(wěn)定遺傳。所以不能直接注射。 答案：C 欄目鏈接 變 式遷 移點評：(1)農桿菌轉化法中有二次拼接和二次導入。第一次拼接是將目的基因拼接到Ti質粒上TDNA的中間部

19、位，第二次拼接(非人工操作)指被插入目的基因的T DNA被拼接到受體細胞的染色體DNA上；第一次導入是將含目的基因的Ti質粒重新導入農桿菌，第二次導入(非人工操作)是指含目的基因的T DNA進入受體細胞。 欄目鏈接 變 式遷 移 (2)因為動物體細胞的全能性受到一定限制，故一般將目的基因導入動物的受精卵或卵細胞，而不是體細胞；而植物體細胞的全能性相對容易表達，故一般將目的基因導入植物的體細胞，然后再通過植物組織培養(yǎng)技術獲得轉基因植株。 欄目鏈接 知 識 點 4 目 的 基 因 的 檢 測 與 鑒 定原 因 ： 一 是 目 的 基 因 導 入 受 體 細 胞 的 成 功 率 很低 ； 二 是 即

20、 使 目 的 基 因 已 導 入 受 體 細 胞 ， 但 在 受 體細 胞 中 成 功 表 達 的 概 率 也 很 低 ， 故 最 后 需 要 從 分 子水 平 、 個 體 水 平 等 方 面 進 行 目 的 基 因 的 檢 測 與 鑒 定 。 欄目鏈接 欄目鏈接 例 4利 用 外 源 基 因 在 受 體 細 胞 中 表 達 ， 可 生 產 人 類所 需 的 產 品 。 下 列 選 項 中 能 說 明 目 的 基 因 完 成 了 在 受 體細 胞 中 表 達 的 是 ( )A 棉 花 二 倍 體 細 胞 中 檢 測 到 細 菌 的 抗 蟲 基 因B 大 腸 桿 菌 中 檢 測 到 人 胰 島

21、素 基 因 及 其 mRNAC 山 羊 乳 腺 細 胞 中 檢 測 到 人 生 長 激 素 的 DNA序 列D 酵 母 菌 細 胞 中 提 取 到 人 干 擾 素 蛋 白 欄目鏈接 解析：基因的表達即能在受體細胞中提取到由目的基因控制合成的蛋白質。答案：D 欄目鏈接 4下列技術中不是依據DNA分子雜交原理的是() A檢測目的基因是否導入了受體細胞B檢測目的基因是否轉錄了mRNAC檢測目的基因是否翻譯合成蛋白質D快速靈敏地檢測飲用水中病毒的含量變 式遷 移 欄目鏈接 變 式遷 移解析：DNA分子雜交就是不同來源的DNA分子的單鏈按堿基互補配對原則結合在一起，形成雜合雙鏈的過程。B項利用了分子雜交

22、技術(DNA與mRNA之間雜交)。檢測目的基因是否翻譯合成蛋白質依據的是抗原抗體雜交原理，未用到DNA分子雜交原理。答案：C 欄目鏈接 變 式遷 移點評：(1)涉及目的基因的檢測與鑒定習題時，應注意審題，辨清要求從“分子水平”還是從“個體水平”。(2)DNA探針及其應用：DNA探針是指用熒光或放射性同位素標記的DNA分子，其應用依據的原理是DNA分子雜交。應用：DNA探針可用來檢測DNA或RNA分子，因此其應用廣泛，如： 欄目鏈接 變 式遷 移 a從基因文庫中準確提取目的基因。b檢測轉基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因和檢測目的基因是否轉錄出了mRNA。c鑒定物種親緣關系。d疾病的診斷和治療。e環(huán)境監(jiān)測。 欄目鏈接