《高中生物 精講優(yōu)練課型 專題1 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序同課異構(gòu)課件 新人教版選修3.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中生物 精講優(yōu)練課型 專題1 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序同課異構(gòu)課件 新人教版選修3.ppt（50頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1.2 基因工程的基本操作程序,一、基因工程的四大操作步驟 _________的獲取 ↓ _____________的構(gòu)建 ↓ 將目的基因?qū)隷________ ↓ 目的基因的_____與鑒定,基因表達(dá)載體,受體細(xì)胞,檢測(cè),目的基因,二、目的基因的獲取 1.目的基因： (1)主要是指___________的基因。 (2)一些具有_________的因子。,編碼蛋白質(zhì),調(diào)控作用,2.獲取方法： (1)從基因文庫中獲取。 ①基因組文庫：含有一種生物_____的基因。 ②部分基因文庫：含有一種生物的_______基因，如cDNA文庫。 (2)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因。 ①含義：是一項(xiàng)在生物體外________________的核酸合成技術(shù)。 ②原理：____________。 ③條件：_____、DNA模板、______、四種脫氧核苷酸。,所有,一部分,復(fù)制特定DNA片段,DNA雙鏈復(fù)制,引物,Taq酶,④過程。 a.目的基因DNA受熱_____后解鏈為單鏈(90～95℃)。 b._____與單鏈相應(yīng)互補(bǔ)序列結(jié)合(55～60℃)。 c.在__________作用下進(jìn)行_____(70～75℃)。 d.重復(fù)循環(huán)多次。 ⑤結(jié)果：每次循環(huán)后目的基因的量增加一倍，即成_____形式 擴(kuò)增(約為2n)。 (3)人工合成法。 ①條件：基因比較小，___________已知。 ②方法：通過__________用化學(xué)方法直接人工合成。,變性,引物,DNA聚合酶,延伸,指數(shù),核苷酸序列,DNA合成儀,三、基因表達(dá)載體的構(gòu)建——核心 1.構(gòu)建基因表達(dá)載體的目的： (1)使目的基因在_________中穩(wěn)定存在，并且可以_____給 下一代。 (2)使目的基因能夠_____和_________。,受體細(xì)胞,遺傳,表達(dá),發(fā)揮作用,2.基因表達(dá)載體的組成： 3.基因表達(dá)載體的功能：通過基因表達(dá)載體將_________導(dǎo)入 受體細(xì)胞。,啟動(dòng)子,終止子,標(biāo)記,目的基因,四、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 1.轉(zhuǎn)化含義：_________進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi) _________和_____的過程。 2.轉(zhuǎn)化方法： (1)導(dǎo)入植物細(xì)胞。 ①最常用方法。 _____________：雙子葉植物或_____植物。 ②其他方法。 a.基因槍法：___________。 b.花粉管通道法。,目的基因,維持穩(wěn)定,表達(dá),農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,裸子,單子葉植物,(2)導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞。 ①常用方法：_________技術(shù)。 ②常用受體細(xì)胞：_______。 (3)導(dǎo)入微生物細(xì)胞。 ①方法。 a.用____處理細(xì)胞，使細(xì)胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分 子的生理狀態(tài)(這種細(xì)胞稱為___________)。 b.感受態(tài)細(xì)胞吸收____________________。 ②受體細(xì)胞：原核細(xì)胞(使用最廣泛的是大腸桿菌)。 ③原核生物的特點(diǎn)：繁殖快、多為單細(xì)胞、_________________ 等。,顯微注射,受精卵,Ca2+,感受態(tài)細(xì)胞,重組表達(dá)載體DNA分子,遺傳物質(zhì)相對(duì)較少,五、目的基因的檢測(cè)與鑒定 1.分子水平檢測(cè)： 檢測(cè)目標(biāo)與其采用的檢測(cè)方法(連線) 2.個(gè)體生物學(xué)水平鑒定：接種法、產(chǎn)物功能活性比較法。,,,,【微點(diǎn)撥】 1.為什么說并不是所有目的基因都可以從基因文庫中獲得？ 提示：自然界中不存在、需人工合成的目的基因，不能從基因文庫中獲得。 2.PCR技術(shù)中，為什么模板DNA中A與T堿基對(duì)比例越高，解鏈溫度相對(duì)越低？ 提示：DNA分子中A與T之間有2個(gè)氫鍵，G與C之間有3個(gè)氫鍵，所以模板DNA中A與T堿基對(duì)越多，形成的氫鍵相對(duì)越少，解鏈需要的溫度相對(duì)越低。,3.基因表達(dá)載體中標(biāo)記基因的作用是什么？ 提示：鑒別、篩選含有目的基因的受體細(xì)胞。 4.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的步驟中，導(dǎo)入的是基因表達(dá)載體而不是單獨(dú)的目的基因，為什么？ 提示：?jiǎn)为?dú)的目的基因不能在受體細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定存在和表達(dá)，也不能遺傳給下一代。 5.基因工程的四個(gè)步驟中，都涉及堿基互補(bǔ)配對(duì)嗎？為什么？ 提示：不是?！皩⒛康幕?qū)胧荏w細(xì)胞”不涉及，其他3個(gè)步驟都涉及堿基互補(bǔ)配對(duì)。,1.下列對(duì)目的基因獲取的理解，不正確的是( ) A.目的基因可以從自然界中分離，也可以人工合成 B.目的基因主要指編碼蛋白質(zhì)的基因 C.基因文庫就是基因組文庫 D.cDNA文庫只含有某種生物的一部分基因 【解析】選C。目的基因可以從自然界中已有的物種中分離出來，也可以人工合成。目的基因主要指編碼蛋白質(zhì)的基因?；蛭膸旆譃榛蚪M文庫和部分基因文庫，cDNA文庫是部分基因文庫。,2.在基因工程技術(shù)中，需要用到CaCl2處理的環(huán)節(jié)是( ) A.目的基因的提取和導(dǎo)入 B.目的基因與載體結(jié)合 C.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 D.目的基因的檢測(cè)與表達(dá) 【解析】選C。將目的基因?qū)朐松锸荏w細(xì)胞時(shí)，首先用Ca2+處理細(xì)胞，使細(xì)胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)，然后在一定條件下促進(jìn)感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化。,3.在基因工程的操作過程中，獲得重組質(zhì)粒不需要( ) ①DNA連接酶 ②同一種限制酶 ③RNA聚合酶 ④具有標(biāo)記基因的質(zhì)粒 ⑤目的基因 ⑥4種脫氧核苷酸 A.③⑥ B.②④ C.①⑤ D.①②④ 【解析】選A。在基因工程的操作過程中，需要用同一種限制酶切割目的基因與載體，并用DNA連接酶將兩者的黏性末端(或平末端)連接起來，所選擇的質(zhì)粒必須具有標(biāo)記基因，以便進(jìn)行目的基因的檢測(cè)。,4.下列有關(guān)基因表達(dá)載體的構(gòu)建的說法不正確的是( ) A.基因表達(dá)載體的構(gòu)建是實(shí)施基因工程的核心 B.構(gòu)建基因表達(dá)載體的目的是使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，可以遺傳給下一代，同時(shí)使其能夠表達(dá)和發(fā)揮作用 C.啟動(dòng)子存在于基因的編碼區(qū)，是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄 D.標(biāo)記基因的作用是鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因,【解析】選C?；虮磉_(dá)載體的構(gòu)建是實(shí)施基因工程的第二步，也是基因工程的核心；構(gòu)建基因表達(dá)載體的目的是使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時(shí)，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用；啟動(dòng)子存在于基因的非編碼區(qū)，是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄，最終翻譯出蛋白質(zhì)；載體上的標(biāo)記基因的作用是鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因。所以只有C項(xiàng)是錯(cuò)誤的。,5.檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體DNA上是否插入了目的基因的常用方法是( ) A.DNA分子雜交技術(shù) B.熒光分子標(biāo)記技術(shù) C.放射性同位素標(biāo)記技術(shù) D.顯微注射技術(shù) 【解析】選A。檢測(cè)目的基因常采用DNA分子雜交技術(shù)，即在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素等進(jìn)行標(biāo)記，以此作為探針，并使探針與基因組DNA雜交，若顯示出雜交帶，則表明目的基因已插入染色體DNA中。,6.以下有關(guān)基因工程的敘述，正確的是( ) A.利用PCR技術(shù)可以大量擴(kuò)增目的基因 B.目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞最常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 C.用同一種限制酶分別切割載體和目的基因的目的是能夠產(chǎn)生不同的黏性末端 D.利用載體上標(biāo)記基因的相關(guān)特性就可檢測(cè)出目的基因已導(dǎo)入受體細(xì)胞并成功表達(dá),【解析】選A。PCR是一種體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)。農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法是將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞最常用的方法；用同一種限制酶分別切割載體和目的基因的目的是能夠產(chǎn)生相同的黏性末端，便于兩者連接；利用載體上標(biāo)記基因的相關(guān)特性就可檢測(cè)出目的基因已導(dǎo)入受體細(xì)胞，但不能確定目的基因是否得以表達(dá)。,一、獲取目的基因及基因表達(dá)載體的構(gòu)建 1.cDNA文庫與基因組文庫的主要區(qū)別：,2.獲取目的基因的方法比較： (1)過程比較。 ①基因組文庫： 供體生物 全部DNA DNA片段 受體菌群 目的基因 ②cDNA文庫： 供體生物 mRNA cDNA 受體菌群 目的基因 ③PCR技術(shù)： 目的基因 單鏈DNA 雙鏈DNA 大量目的基因,,,,,,,,,,,④人工合成： 蛋白質(zhì)的 氨基酸序列,目的 基因,DNA 核苷酸序列,mRNA 核苷酸序列,,,,(2)四種方法的比較：,3.基因表達(dá)載體的構(gòu)建： (1)組成,位置：基因的首端 功能：是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位， 驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA 位置：基因的尾端 功能：終止轉(zhuǎn)錄,目的基因 啟動(dòng)子,終止子,標(biāo)記基因：鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因,,,,(2)構(gòu)建方法：,【易錯(cuò)提醒】 啟動(dòng)子和終止子、起始密碼子與終止密碼子的區(qū)別 (1)啟動(dòng)子和終止子都在DNA上，在遺傳信息轉(zhuǎn)錄時(shí)起作用。啟動(dòng)子是啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的開始，終止子是DNA分子上決定轉(zhuǎn)錄停止的一段DNA序列，其組成單位都是脫氧核苷酸。 (2)起始密碼子和終止密碼子都是mRNA上三個(gè)相鄰堿基。起始密碼子決定翻譯的開始，終止密碼子決定翻譯的停止。,1.(2012浙江高考)天然的玫瑰沒有藍(lán)色花，這是由于缺少控制藍(lán)色色素合成的基因B，而開藍(lán)色花的矮牽牛中存在序列已知的基因B?，F(xiàn)用基因工程技術(shù)培育藍(lán)玫瑰，下列操作正確的是( ) A.提取矮牽牛藍(lán)色花的mRNA，經(jīng)反轉(zhuǎn)錄獲得互補(bǔ)的DNA，再擴(kuò)增基因B B.利用限制酶從開藍(lán)色花的矮牽牛的基因文庫中獲取基因B C.利用DNA聚合酶將基因B與質(zhì)粒連接后導(dǎo)入玫瑰細(xì)胞 D.將基因B直接導(dǎo)入大腸桿菌，然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細(xì)胞,【解題關(guān)鍵】明確獲取目的基因的方法、基因工程的工具及基因工程操作的基本步驟。 【解析】選A。由題意知：控制藍(lán)色色素合成的基因B是目的基因，提取矮牽牛藍(lán)色花的mRNA，經(jīng)反轉(zhuǎn)錄獲得互補(bǔ)的DNA，再擴(kuò)增基因B，然后導(dǎo)入天然的玫瑰細(xì)胞中，經(jīng)培育該受體細(xì)胞即能獲得藍(lán)玫瑰，故選項(xiàng)A正確。限制酶用于切割目的基因而不是獲取目的基因；將目的基因B與質(zhì)粒連接需用DNA連接酶，而不是DNA聚合酶；基因B需與質(zhì)粒連接形成基因表達(dá)載體再導(dǎo)入農(nóng)桿菌，然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細(xì)胞，而不能將基因B直接導(dǎo)入大腸桿菌。,2.(2014聊城高二檢測(cè))下列關(guān)于基因表達(dá)載體的構(gòu)建描述錯(cuò)誤的是( ) A.基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的核心 B.基因表達(dá)載體的組成包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因等部分 C.目的基因主要是指編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因 D.構(gòu)建的基因表達(dá)載體都是相同的,【解題關(guān)鍵】解答本題需要明確以下兩點(diǎn)： (1)基因表達(dá)載體的組成； (2)構(gòu)建基因表達(dá)載體的目的、方法。 【解析】選D?；虮磉_(dá)載體的構(gòu)建是實(shí)施基因工程的第二步，也是基因工程的核心；一個(gè)基因表達(dá)載體的組成，除目的基因外，還必須具有啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因等部分；目的基因主要是指編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因；由于受體細(xì)胞不同，基因表達(dá)載體也會(huì)有差別，不可能都是相同的。,【變式備選】下列屬于獲取目的基因的方法的是( ) ①利用mRNA反轉(zhuǎn)錄形成 ②從基因組文庫中提取 ③從受體細(xì)胞中提取 ④利用PCR技術(shù)合成 ⑤利用DNA轉(zhuǎn)錄形成 ⑥人工合成 A.①②③⑤ B.①②⑤⑥ C.①②③④ D.①②④⑥,【解析】選D。目的基因的獲取可以從基因文庫中提取，也可以用mRNA反轉(zhuǎn)錄形成DNA的一條鏈，然后合成DNA分子；對(duì)于一些已知一段核苷酸序列的目的基因，可用PCR技術(shù)擴(kuò)增合成；對(duì)于一些短小而無模板且已知核苷酸序列的目的基因可用人工合成法。受體細(xì)胞是目的基因表達(dá)的場(chǎng)所，不能從中提取目的基因；DNA轉(zhuǎn)錄出的是RNA，不能得到目的基因。,二、目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞及檢測(cè)與鑒定 1.目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的常用方法：,2.農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法分析：,(1)完成基因表達(dá)載體的構(gòu)建，需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。 (2)重組的基因表達(dá)載體(重組質(zhì)粒)導(dǎo)入農(nóng)桿菌的常用方法是用Ca2+處理。 (3)目的基因能夠在受體細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定維持和表達(dá)的關(guān)鍵是目的基因插入受體細(xì)胞染色體DNA上。 (4)由受體細(xì)胞形成植株需要用到植物組織培養(yǎng)技術(shù)。,3.目的基因檢測(cè)與鑒定的方法比較：,【易錯(cuò)提醒】 關(guān)于不同分子檢測(cè)的原理、場(chǎng)所、探針的異同 (1)原理：進(jìn)行轉(zhuǎn)錄水平的檢測(cè)原理與復(fù)制水平的檢測(cè)原理是相似的，只是被檢測(cè)的物質(zhì)不再是轉(zhuǎn)基因生物的基因組DNA，而是轉(zhuǎn)基因生物的細(xì)胞內(nèi)的mRNA；進(jìn)行翻譯水平的檢測(cè)，則是利用抗原與抗體特異性結(jié)合的原理。 (2)場(chǎng)所：不論是復(fù)制水平、轉(zhuǎn)錄水平還是翻譯水平的檢測(cè)，都是在體外進(jìn)行的。 (3)探針：在DNA分子、mRNA分子上檢測(cè)目的基因是否插入、目的基因是否轉(zhuǎn)錄時(shí)，用的探針都是放射性同位素等標(biāo)記的含有目的基因的DNA片段。,1.(2013新課標(biāo)全國卷Ⅰ改編)閱讀如下資料： 科學(xué)家將牛生長(zhǎng)激素基因?qū)胄∈笫芫阎?，得到了體型巨大的“超級(jí)小鼠”；科學(xué)家采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法培育出轉(zhuǎn)基因煙草。 回答下列問題： (1)將基因表達(dá)載體導(dǎo)入小鼠的受精卵中常用 法。 (2)構(gòu)建基因表達(dá)載體常用的工具酶是 和 。 (3)在培育有些轉(zhuǎn)基因植物時(shí)，常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，農(nóng)桿菌的作用是 。,【解題關(guān)鍵】解答本題需明確目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的常用方法： (1)動(dòng)物基因工程：顯微注射法。 (2)植物基因工程：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。 【解析】(1)將基因表達(dá)載體導(dǎo)入動(dòng)物受精卵常用的方法是顯微注射法。(2)構(gòu)建基因表達(dá)載體常用的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。(3)在培育轉(zhuǎn)基因植物時(shí)常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，因?yàn)檗r(nóng)桿菌能在自然條件下感染雙子葉植物和裸子植物。,答案：(1)顯微注射 (2)限制性核酸內(nèi)切酶 DNA連接酶 (3)農(nóng)桿菌可感染植物，將目的基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中,2.(2011海南高考改編)回答有關(guān)基因工程的問題： (1)構(gòu)建基因工程表達(dá)載體時(shí)，用不同類型的限制酶切割DNA后，可能產(chǎn)生黏性末端，也可能產(chǎn)生 末端。若要在限制酶切割目的基因和質(zhì)粒后使其直接進(jìn)行連接，則應(yīng)選擇能使二者產(chǎn)生 (相同、不同)黏性末端的限制酶。,(2)利用大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素時(shí)，構(gòu)建的表達(dá)載體含有人胰島素基因及其啟動(dòng)子等，其中啟動(dòng)子的作用是 。在用表達(dá)載體轉(zhuǎn)化大腸桿菌時(shí)，常用 處理大腸桿菌，以利于表達(dá)載體進(jìn)入；為了檢測(cè)胰島素基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，可用標(biāo)記的胰島素基因片段作探針與mRNA雜交，該雜交技術(shù)稱為 。為了檢測(cè)胰島素基因轉(zhuǎn)錄的mRNA是否翻譯成 ，常用抗原—抗體雜交技術(shù)。,【解題關(guān)鍵】本題考查基因工程的基本工具和操作過程，解答本題時(shí)應(yīng)明確以下兩點(diǎn)： (1)明確基因工程的基本工具中限制酶和DNA連接酶的作用特點(diǎn)，理解載體的結(jié)構(gòu)組成和各組分的作用。 (2)理解基因工程的操作過程，將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后還需要進(jìn)一步檢測(cè)和鑒定目的基因是否成功表達(dá)。,【解析】(1)限制酶切割產(chǎn)生兩種末端：黏性末端和平末端。若用DNA連接酶連接兩個(gè)末端，兩個(gè)末端必須是相同的。 (2)基因工程檢測(cè)的方法：檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入，使用DNA分子雜交技術(shù)；檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄，使用分子雜交技術(shù)；檢測(cè)是否形成蛋白質(zhì)，使用抗原—抗體雜交技術(shù)。 答案：(1)平 相同 (2)RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位 Ca2+ 分子雜交技術(shù) 蛋白質(zhì),【互動(dòng)探究】題1怎樣檢測(cè)牛生長(zhǎng)激素基因是否導(dǎo)入小鼠受精卵中？ 提示：(1)制備含有牛生長(zhǎng)激素基因的分子探針。 (2)提取小鼠的基因組DNA。 (3)使分子探針與基因組DNA雜交。 (4)若出現(xiàn)雜交帶，說明已導(dǎo)入；否則，未導(dǎo)入。,【方法規(guī)律】解答基因工程基本操作程序題目的一般步驟——三辨、三找、一析、一理 (1)三辨：分辨限制酶的種類及識(shí)別序列和切割位點(diǎn)。在切割目的基因和載體時(shí)，一般用同一種限制酶切割，也可用不同的限制酶切割，但兩種限制酶切割后產(chǎn)生的黏性末端中堿基要互補(bǔ)配對(duì)。 (2)三找：找出標(biāo)記基因、目的基因及其插入位點(diǎn)。一般來說，質(zhì)粒中至少有一個(gè)標(biāo)記基因，如抗生素抗性基因。明確目的基因的插入位點(diǎn)是在標(biāo)記基因內(nèi)部還是在標(biāo)記基因之外。,(3)一析：分析目的基因插入質(zhì)粒后是否破壞了標(biāo)記基因。如果質(zhì)粒中有一個(gè)標(biāo)記基因，插入后一般不破壞標(biāo)記基因；如果質(zhì)粒中有兩個(gè)標(biāo)記基因，則需看標(biāo)記基因中是否有插入位點(diǎn)，如果某一標(biāo)記基因中有插入位點(diǎn)，則目的基因插入質(zhì)粒后該標(biāo)記基因被破壞。 (4)一理：理清判斷目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞的方法。 一般用含有某種抗生素的培養(yǎng)基培養(yǎng)受體菌，如果有兩種抗生素抗性基因，還需判斷用哪一種抗生素來檢測(cè)。,