当前位置:首页 >> 理化生 >>

高中生物同步课件:1.2 基因工程的基本操作程序(新人教版选修3)


专题1

基因工程

1.2 基因工程的基本操作程序

栏目 导引

专题1

基因工程

学习导航 1.掌握目的基因获取的常见方法。 [难点]

2.学会基因表达载体构建的方法和要求。 [重
点]

3.理解目的基因导入受体细胞的具体过程。
4.掌握目的基因检测与鉴定的具体操作。 [要 点]

栏目 导引

专题1

基因工程

新知初探思维启动
一、目的基因的获取 1..从基因文库中获取目的基因 基因 将含有某种生物的不同______的DNA片段导 入受体菌的群体中储存,各个受体菌分别含 有这种生物不同的基因,称为基因文库。

栏目 导引

专题1

基因工程

基因组 基因文库包括两种:________文库,即包含 部分基因 一种生物所有基因的文库;__________文库,

即只包含一种生物的一部分基因的文库,如
cDNA文库。 2.利用PCR技术扩增目的基因

体外 (1)PCR的含义:是一项在生物______复制特
定DNA片段的核酸合成技术。 (2)目的:短时间内大量扩增目的基因。

DNA双链复制 (3)原理:________________。
栏目 导引

专题1

基因工程

(4)过程:

DNA解链为单链 第一步:加热至90~95℃,_______________ ;
55~60 第二步:冷却至_________℃,引物与两条单 链DNA相应互补序列结合;

第三步:加热至70~75℃,热稳定DNA聚合
酶(Taq酶)从引物起始进行互补链的合成。 如此重复循环多次。 (5)特点:指数形式扩增。
栏目 导引

专题1

基因工程

想一想

1.PCR过程中,需要解旋酶吗?所需要的
DNA聚合酶应具有什么特点? 【提示】 PCR过程中,DNA双链解开是在

高温下完成的,不需要解旋酶;由于PCR过 程温度较高,所以需要能耐高温的DNA聚合 酶。

栏目 导引

专题1

基因工程

3.用化学方法人工合成 小 如果基因比较___,核苷酸序列又已知,也可以 通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。

二、基因表达载体的构建
基因表达载体的组成:必须有启动子、 目的基因 ____________、终止子以及标记基因等。

栏目 导引

专题1

基因工程

三、将目的基因导入受体细胞 1..转化 目的基因 ___________进入受体细胞内,并且在受体 细胞内维持稳定和表达的过程,称为转化。

2.常用的导入方法
(1)将目的基因导入植物细胞:采用最多的方

农杆菌 法是________转化法,其次还有基因枪法和
花粉管通道法。
栏目 导引

专题1

基因工程

(2)将目的基因导入动物细胞:最常用的方法 显微注射 是__________技术。此方法的受体细胞多是 受精卵 _________。 (3)将目的基因导入微生物细胞的方法:

Ca2+ ①用_______处理细胞,使细胞处于能吸收 周围环境中DNA分子的生物状态,这种细胞称 感受态 为________细胞。
②将重组表达载体DNA分子与感受态细胞混 合,在一定温度下完成转化过程。

栏目 导引

专题1

基因工程

想一想

2.从细胞器的功能上分析,若通过基因工
程生产人的糖蛋白,可以用大肠杆菌吗? 【提示】 不可以,糖蛋白上的糖链是在内

质网和高尔基体上加工完成的,而内质网和 高尔基体存在于真核细胞中,大肠杆菌是原 核生物,细胞中不含有这两种细胞器。

栏目 导引

专题1

基因工程

四、目的基因的检测与鉴定
1..首先要检测转基因生物的DNA上是否插

DNA分子杂交 目的基因 入了_________,方法是采用______________
技术。 2. 其 次 还 要 检 测 目 的 基 因 是 否 转 录 出 了 mRNA 分子杂交 ________,方法是采用__________技术。

栏目 导引

专题1

基因工程

蛋白质 3.最后检测目的基因是否翻译成________,从 抗原—抗体杂交 分子水平检测的方法是采用______________ 技术。 个体生物学 4.有时还需进行___________水平的鉴定。如 需要做抗虫或抗病的接种实验等。

栏目 导引

专题1

基因工程

要点突破讲练互动
要点一 问题 “目的基因的获取”应注意的几个

1..PCR技术与DNA复制的比较
PCR技术 DNA在高温下 解旋方式 解旋酶催化 区 变性解旋 细胞内(主要 细胞外(主要在 别 场所 在细胞核内) PCR扩增仪中) 比较项目 DNA复制

栏目 导引

专题1

基因工程

比较项目

DNA复制 PCR技术 DNA解旋酶、 耐热的DNA聚合酶 酶 DNA聚合酶 区 细胞内温和条 控制温度,需90℃~ 别 温度 95℃高温 件 结果 合成DNA分子 合成DNA片段或基因 (1)模板:均需要脱氧核苷酸双链作 为模板 (2)原料:均为四种脱氧核苷酸 联系 (3)酶:均需DNA聚合酶 (4)引物:都需要引物,使DNA聚合 酶从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸

栏目 导引

专题1

基因工程

2.人工合成目的基因常用方法 人工合成目的基因的方法主要有两种。 (1)反转录法,主要用于相对分子质量较大而 又不知其序列的基因,它是以目的基因的 mRNA为模板,借助反转录酶合成碱基互补 的单链DNA,然后在DNA聚合酶的作用下合 成双链DNA,其过程如下:

栏目 导引

专题1

基因工程

(2)化学合成法,即依照某一蛋白质的氨基酸 序列,通过密码子推算出其基因序列,然后 直接合成目的基因,其过程如下:

栏目 导引

专题1

基因工程

例1

(2012· 青岛市高二期末)1970年,科

学家证实了RNA病毒能依赖RNA合成DNA 的过程,并发现了催化此过程的酶。下面为 形成cDNA的过程和PCR扩增过程示意图。 请根据图解回答下列问题:

栏目 导引

专题1

基因工程

(1)催化①过程的酶是________;核酸酶H的

作用是________。
(2)③过程也称为DNA的变性,此过程在温度 高达90~95 ℃时才能完成,说明DNA分子具 有________性。

栏目 导引

专题1

基因工程

(3)由图中信息分析可知,催化②⑤过程的酶
都是______________,两者在作用特性上的区 别是____________________________________ ____________________________________。 (4)如果RNA单链中有碱基100个,其中A占 25%,U占15%,则通过该过程合成的一个双 链DNA片段中有胞嘧啶________个。

栏目 导引

专题1

基因工程

【解析】

根据图示可以看出,该过程是

RNA在逆转录酶的催化作用下形成cDNA(负

链DNA),构成RNA—DNA中间体。中间体
中的RNA再经过RNA酶H水解,而以剩下的 负链DNA复制成双链DNA。①过程是由RNA 合成DNA的过程,需要逆转录酶进行催化。 ②过程是以单链DNA复制获得双链DNA的过

程需要DNA聚合酶催化。

栏目 导引

专题1

基因工程

⑤属于双链DNA复制的过程,需要DNA聚合 酶催化。⑤过程在70~75 ℃环境下进行,所

需要的酶能够耐高温。
【答案】 RNA (2)稳定 (3)DNA聚合酶 (4)60
栏目 导引

(1)反转录酶(或逆转录酶)

分解

催化⑤过程的酶耐高温

专题1

基因工程

互动探究

(1)上述过程中需要限制酶和DNA连接酶吗?
(2)由mRNA逆转录形成的DNA具有启动子吗? 【提示】 (1)不需要。 (2)无。

栏目 导引

专题1

基因工程

【探规寻律】

(1)PCR技术不需要解旋酶,

但需利用90~95 ℃高温使DNA分子解旋。 (2)PCR技术的前提是要有一段已知目的基因 的核苷酸序列,以便根据这一序列合成引物。 (3)PCR技术需要耐高温的DNA聚合酶

栏目 导引

专题1

基因工程

要点二

基因表达载体的构建

1.构建基因表达载体的目的:使目的基因在

受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一
代,使目的基因能够表达和发挥作用。 2.基因表达载体的构建 (1)启动子:一段有特殊结构的DNA片段,位 于基因的首端。它是RNA聚合酶识别和结合 的部位,可驱动基因转录。

栏目 导引

专题1

基因工程

(2)目的基因:编码相关蛋白质,形成基因工 程产品或产生新的生物性状。

(3)终止子:一段有特殊结构的DNA短片段,
位于基因的尾端,作用是使转录在所需要的 地方停止。 (4)标记基因:一般为抗生素抗性基因或荧光 基因等,其作用是鉴别受体细胞中是否含有 目的基因(目的基因是否导入成功)。

栏目 导引

专题1

基因工程

3.基因表达载体应具备的条件 (1)对受体细胞无害,不影响受体细胞的正常

生理活动;
(2)能自我复制,能通过复制进行基因扩增;

(3)具有标记基因,以便于鉴定目的基因是否
进入受体细胞; (4)重组DNA大小应适合,以方便操作。

栏目 导引

专题1

基因工程

特别提醒

(1)用同一种限制酶切割质粒和含目

的基因的DNA分子的目的是产生相同的黏性末

端,便于两者完成拼接。
(2)终止子与终止密码子的区别 ①终止子是DNA分子上决定转录停止的一段 DNA序列,其组成单位是脱氧核苷酸; ②终止密码子是指mRNA分子上决定翻译停止 的三个相邻碱基,其组成单位是核糖核苷酸。

栏目 导引

专题1

基因工程

例2

(2012· 南师大附中高二检测)如图为某

种质粒表达载体简图,小箭头所指分别为限制 性核酸内切酶EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点, ampR为青霉素抗性基因,tetR为四环素抗性基 因,P为启动子,T为终止子,ori为复制原点。

已知目的基因的两端分别含有包括EcoRⅠ、
BamHⅠ在内的多种酶的酶切位点。

栏目 导引

专题1

基因工程

栏目 导引

专题1

基因工程

(1)将含有目的基因的DNA与质粒表达载体分 别用EcoR Ⅰ 酶切,酶切产物用DNA连接酶

进行连接后,其中由两个DNA片段之间连接
形成的产物有________________、 ________________、________________三种。 若要从这些连接物中分离出重组质粒,需要 对这些连接产物进行______________________

______________________________________。

栏目 导引

专题1

基因工程

(2)用上述3种连接产物与无任何抗药性的原核 宿主细胞接种到含四环素的培养基中,能生

长的原核宿主细胞所含有的连接产物是
________。 (3)目的基因表达时,RNA聚合酶识别和结合 的位点是________,其合成的产物是 ________________________________________

________________________________。

栏目 导引

专题1

基因工程

(4)在上述实验中,为了防止目的基因和质粒 表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接,

酶切时应选用的酶是________。
【答案】 (1)目的基因—载体连接物 载体 —载体连接物 目的基因—目的基因连接物

分离纯化
(2)载体—载体连接物 (3)启动子 mRNA (4)EcoRⅠ和BamHⅠ(只答一种酶不可)
栏目 导引

专题1

基因工程

【误区警示】

(1)切割质粒和目的基因的限

制酶一般是同一种酶,以获得互补的末端,

利于重组质粒的构建。
(2)目的基因的首端和尾端需加上启动子和终 止子。

栏目 导引

专题1

基因工程

要点三

将目的基因导入受体细胞 不同受体细胞的常用导入方法

受体细胞 植物细胞 动物细胞 微生物细胞 农杆菌转 化法、基 显微注射 Ca2+处理 常用方法 因枪法、 技术 法 花粉管通 道法 受体细胞 体细胞 受精卵 原核细胞

栏目 导引

专题1

基因工程

受体 细胞

植物细胞

动物细胞 将含有目的 基因的表达 载体提纯→ 取受精卵→ 显微注射→ 受精卵发育 →获得具有 新性状的动 物

微生物细胞

以农杆菌转化 法为例 将目的基因插 入Ti质粒的T 转化 ?DNA上→农 过程 杆菌→导入植 物细胞→整合 到受体细胞的 DNA上→表达

Ca2+处理细 胞→感受态 细胞→基因 表达载体与 感受态细胞 混合→感受 态细胞吸收 DNA分子

栏目 导引

专题1

基因工程

特别提醒

(1)完成基因表达载体的构建,需

要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。 (2)Ca2+ (或CaCl2 溶液)对微生物细胞的作用 是增加细胞壁的通透性。 (3)目的基因能否在植株细胞内稳定保存并表 达的关键是目的基因是否插入到受体细胞染 色体DNA上(利用的原理是基因重组)。

栏目 导引

专题1

基因工程

例3 科学家通过基因工程的方法,将苏云 金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因转入普通棉株细

胞内,并成功实现了表达,从而培育出了能
抗棉铃虫的棉花植株——抗虫棉。其过程大 致如图所示,请分析回答:

栏目 导引

专题1

基因工程

(1)Ti质粒是农杆菌中的一种质粒,其上有T? DNA,把目的基因插入Ti质粒的T?DNA是利

用T?DNA______________________________
________________________________________ ____________________的特点。 (2)Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内并成功 实现表达的过程,在基因工程中称为 ________________。

栏目 导引

专题1

基因工程

(3)将目的基因导入受体细胞的方法有很多种, 该题中涉及的是________________。

(4)目的基因能否在棉株内稳定遗传的关键是
__________________。 【解析】 本题以抗虫棉的培育过程为背景,

考查了运用基因工程技术生产转基因作物的
步骤、方法。(1)Ti质粒的最大优点是能将目 的基因导入到受体细胞的染色体DNA中,从 而使目的基因在棉花体内稳定维持和表达。

栏目 导引

专题1

基因工程

(2)目的基因进入受体细胞内,并且在受体细
胞内维持稳定和表达的过程称为转化。(3)将 目的基因导入植物细胞的方法很多,以农杆 菌中的Ti质粒为目的基因载体的称为农杆菌 转化法。(4)目的基因能否在真核生物中稳定

遗传的关键是转基因生物染色体的DNA上是
否插入了目的基因。

栏目 导引

专题1

基因工程

【答案】

(1)可转移至受体细胞并且整合 (2)转化 (3)农

到受体细胞染色体DNA上 杆菌转化法

(4)目的基因是否插入到受体

细胞染色体DNA上

栏目 导引

专题1

基因工程

【探规寻律】

目的基因导入受体细胞的结果

栏目 导引

专题1

基因工程

要点四

目的基因的检测与鉴定
目的 原理 过程 含目的基因 的DNA探 针与转基因 生物的基因 组DNA分 子杂交 含目的基因 的DNA探 针与转基因 生物的 mRNA杂交 结果 若有杂 交带, 说明插 入成功

类型 步骤

转基因生 物染色体 DNA 第一 的DNA是 分子 步 否插入了 杂交 分子 目的基因 水平 检测 目的基因 第二 分子 是否转录 步 杂交 出mRNA

若有杂 交带, 说明转 录成功

栏目 导引

专题1

基因工程

类型 步骤

过 程 结 果 提取蛋 目的基 抗原 若有杂 白质,与 分子 第三 因是否 —抗 交带, 水平 已知的 步 翻译成 体杂 表明翻 检测 相应抗 蛋白质 交 译成功 体杂交 做抗虫、抗病的接种实验,以确 定是否有抗性以及抗性的程度; 个体水平 基因工程产品与天然产品的功能 鉴定 进行活性比较,以确定功能是否 相同

目的

原理

栏目 导引

专题1

基因工程

例4

(2011· 高考海南卷)回答有关基因工程

的问题:

(1)构建基因工程表达载体时,用不同类型的
限制酶切割DNA后,可能产生黏性末端,也 可能产生________末端。若要在限制酶切割 目的基因和质粒后使其直接进行连接,则应 选择能使二者产生________(相同、不同)黏性

末端的限制酶。

栏目 导引

专题1

基因工程

(2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时,构建的表 达载体含有人胰岛素基因及其启动子等,其 中启动子的作用是________。在用表达载体 转化大肠杆菌时,常用________处理大肠杆 菌,以利于表达载体进入;为了检测胰岛素

基因是否转录出了mRNA,可用标记的胰岛
素基因片段作探针与mRNA杂交,该杂交技 术称为________。为了检测胰岛素基因转录

的mRNA是否翻译成________,常用抗原—
抗体杂交技术。
栏目 导引

专题1

基因工程

(3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导 入植物细胞,先要将目的基因插入农杆菌Ti

质粒的________中,然后用该农杆菌感染植
物细胞,通过DNA重组将目的基因插入植物 细胞的________上。 【解析】 (1)限制酶切割产生两种末端:黏

性末端和平末端;若用DNA连接酶连接两个

末端,两个末端必须是相同的。

栏目 导引

专题1

基因工程

(2)基因工程检测的方法:检测目的基因是否
导入,使用DNA分子杂交技术;检测目的基 因是否转录,使用分子杂交技术;检测是否 形成蛋白质,使用抗原—抗体杂交技术。 (3)基因工程的目的是获得稳定遗传的新品种, 因此要把目的基因插入到染色体的DNA分子 中。

栏目 导引

专题1

基因工程

【答案】

(1)平

相同 Ca2 +

(2)RNA 聚 合 酶 识 别 和 结 合 的 部 位 DNA分子杂交技术 蛋白质

(3)T?DNA

染色体DNA

栏目 导引

专题1

基因工程

变式训练 (2012· 广州六中高二检测)利用外源基因在受体

细胞中表达,可生产人类所需的产品。下列
选项中能说明目的基因完成表达的是( A.棉花细胞中检测到载体上的标记基因 B.山羊乳腺细胞中检测到人生长激素的基因 C.大肠杆菌中检测到人胰岛素基因的mRNA )

D.酵母菌细胞中提取到人的干扰素

栏目 导引

专题1

基因工程

解析:选D。基因的表达即控制蛋白质的合 成,包括转录和翻译,仅仅转录出mRNA还 不能叫表达,只有合成了相应的蛋白质才能 证明目的基因完成了在受体细胞中的表达。

栏目 导引

专题1

基因工程

【易误警示】

(1)目的基因检测与鉴定的三

个步骤,都是在体外进行的。 (2)在DNA分子、mRNA分子上检测目的基

因是否插入、目的基因是否转录时,用的探
针都是用放射性同位素等标记含有目的基因 的DNA片段。

栏目 导引


赞助商链接
相关文章:
...专题一 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序课时作...
【创新设计】2015-2016学年高中生物 专题一 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序课时作业 新人教版选修3_理化生_高中教育_教育专区。1.2 目标导航 基因工程的...
...专题一 基因工程 第2课时 基因工程的基本操作程序学...
【创新设计】2015-2016学年高中生物 专题一 基因工程 第2课时 基因工程的基本操作程序学案 新人教版选修3_理化生_高中教育_教育专区。第 2 课时 基因工程的基本...
2015-2016学年高中生物 1.2基因工程的基本操作程序课后...
2015-2016 学年高中生物 1.2 基因工程的基本操作程序课后习题 新人教 版选修 3 课时演练·促提升 1.下列获取目的基因的方法中需要模板的是( ) ①从基因文库中...
2012高二生物测试1.2基因工程的基本操作程序(人教版选修3)
2012高二生物测试1.2基因工程的基本操作程序(人教版选修3)_理化生_高中教育_教育...他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的方法,使转基因动物乳汁中的药物 ...
高中生物 专题1.2 基因工程的基本操作程序知能演练轻巧...
【优化方案】 2018 年高中生物 专题 1.2 基因工程的基本操作程 序知能演练轻巧夺冠 新人教版选修 3 1.基因工程的基本操作程序有:①使目的基因与运载体相结合;...
2017届高中生物基因工程1.2基因工程的基本操作程序导学...
2017届高中生物基因工程1.2基因工程的基本操作程序导学案选修3教案 - 基因工程的基本操作程序(第一课时) 【学习目标】 1.说出基因工程基本操作程序。 2.掌握获取...
...人教版选修3课时作业1.2 基因工程的基本操作程序.do...
2015-2016学年高二生物人教版选修3课时作业1.2 基因工程的基本操作程序.doc_数学_高中教育_教育专区。第 2 课时目标导航 程。 基因工程的基本操作程序 1.简述...
人教版高中生物选修3专题一基因工程详细知识点
人教版高中生物选修3专题基因工程详细知识点_理化生...可自我复制,也可整合到染色体 DNA 随染色体同步复制...(二)基因工程的基本操作程序目的基因的获取→基因...
高中生物专题1基因工程1.2基因工程的基本操作程序检测...
高中生物专题1基因工程1.2基因工程的基本操作程序检测选修3讲解 - 专题 1 1.2 基因工程 基因工程的基本操作程序 1.基因工程常用的受体细胞有( ) ①大肠杆菌 ...
【教学设计】高中生物_《基因工程的基本操作程序》
【教学设计】高中生物_《基因工程的基本操作程序》_...基因工程的基本操作程序》是人教版选修 3 专题 1 ...【课时】 2 课时 【新课导入】 课件展示思考:由...
更多相关标签: