第2课时 基因工程的原理和技术 学案含答案.docx
- 文档编号:17831799
- 上传时间:2023-08-04
- 格式:DOCX
- 页数:9
- 大小:19.79KB
第2课时 基因工程的原理和技术 学案含答案.docx
《第2课时 基因工程的原理和技术 学案含答案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第2课时 基因工程的原理和技术 学案含答案.docx(9页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
第2课时基因工程的原理和技术学案含答案
第2课时基因工程的原理和技术学案(含答案)
第第2课时课时基因工程的原理和技术基因工程的原理和技术学习目标
1.简述基因工程的原理。
2.概述基因工程基本操作的几个步骤。
一.基因工程的原理
1.基本原理让人们感兴趣的基因即目的基因在宿主细胞中稳定和高效地表达。
2.变异类型基因工程属于可遗传变异中的基因重组。
归纳总结1在基因工程中,不同DNA链的断裂和连接产生DNA片段的交换和重新组合,形成了新的DNA分子,在这个操作中交换了DNA片段,故属于基因重组。
2基因工程中的基因重组不同于减数分裂过程中的基因重组。
前者属于无性生殖中的基因重组,并发生在不同种生物间,打破了物种间的界限,可以定向地改造生物的遗传特性,此操作均在细胞外进行。
例1科学家用纳米技术制造出一种“生物导弹”,可以携带DNA分子。
把它注射入组织中,可以通过细胞的胞吞作用进入细胞内,DNA被释放出来,进入到细胞核内,最终整合到细胞染色体上,成为细胞基因组的一部分,DNA整合到细胞染色体中的过程属于
A.基因突变
B.基因重组
C.基因互换
D.染色体畸变答案B解析基因突变是基因内部结构的改变;染色体畸变是以染色体作为研究对象,探讨染色体结构和数目的变化;基因工程是将外源基因导入受体细胞,得到人们所需要的产物,属于基因重组。
例2下列叙述符合基因工程基本原理的是
A.B淋巴细胞与肿瘤细胞融合,杂交瘤细胞中含有B淋巴细胞中的抗体基因
B.将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌,获得能产生人干扰素的菌株
C.用紫外线照射青霉菌,使其DNA发生改变,通过筛选获得青霉素高产菌株
D.自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后将其DNA整合到细菌DNA上答案B解析基因工程是在生物体外,通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”,对生物的基因进行改造和重新组合,然后导入受体细胞内,使目的基因在受体细胞内表达,产生出人类所需要的基因产物,因此,B项为基因工程。
方法技巧正确理解基因工程的5个方面操作对象人们感兴趣的基因即目的基因需要的基本要素多种工具酶.目的基因.载体.宿主细胞等常见目的基因植物的抗虫基因.抗病基因.抗除草剂基因.人胰岛素基因和人干扰素基因等完成的场所体外构建重组DNA分子,宿主细胞内表达完成的结果目的基因稳定和高效地表达,产生人们所需的功能物质
二.基因工程的基本操作步骤
1.获得目的基因的方法1已知序列用化学方法合成;用聚合酶链式反应PCR扩增。
2未知序列从基因文库中获得。
2.形成重组DNA分子
3.将重组DNA分子导入受体细胞1常用受体细胞大肠杆菌.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,增加大肠杆菌细胞壁的通透性,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筛选原因并不是所有的细胞都接纳了重组DNA分子。
2筛选方法举例由于质粒上有抗生素如四环素的抗性基因,所以含有这种重组质粒的受体细胞就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。
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1目的基因的表达是指目的基因在宿主细胞中表达,产生人们需要的功能物质。
2常用方法从转基因生物中提取蛋白质,用相应的抗体进行抗原抗体杂交,若有杂交带出现,表明目的基因已成功表达。
归纳总结
1.获得目的基因的方法方法具体操作从基因文库中获取目的基因建立一个包括目的基因在内的基因文库,它包含DNA分子的所有基因,根据有关信息如基因的功能.表达产物等来获取目的基因PCR技术扩增目的基因DNA受热变性解旋为单链冷却后DNA引物与单链相应互补序列结合在DNA聚合酶作用下延伸合成互补链人工合成目的基因逆转录法目的基因mRNA逆转录酶单链DNA人工合成双链DNA目的基因序列化学合成法蛋白质氨基酸序列推导mRNA序列推导DNA序列人工合成目的基因
2.形成重组DNA分子的过程目的基因与载体结合的过程,实质上是不同来源的DNA重新组合的过程,是基因工程的核心。
其基本过程如下以质粒作为载体
3.重组DNA分子导入不同受体细胞的方法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重组DNA分子导入农杆菌,再让农杆菌感染植物细胞显微注射法将重组DNA分子提纯,用显微注射仪注射到受精卵中感受态细胞法Ca2处理受体细胞,使其成为感受态细胞,再进行混合受体细胞体细胞受精卵原核细胞
4.目的基因检测与鉴定的“4个层面”例3人们试图利用基因工程的方法,用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质。
生产流程如下甲生物的蛋白质mRNA目的基因与质粒DNA重组导入乙细胞获得甲生物的蛋白质下列说法正确的是
A.过程需要的酶是逆转录酶,原料是
A.U.G.C
B.要用限制性核酸内切酶切断质粒DNA,再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起
C.如果受体细胞是动物细胞,过程可以用农杆菌转化法
D.参与过程的物质不含有
A.U.G.C答案B解析过程是逆转录,利用逆转录酶合成DNA片段,所以需要的原料是
A.T.G.C,A错误;过程是目的基因与质粒DNA的重组,需要用限制性核酸内切酶切断质粒DNA,再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起,B正确;如果受体细胞是动物细胞,重组基因的导入常用显微注射法,农杆菌转化法多用于植物细胞,C错误;过程是目的基因的表达,此过程中的mRNA和tRNA都含有
A.U.G.C,D错误。
例4xx嘉兴模拟某一质粒载体如图所示,外源DNA分子插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活Ampr表示氨苄青霉素抗性基因,Tetr表示四环素抗性基因。
有人将此质粒载体用BamH酶切后,与用BamH酶切获得的目的基因混合,加入DNA连接酶进行连接反应,用得到的混合物直接转化大肠杆菌。
结果大肠杆菌有的未被转化,有的被转化。
被转化的大肠杆菌有三种,分别是含有环状目的基因.含有质粒载体.含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。
请回答下列问题1质粒载体作为基因工程的工具,应具备的基本条件有____________________________答出两点即可,而作为基因表达载体,除满足上述基本条件外,还需具有启动子和终止子。
2如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选,在上述四种大肠杆菌细胞中,未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的,其原因是_______________________________________________________________________________________________________________;并且________________和________________________________的细胞也是不能区分的,其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
在上述筛选的基础上,若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落,还需使用含有__________的固体培养基。
3在实际的基因工程操作时往往用两种限制性核酸内切酶分别切割目的基因的两端以及载体,回答下列问题如果用一种限制性核酸内切酶切割,目的基因两侧的末端以及质粒切口的两个末端都是互补的,因此连接时可能会出现________________.____________________.________________三种连接情况,而符合要求的只有载体与目的基因的连接。
下图为分子间的不同连接产物。
如果用两种不同的限制性核酸内切酶进行切割就可以有效避免______________以及______________________的连接,提高连接的有效性,克服同种酶切的缺点。
4基因工程中,某些噬菌体经改造后可以作为载体,其DNA复制所需的原料来自_________。
答案1能自主复制.具有标记基因2二者均不含有氨苄青霉素抗性基因,在该培养基上均不生长含有质粒载体含有插入了目的基因的重组质粒二者均含有氨苄青霉素抗性基因,在该培养基上均能生长四环素3载体与载体目的基因与目的基因目的基因与载体载体与载体目的基因与目的基因4受体细胞解析1质粒载体作为基因工程的工具,应具备的基本条件有具有一个至多个限制性核酸内切酶切割位点.具有标记基因.能够在宿主细胞中复制表达等。
2在含有氨苄青霉素的培养基上,只有具有Ampr的大肠杆菌才能够生长。
而Ampr位于质粒上,故未被转化的和仅含环状目的基因的大肠杆菌细胞中无Ampr,二者都不能生长;仅含有质粒载体的和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌均具有Ampr,在含有氨苄青霉素的培养基上都能生长。
目的基因的插入破坏了质粒载体的Tetr,故含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌不能在含有四环素的培养基上生长,从而能与仅含有质粒载体的大肠杆菌区分。
4噬菌体是病毒,无细胞结构,营寄生生活,无法自主合成DNA,其所需的原料来自宿主细胞。
易混易错一个重组DNA分子的组成至少应该包括启动子.终止子.目的基因.标记基因。
原因如下1目的基因是指编码蛋白质的结构基因,若没有启动子,则导入的目的基因在受体细胞中无法转录。
2目的基因的表达需要调控序列,终止子相当于一盏红色信号灯,使转录到此终止。
3检测目的基因是否导入受体细胞需要有筛选标记标记基因。
例5xx丽水高二检测抗疟药青蒿素挽救了数百万人的生命。
中国女科学家屠呦呦由于在青蒿素研发所做的重大贡献荣获xx年诺贝尔生理学奖或医学奖。
青蒿中青蒿素的含量很低,科研工作者一直致力于提高青蒿素含量的研究。
某研究小组给青蒿转入青蒿素合成的关键基因fps,通过该基因的过量表达来提高青蒿素的产量,其过程如下图所示注农杆菌中Ti质粒上只有TDNA片段能转移到植物细胞中。
1提取青蒿的总RNA,在________酶作用下获得青蒿的DNA片段。
2如果fps基因的基因序列已知,我们可以通过__________合成目的基因或者用PCR扩增目的基因;如果fps基因的基因序列未知,可以从__________中获取目的基因。
3过程需用同种__________________酶对含fps基因的DNA和Ti质粒进行酶切。
4过程中将青蒿细胞与农杆菌混合后共同培养,旨在让____________进入青蒿细胞;除尽农杆菌后,还须转接到含卡那霉素的培养基上继续培养,目的是__________________________________________________________________________________________________。
5下列有关基因工程的叙述正确的是
A.大肠杆菌质粒上具有控制质粒DNA转移的基因
B.基因工程的基本原理是让目的基因在宿主细胞中稳定存在和高效复制
C.用氯化钙处理植物细胞,可增加细胞壁的通透性
D.将乙肝抗原导入酵母菌可以获得能生产乙肝疫苗的工程菌答案1逆转录2化学方法或人工基因文库3限制性核酸内切4TDNA或目的基因筛选获得TDNA片段目的基因的植物细胞5A解析1利用RNA获得DNA,采用逆转录法,在逆转录酶的作用下实现。
2对于已知序列,可采用化学方法合成目的基因或用PCR扩增目的基因。
若DNA序列未知,常从基因文库中获取。
3过程表示形成重组质粒,采用同种限制性核酸内切酶对含fps基因的DNA和Ti质粒进行酶切。
4将青蒿细胞与农杆菌混合培养,目的是让TDNA目的基因进入青蒿细胞,实现目的基因导入受体细胞。
将目的基因导入受体细胞后,需将细胞培养在含卡那霉素的培养基中,原因是质粒上含有卡那霉素的抗性基因,导入重组DNA分子的受体细胞可在培养基上存活,利于筛选获得含TDNA片段目的基因的植物细胞。
5大肠杆菌质粒上具有控制质粒DNA转移的基因,A正确;基因工程的基本原理是让人们感兴趣的基因在宿主细胞中稳定和高效地表达,B错误;用氯化钙处理微生物细胞,可增加细胞壁的通透性,C错误;将乙肝抗原基因导入酵母菌可以获得能生产乙肝疫苗的工程菌,D错误。
基因工程的基本原理基因工程的基本操作步骤获得目的基因形成重组DNA分子将重组DNA分子导入受体细胞筛选含有目的基因的受体细胞目的基因的表达
1.判断正误1目的基因的获取一定要用限制性核酸内切酶处理2若目的基因的碱基序列未知,可用化学合成法合成目的基因3利用PCR扩增目的基因时,需要已有的目的基因作为模板4构建重组DNA时需要用的工具酶有限制性核酸内切酶.DNA连接酶.质粒5可用质粒上的标记基因筛选导入重组DNA的受体细胞6构建重组质粒需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与7载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选的标记基因8重组DNA分子是由目的基因和载体连接在一起构成的9将目的基因和质粒连接在一起的重组DNA分子导入大肠杆菌中,大肠杆菌一定接纳了重组DNA分子10每个重组质粒至少含有一个限制性核酸内切酶识别的位点11将重组DNA分子导入受体细胞中,并筛选出含有重组DNA分子的受体细胞,基因工程就完成了答案1234567891011
2.xx温州瑞安期中对基因工程操作的叙述,正确的是
A.用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸
B.用显微注射法将人生长激素基因直接注入动物的受精卵
C.用氯化钙处理可增加细菌细胞膜的通透性,有利于目的基因的导入
D.利用DNA分子杂交技术无法检测目的基因是否表达答案D解析限制性核酸内切酶只能切割特定的脱氧核苷酸序列,而烟草花叶病毒的核酸是由核糖核苷酸构成的,A错误;目的基因不能直接导入受体细胞,可用显微注射法将含人生长激素基因的重组质粒注入动物的受精卵,B错误;用氯化钙处理可增加细菌细胞壁的通透性,并使细菌处于感受态,从而有利于目的基因的导入,C错误;利用DNA分子杂交技术只能检测目的基因是否导入,无法检测目的基因是否表达,D正确。
3.人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗生素抗性基因,该抗性基因的主要作用是
A.提高受体细胞在自然环境中的耐药性
B.对目的基因是否导入进行检测
C.增加质粒分子的分子量
D.便于与外源基因连接答案B解析重组DNA分子必须具有标记基因,其目的就是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。
4.xx富阳高二检测转入人胰岛素原基因已知序列的大肠杆菌,可以合成人胰岛素原,通过该项转基因技术可有效地缓解临床上胰岛素不足的难题,从而为糖尿病患者带来福音。
在上述转基因操作过程中,下列说法错误的是
A.人胰岛素原基因可用化学方法合成,并用PCR技术扩增
B.重组质粒导入受体细胞时通常用氯化钙处理大肠杆菌
C.DNA连接酶能使不同脱氧核苷酸的碱基与脱氧核糖连接
D.胰岛素原需进一步加工后才可获得具有生物活性的胰岛素答案C解析人胰岛素原基因的序列是已知的,故可用化学方法合成,并用PCR技术扩增,A正确;由于受体细胞是大肠杆菌,所以在重组质粒导入受体细胞时,要先用氯化钙处理大肠杆菌,以增加其细胞壁的通透性,B正确;DNA连接酶能使脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接,C错误;胰岛素原没有生物活性,需要进一步加工后才能成为有生物活性的胰岛素,D正确。
5.xx浙江4月选考,32节选回答与基因工程和植物克隆有关的问题1将含某抗虫基因的载体和含卡那霉素抗性基因的载体pBI121均用限制性核酸内切酶EcoR酶切,在切口处形成____________。
选取含抗虫基因的DNA片段与切割后的pBI121用DNA连接酶连接,在两个片段相邻处形成________________,获得重组质粒。
2已知用CaCl2处理细菌,会改变其某些生理状态。
取CaCl2处理过的农杆菌与重组质粒在离心管内进行混合等操作,使重组质粒进入农杆菌,完成________实验。
在离心管中加入液体培养基,置于摇床慢速培养一段时间,其目的是___________________________________,从而表达卡那霉素抗性基因,并大量增殖。
答案1粘性末端磷酸二酯键2转化使CaCl2处理过的农杆菌恢复细胞的正常状态解析1构建重组质粒时限制性核酸内切酶剪切得到的是粘性末端,用DNA连接酶连接,在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。
2目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法。
Ca2处理方法增加细菌细胞壁的通透性,让其处于感受态细胞,以利于重组质粒导入。
故细胞要正常表达相关基因,应让其恢复为正常状态。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第2课时 基因工程的原理和技术 学案含答案 课时 基因工程 原理 技术 学案含 答案