《高中生物 專題1 基因工程 第2節(jié) 基因工程的基本操作程序課件 新人教版選修3》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中生物 專題1 基因工程 第2節(jié) 基因工程的基本操作程序課件 新人教版選修3（65頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、成 才 之 路 生 物路 漫 漫 其 修 遠(yuǎn) 兮 吾 將 上 下 而 求 索 人 教 版 選 修 3 基 因 工 程專 題 一 第 二 節(jié) 基 因 工 程 的 基 本 操 作 程 序?qū)?題 一 目 標(biāo) 定 位1預(yù) 習(xí) 導(dǎo) 學(xué)2 要 點(diǎn) 精 析3 思 維 升 華4 知 識(shí) 構(gòu) 建5 課 時(shí) 作 業(yè)7 應(yīng) 用 探 究6 目 標(biāo) 定 位 1 了 解 目 的 基 因 獲 取 的 常 見(jiàn) 方 法 。2 理 解 基 因 表 達(dá) 載 體 的 構(gòu) 建 是 基 因 工 程 的 核 心 。 (重 、 難點(diǎn) ) 3 掌 握 將 目 的 基 因 導(dǎo) 入 受 體 細(xì) 胞 的 方 法 。 (重 點(diǎn) )4 理 解 目 的
2、基 因 的 檢 測(cè) 與 鑒 定 。 預(yù) 習(xí) 導(dǎo) 學(xué) 基 因 工 程 的 基 本 操 作 程 序 主 要 包 括 四 個(gè) 步 驟 ： _、 _、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 、 _。一、目的基因的獲取1 從 基 因 文 庫(kù) 中 獲 取 目 的 基 因 ： 將 含 有 某 種 生 物 _的 許 多 DNA片 段 ， 導(dǎo) 入 受 體 菌 的 群 體 中 儲(chǔ) 存 ， 各 個(gè)受 體 菌 分 別 含 有 這 種 生 物 的 _， 稱 為 基 因 文 庫(kù) 。 基 因文 庫(kù) 可 大 可 小 ， 如 果 它 包 含 了 一 種 生 物 所 有 的
3、基 因 ， 就 叫 _； 如 果 它 只 包 含 一 種 生 物 的 一 部 分 基 因 ， 就 叫 _， 如 _。目 的 基 因 的 獲 取 基 因 表 達(dá) 載 體 的 構(gòu) 建將 目 的 基 因 導(dǎo) 入 受 體 細(xì) 胞 目 的 基 因 的 檢 測(cè) 與 鑒 定不 同 基 因 不 同 基 因基 因 組 文 庫(kù)部 分 基 因 文 庫(kù) cDNA文 庫(kù) 2 從 基 因 文 庫(kù) 中 獲 取 目 的 基 因 的 具 體 方 法 ： 可 根 據(jù) 基 因的 _序 列 、 基 因 的 功 能 、 基 因 在 染 色 體 上 的 位 置 、 基因 的 轉(zhuǎn) 錄 產(chǎn) 物 mRNA以 及 基 因 翻 譯 產(chǎn) 物_等 特
4、 性 來(lái) 獲取 目 的 基 因 。3 利 用 PCR技 術(shù) 擴(kuò) 增 目 的 基 因 ： PCR技 術(shù) 是 一 項(xiàng) 在 生 物體 外_特 定 DNA片 段 的 核 酸 合 成 技 術(shù) 。(1)原 理 ： 利 用_原 理 ， 將 基 因 的 核 苷 酸 序列 不 斷 加 以 復(fù) 制 ， 使 其 呈 指 數(shù) 方 式 增 加 。 指 數(shù) 擴(kuò) 增 約 為 2n(n為擴(kuò) 增 循 環(huán) 的 次 數(shù) )。核 苷 酸 蛋 白 質(zhì)復(fù) 制 DNA雙 鏈 復(fù) 制 (2)條 件 ： 已 知 目 的 基 因 的 一 段_序 列 、_、_、_。(3)過(guò) 程 ： 目 的 基 因 DNA受 熱 變 性 后 解 鏈 為_(kāi)，與 引
5、物 結(jié) 合 ， 然 后 在_的 作 用 下 進(jìn) 行 延 伸 形 成DNA。4 人 工 合 成 法 ：_比 較 小 ， 核 苷 酸 序 列 已 知 ，可 以 人 工 合 成 。 核 苷 酸引 物 模 板 DNA DNA聚 合 酶 單 鏈DNA聚 合 酶基 因 是 使 目 的 基 因 在 受 體 細(xì) 胞 中 穩(wěn) 定 存 在 ， 并可 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 結(jié) 構(gòu) 基 因 啟 動(dòng) 子 DNA片 段 RNA聚 合 酶 蛋 白 質(zhì) 為 了 鑒 別 受 體 細(xì) 胞 中 是 否 含 有 目 的 基因 ， 從 而 將 含 有 目 的
6、 基 因 的 細(xì) 胞 篩 選 出 來(lái) 抗 生 素 抗 性 基 因 農(nóng) 桿 菌 轉(zhuǎn) 化 法Ti質(zhì) 粒 的 T DNA表 達(dá) 基 因 槍 法 花 粉 管 通 道 法顯 微 注 射 技 術(shù) 繁 殖 快 、 多 為 單 細(xì) 胞 、 遺 傳 物 質(zhì) 相 對(duì) 較 少 等鈣 離 子重 組 表 達(dá) 載 體DNA分 子 目 的 基 因 DNA分 子 雜 交 技 術(shù)轉(zhuǎn) 錄 出 mRNAmRNA與 DNA雜 交 技 術(shù) 翻 譯 成 蛋 白 質(zhì)抗 原 抗 體 雜 交 法 思維激活1 為 什 么 要 用 同 一 種 限 制 酶 切 割 質(zhì) 粒 和 含 目 的 基 因 的DNA分 子 ？2 用 于 構(gòu) 建 基 因 表 達(dá)
7、 載 體 的 質(zhì) 粒 為 什 么 必 須 具 有 啟 動(dòng) 子和 終 止 子 ？3 植 物 基 因 工 程 常 用 的 受 體 細(xì) 胞 為 什 么 可 以 是 體 細(xì) 胞 ，而 動(dòng) 物 基 因 工 程 一 般 只 用 受 精 卵 ？ 答案1 目 的 是 產(chǎn) 生 相 同 的 黏 性 末 端 ， 便 于 兩 者 完 全 拼 接 。2 導(dǎo) 入 到 受 體 細(xì) 胞 的 目 的 基 因 的 表 達(dá) 需 要 調(diào) 控 序 列 ， 因此 在 插 入 目 的 基 因 的 部 位 之 前 需 有 啟 動(dòng) 子 ， 之 后 需 有 終 止 子 。3 植 物 細(xì) 胞 的 全 能 性 較 高 ， 可 經(jīng) 植 物 組 織 培
8、 養(yǎng) 過(guò) 程 成 為完 整 植 物 體 ， 因 此 受 體 細(xì) 胞 可 以 是 受 精 卵 也 可 以 是 體 細(xì) 胞 ； 動(dòng)物 體 細(xì) 胞 的 全 能 性 受 到 嚴(yán) 格 限 制 ， 因 此 動(dòng) 物 基 因 工 程 中 的 受 體細(xì) 胞 一 般 只 用 受 精 卵 。 要 點(diǎn) 精 析 一、目的基因的獲取目 的 基 因 的 獲 取 概 括 地 說(shuō) 主 要 有 兩 條 途 徑 ： 可 以 從 自 然 界 中 已 有 的 物 種 中 分 離 出 來(lái) 可 以 用 人 工 的 方 法 合 成 1 從 基 因 文 庫(kù) 中 獲 取 目 的 基 因 ：基 因 文 庫(kù) 的 構(gòu) 建 實(shí) 際 上 就 遵 循 基
9、因 工 程 的 基 本 操 作 程 序 。做 法 是 ： 將 某 種 生 物 體 內(nèi) 的 DNA全 部 提 取 出 來(lái) ， 選 用 適 當(dāng) 的 限制 性 核 酸 內(nèi) 切 酶 ， 將 DNA切 成 一 定 范 圍 大 小 的 DNA片 段 ， 然后 ， 將 這 些 DNA片 段 分 別 與 載 體 連 接 起 來(lái) ， 導(dǎo) 入 受 體 菌 的 群 體中 儲(chǔ) 存 ， 每 個(gè) 受 體 菌 都 包 含 了 一 段 不 同 的 DNA片 段 。 也 就 是說(shuō) ， 這 個(gè) 群 體 包 含 了 這 種 生 物 的 所 有 基 因 ， 構(gòu) 成 了 這 種 生 物 的基 因 組 文 庫(kù) 。 如 果 用 某 種 生
10、 物 發(fā) 育 的 某 個(gè) 時(shí) 期 的 mRNA反 轉(zhuǎn) 錄產(chǎn) 生 的 多 種 互 補(bǔ) DNA(也 叫 cDNA)片 段 ， 與 載 體 連 接 后 儲(chǔ) 存 在一 個(gè) 受 體 菌 群 中 ， 那 么 ， 這 個(gè) 受 體 菌 群 體 就 叫 做 這 種 生 物 的cDNA文 庫(kù) 。 cDNA文 庫(kù) 與 基 因 文 庫(kù) 的 區(qū) 別 可 具 體 參 閱 教 材 中 的“ 生 物 技 術(shù) 資 料 卡 ” 。 2 利 用 PCR技 術(shù) 擴(kuò) 增 目 的 基 因 ：PCR技 術(shù) 是 利 用 DNA雙 鏈 復(fù) 制 的 原 理 ， 將 基 因 的 核 苷 酸序 列 不 斷 地 加 以 復(fù) 制 ， 使 其 數(shù) 量 呈
11、 指 數(shù) 方 式 增 加 。 利 用 PCR技術(shù) 獲 取 目 的 基 因 的 前 提 ， 是 要 有 一 段 已 知 目 的 基 因 的 核 苷 酸 序列 ， 以 便 根 據(jù) 這 一 序 列 合 成 引 物 。 擴(kuò) 增 的 過(guò) 程 是 ： 目 的 基 因DNA受 熱 變 性 后 解 鏈 為 單 鏈 ， 引 物 與 單 鏈 相 應(yīng) 互 補(bǔ) 序 列 結(jié) 合 ，然 后 在 DNA聚 合 酶 作 用 下 進(jìn) 行 延 伸 ， 如 此 重 復(fù) 循 環(huán) 多 次 。 上 述過(guò) 程 可 以 在 PCR擴(kuò) 增 儀 中 自 動(dòng) 完 成 。 3 人 工 合 成 目 的 基 因 ：人 工 合 成 目 的 基 因 的 方
12、 法 主 要 有 兩 種 。(1)反 轉(zhuǎn) 錄 法 ： 主 要 用 于 相 對(duì) 分 子 質(zhì) 量 較 大 而 又 不 知 其 序 列的 基 因 ， 它 是 以 目 的 基 因 的 mRNA為 模 板 ， 借 助 反 轉(zhuǎn) 錄 酶 合 成堿 基 互 補(bǔ) 的 單 鏈 DNA， 然 后 在 DNA聚 合 酶 的 作 用 下 合 成 雙 鏈DNA。(2)化 學(xué) 合 成 法 ： 即 依 照 某 一 蛋 白 質(zhì) 的 氨 基 酸 序 列 ， 通 過(guò) 密碼 子 推 算 出 其 基 因 序 列 ， 然 后 直 接 合 成 目 的 基 因 。知識(shí)貼士：由 于 真 核 細(xì) 胞 的 基 因 含 有 不 表 達(dá) 的 DNA片
13、 段 ，不 能 直 接 用 于 基 因 的 擴(kuò) 增 和 表 達(dá) ， 因 此 ， 在 獲 取 真 核 細(xì) 胞 中 的目 的 基 因 時(shí) ， 一 般 是 用 人 工 合 成 目 的 基 因 的 方 法 。 目 的 基 因 的 分 離 是 基 因 工 程 研 究 中 的 主 要 方 面和 操 作 關(guān) 鍵 。 下 面 甲 、 乙 圖 表 示 從 真 核 生 物 細(xì) 胞 中 獲 取 目 的 基因 的 兩 種 方 法 ， 請(qǐng) 回 答 下 列 問(wèn) 題 。 導(dǎo) 學(xué) 號(hào) 65500499 (1)在 甲 圖 中 ， a過(guò) 程 是 在 _酶 的 作 用 下 完 成 的 。 如果 用 該 類 酶 中 的 一 種 ，
14、不 一 定 能 獲 取 目 的 基 因 ， 其 原 因 是_。(2)在 乙 圖 中 ， c過(guò) 程 在 遺 傳 學(xué) 上 稱 為 _， d過(guò) 程 稱 為_(kāi)， d過(guò) 程 需 以 mRNA為 模 板 ， _為 原 料 ， 還 需要 的 條 件 是 ATP、 _、 DNA聚 合 酶 等 。(3)除 了 上 述 兩 種 方 法 可 以 獲 取 目 的 基 因 外 ， 請(qǐng) 你 再 寫(xiě) 出 一種 方 法 ： _。 解析獲取目的基因的方法較多，甲是通過(guò)限制酶獲取目的基因，但由于切割位點(diǎn)可能在基因內(nèi)部，故可能得不到想要的目的基因；乙是通過(guò)信使RNA逆轉(zhuǎn)錄形成DNA(目的基因)的過(guò)程；此外，還可通過(guò)蛋白質(zhì)中氨基酸的
15、排列順序推測(cè)基因的脫氧核苷酸序列，再進(jìn)行化學(xué)合成。答案(1)限 制 性 核 酸 內(nèi) 切 一 種 限 制 性 核 酸 內(nèi) 切 酶 只 能對(duì) 特 定 的 堿 基 序 列 進(jìn) 行 切 割 ， 此 序 列 若 在 目 的 基 因 內(nèi) 部 ， 則 不能 得 到 目 的 基 因(2)轉(zhuǎn) 錄 逆 轉(zhuǎn) 錄 脫 氧 核 苷 酸 逆 轉(zhuǎn) 錄 酶(3)根 據(jù) 已 知 蛋 白 質(zhì) 中 的 氨 基 酸 序 列 ， 可 以 推 知 基 因 的 脫 氧核 苷 酸 序 列 ， 再 進(jìn) 行 化 學(xué) 合 成 下 列 獲 取 目 的 基 因 的 方 法 中 需 要 模 板 鏈 的 是 ( ) 從 基 因 文 庫(kù) 中 獲 取 目 的
16、 基 因 利 用 PCR技 術(shù) 擴(kuò) 增 目 的 基 因 反 轉(zhuǎn) 錄 法 通 過(guò) DNA合 成 儀 利 用 化 學(xué) 方 法 人 工 合 成A B C D 答案D 導(dǎo) 學(xué) 號(hào) 65500020 解析PCR利用的是DNA雙鏈復(fù)制原理。即將雙鏈DNA之間的氫鍵打開(kāi)，變成單鏈DNA，作為聚合反應(yīng)的模板。反轉(zhuǎn)錄法則是以目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，先反轉(zhuǎn)錄形成互補(bǔ)的單鏈DNA，再合成雙鏈的DNA。則均不需要模板。 二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建基 因 表 達(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 。1 構(gòu) 建 目 的 ： 其
17、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 。 2 表 達(dá) 載 體 的 組 成 ： 啟 動(dòng) 子 目 的 基 因 終 止 子 標(biāo) 記基 因 。(1)目 的 基 因 外 源 DNA分 子 的 有 效 片 段 。(2)啟 動(dòng) 子 一 段 有 特 殊 結(jié) 構(gòu) 的 DNA片 段 ， 位 于 基 因 的 首端 ， 它 是 RNA聚 合 酶 的 識(shí) 別 和 結(jié) 合 部 位 ， 有 了 它 才 能 驅(qū) 動(dòng) 基 因轉(zhuǎn) 錄 出 mRNA， 最 終 獲 得 所 需 的 蛋 白 質(zhì)
18、。 (3)終 止 子 位 于 基 因 的 尾 端 ， 也 是 一 段 有 特 殊 結(jié) 構(gòu) 的DNA短 片 段 。 終 止 子 相 當(dāng) 于 一 盞 紅 色 信 號(hào) 燈 ， 使 轉(zhuǎn) 錄 到 此 終止 。 (4)標(biāo) 記 基 因 鑒 別 受 體 細(xì) 胞 中 是 否 含 有 目 的 基 因 ， 從 而 將含 有 目 的 基 因 的 細(xì) 胞 篩 選 出 來(lái) ， 如 抗 生 素 抗 性 基 因 就 可 以 作 為這 種 基 因 。 3 目 的 基 因 與 載 體 的 結(jié) 合 ：將 目 的 基 因 與 載 體 結(jié) 合 的 過(guò) 程 ， 實(shí) 際 上 是 不 同 來(lái) 源 的 DNA重 新 組 合 的 過(guò) 程 。 如
19、 果 以 質(zhì) 粒 為 載 體 ， 將 目 的 基 因 與 質(zhì) 粒 結(jié) 合的 步 驟 是 ：(1)用 一 定 的 限 制 酶 切 割 質(zhì) 粒 ， 使 其 出 現(xiàn) 一 個(gè) 有 黏 性 末 端 的切 口 。(2)用 同 種 限 制 酶 切 斷 目 的 基 因 ， 產(chǎn) 生 相 同 的 黏 性 末 端 。(3)將 切 下 的 基 因 片 段 ， 插 入 到 質(zhì) 粒 的 切 口 處 ， 再 加 入 適 量DNA連 接 酶 ， 使 質(zhì) 粒 與 目 的 基 因 結(jié) 合 成 重 組 質(zhì) 粒 。 4 差 異 性 ： 由 于 受 體 細(xì) 胞 有 動(dòng) 物 、 植 物 、 微 生 物 之 分 ，加 之 目 的 基 因
20、導(dǎo) 入 受 體 細(xì) 胞 的 方 法 不 同 ， 所 以 表 達(dá) 載 體 的 構(gòu) 建也 會(huì) 有 差 異 性 。知識(shí)貼士： 生 物 之 間 進(jìn) 行 基 因 交 流 ， 需 使 用 啟 動(dòng) 子 和 終止 子 才 能 比 較 有 利 于 基 因 的 表 達(dá) 。 如 通 過(guò) cDNA文 庫(kù) 獲 得 的 目的 基 因 沒(méi) 有 啟 動(dòng) 子 ， 只 將 編 碼 序 列 導(dǎo) 入 受 體 生 物 中 ， 此 目 的 基因 無(wú) 法 進(jìn) 行 轉(zhuǎn) 錄 。 目 的 基 因 是 否 導(dǎo) 入 受 體 生 物 中 需 要 有 篩 選 標(biāo) 記 。 為 了 增 強(qiáng) 目 的 基 因 的 表 達(dá) 水 平 ， 往 往 還 要 增 加 一
21、 些 其 他調(diào) 控 元 件 ， 如 增 強(qiáng) 子 等 。 有 時(shí) 需 要 確 定 目 的 基 因 表 達(dá) 的 產(chǎn) 物 存 在 于 細(xì) 胞 的 什 么 部位 ， 往 往 要 加 上 可 以 標(biāo) 記 存 在 部 位 的 基 因 (或 做 成 目 的 基 因 與標(biāo) 記 基 因 的 融 合 基 因 )， 如 綠 色 熒 光 蛋 白 基 因 等 。 下 表 中 列 出 了 幾 種 限 制 酶 識(shí) 別 序 列 及 其 切 割 位點(diǎn) ， 圖 1、 圖 2中 箭 頭 表 示 相 關(guān) 限 制 酶 的 酶 切 點(diǎn) 。 請(qǐng) 回 答 下 列 問(wèn)題 ： 導(dǎo) 學(xué) 號(hào) 65500500 (1)一 個(gè) 圖 1所 示 的 質(zhì) 粒
22、 分 子 經(jīng) Sma 切 割 前 后 ， 分 別 含 有_個(gè) 游 離 的 磷 酸 基 團(tuán) 。(2)若 對(duì) 圖 中 質(zhì) 粒 進(jìn) 行 改 造 ， 插 入 的 Sma 酶 切 位 點(diǎn) 越 多 ，質(zhì) 粒 的 熱 穩(wěn) 定 性 越 _。(3)用 圖 中 的 質(zhì) 粒 和 外 源 DNA構(gòu) 建 重 組 質(zhì) 粒 ， 不 能 使 用Sma 切 割 ， 原 因 是 _。(4)與 只 使 用 EcoR 相 比 較 ， 使 用 BamH 和 H ind 兩 種限 制 酶 同 時(shí) 處 理 質(zhì) 粒 、 外 源 DNA的 優(yōu) 點(diǎn) 在 于 可 以 防 止_。(5)為 了 獲 取 重 組 質(zhì) 粒 ， 將 切 割 后 的 質(zhì) 粒
23、與 目 的 基 因 片 段 混合 ， 并 加 入 _酶 。(6)重 組 質(zhì) 粒 中 抗 生 素 抗 性 基 因 的 作 用 是 為 了 _。 解析(1)切割前質(zhì)粒為環(huán)狀，不含游離的磷酸基團(tuán)。切割后質(zhì)粒成了一個(gè)鏈狀的雙鏈DNA分子，含兩個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。(2)因?yàn)镾ma識(shí)別序列中均為GC堿基對(duì)，G、C之間含三個(gè)氫鍵，熱穩(wěn)定性高。(3)據(jù)題圖可知，Sma既會(huì)破壞標(biāo)記基因，也會(huì)破壞目的基因。(4)若用同種限制性內(nèi)切酶切割質(zhì)粒和外源DNA中的目的基因，因?yàn)閮啥说酿ば阅┒四軌蚧パa(bǔ)配對(duì)，會(huì)出現(xiàn)自身環(huán)化的情況。而用兩種限制性內(nèi)切酶切割，因?yàn)閮啥诵纬傻酿ば阅┒瞬荒軌蚧パa(bǔ)配對(duì)，不會(huì)出現(xiàn)自身環(huán)化。(5)DNA連接
24、酶可以連接具有能夠互補(bǔ)配對(duì)黏性末端的DNA片段。(6)標(biāo)記基因可以鑒別受體細(xì)胞是否含有目的基因。 答案(1)0、 2(2)高(3)Sma 會(huì) 破 壞 質(zhì) 粒 的 抗 生 素 抗 性 基 因 、 外 源 DNA中 的 目的 基 因(4)質(zhì) 粒 和 含 目 的 基 因 的 外 源 DNA片 段 自 身 環(huán) 化(5)DNA連 接(6)鑒 別 和 篩 選 含 有 目 的 基 因 的 細(xì) 胞 (2015聊 城 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 構(gòu)
25、建 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 的答案D 導(dǎo) 學(xué) 號(hào) 65500021 解析基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的第二步，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)載體的構(gòu)建也會(huì)有差別，不可能都是相同的。 三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將 目 的 基 因 導(dǎo) 入 受 體 細(xì) 胞 是 實(shí) 施 基 因 工 程
26、的 第 三 步 。 目 的基 因 進(jìn) 入 受 體 細(xì) 胞 內(nèi) ， 并 且 在 受 體 細(xì) 胞 內(nèi) 維 持 穩(wěn) 定 和 表 達(dá) 的 過(guò)程 稱 為 轉(zhuǎn) 化 。將 目 的 基 因 導(dǎo) 入 受 體 細(xì) 胞 的 方 法 很 多 ， 應(yīng) 具 體 情 況 具 體 分析 。 不 同 受 體 細(xì) 胞 導(dǎo) 入 方 法 不 同 。 生 物 種類 植 物 細(xì) 胞 動(dòng) 物 細(xì) 胞 微 生 物 細(xì) 胞常 用 方法 農(nóng) 桿 菌 轉(zhuǎn) 化 法 顯 微 注 射 法 Ca2 處 理 法受 體 細(xì)胞 體 細(xì) 胞 受 精 卵 原 核 細(xì) 胞轉(zhuǎn) 化 過(guò)程 目 的 基 因 插 入 Ti質(zhì) 粒 的 T DNA上 農(nóng) 桿 菌 導(dǎo)入 植 物 細(xì)
27、 胞 融合 到 受 體 細(xì) 胞 的DNA 表 達(dá) 目 的 基 因 表 達(dá) 載體 提 純 取 卵 (受 精 卵 ) 顯 微注 射 受 精 卵 發(fā)育 獲 得 具 有 新性 狀 的 動(dòng) 物 Ca2 處 理 細(xì) 胞 感 受 態(tài) 細(xì) 胞 表 達(dá) 載 體 與 感 受態(tài) 細(xì) 胞 混 合 感受 態(tài) 細(xì) 胞 吸 收DNA分 子 知識(shí)貼士： 農(nóng) 桿 菌 是 一 種 在 土 壤 中 生 活 的 微 生 物 ， 能 在自 然 條 件 下 感 染 雙 子 葉 植 物 和 裸 子 植 物 ， 而 對(duì) 大 多 數(shù) 單 子 葉 植物 沒(méi) 有 感 染 力 。 此 外 ， 將 目 的 基 因 導(dǎo) 入 植 物 細(xì) 胞 還 可 采
28、用 基 因槍 法 和 花 粉 管 通 道 法 。 以 上 介 紹 的 幾 種 方 法 ， 在 導(dǎo) 入 受 體 細(xì) 胞 之 前 ， 都 必 須 進(jìn)行 目 的 基 因 表 達(dá) 載 體 的 構(gòu) 建 ， 也 就 是 說(shuō) 導(dǎo) 入 受 體 細(xì) 胞 的 必 須 是重 組 DNA分 子 ， 而 不 能 直 接 導(dǎo) 入 目 的 基 因 。 采 用 基 因 工 程 的 方 法 培 育 抗 蟲(chóng) 棉 ， 下 列 導(dǎo) 入 目的 基 因 的 做 法 正 確 的 是 ( ) 將 毒 素 蛋 白 注 射 到 棉 受 精 卵 中 將 編 碼 毒 素 蛋 白 的 DNA序 列 ， 注 射 到 棉 受 精 卵 中 將 編 碼 毒
29、素 蛋 白 的 DNA序 列 ， 與 質(zhì) 粒 重 組 ， 導(dǎo) 入 細(xì) 菌 ，用 該 細(xì) 菌 感 染 棉 的 體 細(xì) 胞 ， 再 進(jìn) 行 組 織 培 養(yǎng) 將 編 碼 毒 素 蛋 白 的 DNA序 列 ， 與 細(xì) 菌 質(zhì) 粒 重 組 ， 注 射 到棉 的 子 房 并 進(jìn) 入 受 精 卵A B C D 導(dǎo) 學(xué) 號(hào) 65500022 解析考查基因工程的操作步驟。基因工程的操作步驟是：目的基因的獲取基因表達(dá)載體的構(gòu)建目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測(cè)和鑒定。本題著重考查基因工程步驟中的第三步：目的基因必須與細(xì)菌質(zhì)粒重組，形成目的基因表達(dá)載體，方可導(dǎo)入棉受精卵中。答案C (2015濰 坊 檢 測(cè) )下 列
30、 關(guān) 于 目 的 基 因 導(dǎo) 入 微 生 物 細(xì) 胞 的 敘述 中 ， 不 正 確 的 是 ( )A 常 用 原 核 生 物 作 為 受 體 細(xì) 胞 ， 是 因 為 原 核 生 物 繁 殖快 ， 且 多 為 單 細(xì) 胞 、 遺 傳 物 質(zhì) 相 對(duì) 較 少B 受 體 細(xì) 胞 所 處 的 一 種 能 吸 收 周 圍 環(huán) 境 中 DNA分 子 的 生理 狀 態(tài) 稱 為 感 受 態(tài)C 感 受 態(tài) 細(xì) 胞 吸 收 DNA分 子 需 要 適 宜 的 溫 度 和 酸 堿 度D 感 受 態(tài) 細(xì) 胞 吸 收 重 組 表 達(dá) 載 體 DNA分 子 的 液 體 只 要 調(diào)節(jié) 為 適 宜 的 pH 即 可 ， 沒(méi) 必
31、 要 用 緩 沖 液 導(dǎo) 學(xué) 號(hào) 65500023 答案D解析由于原核生物繁殖快，且多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少等特點(diǎn)，所以早期的基因工程通常用原核生物作為受體細(xì)胞；受體細(xì)胞經(jīng)Ca2處理后，處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)，稱為感受態(tài)；感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子需要在適宜的溫度和酸堿度的緩沖液中完成。 四、目的基因的檢測(cè)與鑒定目 的 基 因 導(dǎo) 入 受 體 細(xì) 胞 后 ， 是 否 可 以 穩(wěn) 定 維 持 和 表 達(dá) 其 中遺 傳 特 性 ， 只 有 通 過(guò) 檢 測(cè) 與 鑒 定 才 能 知 道 。 這 是 基 因 工 程 的 第四 步 工 作 ， 也 是 檢 查 基 因 工 程 是 否
32、 做 成 功 的 一 步 。目 的 基 因 的 檢 測(cè) 內(nèi) 容 和 方 法 的 比 較 如 下 表 ： 類 型 步 驟 檢 測(cè) 內(nèi) 容 方 法 結(jié) 果 顯 示分 子檢 測(cè) 第 一 步 目 的 基 因 是 否進(jìn) 入 受 體 細(xì) 胞 DNA分 子 雜 交(DNA和 DNA之間 ) 是 否 成 功 顯示 出 雜 交 帶第 二 步 目 的 基 因 是 否轉(zhuǎn) 錄 出 mRNA 分 子 雜 交 技 術(shù)(DNA和 mRNA之 間 ) 同 上第 三 步 目 的 基 因 是 否翻 譯 出 蛋 白 質(zhì) 抗 原抗 體 雜 交 同 上個(gè) 體水 平鑒 定 包 括 做 抗 蟲(chóng) 、 抗 病 的 接 種 實(shí) 驗(yàn) ， 以 確
33、定 是 否 有 抗 性 以 及抗 性 的 程 度 ； 基 因 工 程 產(chǎn) 品 與 天 然 產(chǎn) 品 的 功 能 進(jìn) 行 活 性比 較 ， 以 確 定 功 能 是 否 相 同 知識(shí)貼士： 目 的 基 因 在 受 體 細(xì) 胞 中 的 存 在 與 表 達(dá) 是 有 區(qū)別 的 。 目 的 基 因 被 受 體 細(xì) 胞 攝 取 是 表 達(dá) 的 前 提 ， 但 是 被 攝 取 并不 意 味 著 被 表 達(dá) 。 由 于 各 種 因 素 的 影 響 ， 有 時(shí) 還 需 要 采 取 一 定的 措 施 去 促 使 目 的 基 因 的 表 達(dá) 。 DNA探 針 的 應(yīng) 用 所 依 據(jù) 的 原 理 是 DNA分 子 雜 交
34、 。 DNA分 子 雜 交 是 指 DNA片 段 在 適 合 的 條 件 下 能 和 與 之 互 補(bǔ) 的 另 一 個(gè)片 段 結(jié) 合 。 如 果 對(duì) 最 初 的 DNA片 段 進(jìn) 行 標(biāo) 記 ， 即 成 為 探 針 。 目 的 基 因 導(dǎo) 入 受 體 細(xì) 胞 后 ， 是 否 可 以 穩(wěn) 定 維 持和 表 達(dá) 其 遺 傳 特 性 ， 只 有 通 過(guò) 鑒 定 和 檢 測(cè) 才 能 知 道 。 下 列 屬 于目 的 基 因 檢 測(cè) 和 鑒 定 的 是 ( ) 檢 測(cè) 受 體 細(xì) 胞 是 否 有 目 的 基 因 檢 測(cè) 受 體 細(xì) 胞 是 否 有 致 病 基 因 檢 測(cè) 目 的 基 因 是 否 轉(zhuǎn) 錄 檢
35、 測(cè) 目 的 基 因 是 否 翻 譯 成 蛋 白 質(zhì)A B C D 導(dǎo) 學(xué) 號(hào) 65500024 解析本題考查目的基因的檢測(cè)與鑒定。目的基因的檢測(cè)首先要檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA上是否插入了目的基因，方法是用DNA分子雜交技術(shù)，使DNA探針與基因組DNA雜交；其次檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，方法是用基因探針與mRNA雜交；最后檢測(cè)目的基因是否翻譯成了蛋白質(zhì)，方法是用抗原抗體雜交。答案C 利 用 外 源 基 因 在 受 體 細(xì) 胞 中 表 達(dá) ， 可 生 產(chǎn) 人 類 所 需 要 的產(chǎn) 品 。 下 列 各 項(xiàng) 中 能 說(shuō) 明 目 的 基 因 完 成 了 在 受 體 細(xì) 胞 中 表 達(dá)的 是
36、 ( )A 棉 花 二 倍 體 細(xì) 胞 中 檢 測(cè) 到 細(xì) 菌 的 抗 蟲(chóng) 基 因B 大 腸 桿 菌 中 檢 測(cè) 到 人 胰 島 素 基 因 及 其 mRNAC 山 羊 乳 腺 細(xì) 胞 中 檢 測(cè) 到 人 生 長(zhǎng) 激 素 DNA序 列D 酵 母 菌 細(xì) 胞 中 提 取 到 人 干 擾 素 蛋 白答案D 導(dǎo) 學(xué) 號(hào) 65500025 思 維 升 華 一、易混淆概念辨析1 基 因 、 基 因 文 庫(kù) 、 目 的 基 因(1)基 因 是 有 遺 傳 效 應(yīng) 的 DNA片 段 ， 是 控 制 性 狀 的 遺 傳 物質(zhì) 的 基 本 結(jié) 構(gòu) 和 功 能 單 位 ， 基 因 的 脫 氧 核 苷 酸 序 列
37、代 表 遺 傳 信息 。 (2)基 因 文 庫(kù) 是 將 含 有 某 種 生 物 不 同 基 因 的 許 多 DNA片段 ， 導(dǎo) 入 受 體 菌 的 群 體 中 通 過(guò) 克 隆 而 儲(chǔ) 存 ， 各 個(gè) 受 體 菌 分 別 含有 這 種 生 物 的 不 同 基 因 ， 叫 做 基 因 文 庫(kù) 。 建 立 基 因 文 庫(kù) 的 目 的就 是 為 獲 得 大 量 的 目 的 基 因 作 準(zhǔn) 備 。 如 果 基 因 文 庫(kù) 中 含 有 一 種生 物 的 所 有 基 因 ， 這 個(gè) 基 因 文 庫(kù) 就 叫 做 基 因 組 文 庫(kù) 。 如 果 基 因文 庫(kù) 中 含 有 一 種 生 物 的 部 分 基 因 ，
38、這 個(gè) 基 因 文 庫(kù) 就 叫 做 cDNA文 庫(kù) 。 基 因 文 庫(kù) 就 相 當(dāng) 于 某 種 生 物 的 基 因 倉(cāng) 庫(kù) ， 儲(chǔ) 備 著 大 量 的同 種 基 因 。(3)目 的 基 因 是 基 因 工 程 操 作 中 需 要 的 外 源 基 因 ， 它 是 編 碼某 種 蛋 白 質(zhì) 的 結(jié) 構(gòu) 基 因 ， 如 生 物 的 抗 逆 性 基 因 、 抗 蟲(chóng) 基 因 等 。 2 DNA復(fù) 制 、 PCR技 術(shù) 與 基 因 克 隆(1)DNA復(fù) 制 與 PCR技 術(shù) 的 比 較DNA復(fù) 制 PCR技 術(shù)場(chǎng) 所 細(xì) 胞 核 內(nèi) 生 物 體 外原 理 堿 基 互 補(bǔ) 配 對(duì) 堿 基 互 補(bǔ) 配 對(duì)酶
39、DNA聚 合 酶 、 解 旋 酶 熱 穩(wěn) 定 DNA聚 合 酶 (Taq酶 )條 件 模 板 、 ATP、 引 物 鏈 、 常 溫 模 板 、 ATP、 引 物 鏈 、 溫 度變 化 (90 95 55 60 70 75 )原 料 四 種 脫 氧 核 苷 酸 四 種 脫 氧 核 苷 酸特 點(diǎn) 形 成 的 是 整 個(gè) DNA分 子 ，一 個(gè) 細(xì) 胞 周 期 只 復(fù) 制 一 次 短 時(shí) 間 內(nèi) 形 成 大 量 目 的 基 因DNA片 段 (2)克 隆 ： 用 多 種 限 制 性 核 酸 內(nèi) 切 酶 或 者 機(jī) 械 的 方 法 ， 將 某種 生 物 細(xì) 胞 中 的 DNA切 成 不 同 片 段 ，
40、并 把 所 有 片 段 隨 機(jī) 地 分 別連 接 到 用 同 種 限 制 酶 切 過(guò) 的 基 因 運(yùn) 載 體 上 ， 然 后 分 別 轉(zhuǎn) 移 到 適當(dāng) 受 體 細(xì) 胞 ， 如 細(xì) 菌 中 。 通 過(guò) 細(xì) 胞 增 殖 而 構(gòu) 成 各 個(gè) 片 段 的 無(wú) 性繁 殖 系 。 二、提取目的基因方法的比較途 徑 從 基 因 文 庫(kù) 中 直 接分 離 目 的 基 因 人 工 合 成 基 因 (真 核 細(xì) 胞 )方 法 鳥(niǎo) 槍 法 反 轉(zhuǎn) 錄 法 根 據(jù) 已 知 氨 基 酸 序 列 合 成 DNA過(guò) 程 供 體 細(xì) 胞 中 的 DNA 限 制 酶許 多 DNA片 段 連 接質(zhì) 粒 載 體 導(dǎo) 入受 體 細(xì)
41、菌外 源 DNA擴(kuò) 增 ， 產(chǎn)生 特 定 性 狀 分 離目 的 基 因 目 的 基 因 mRNA 反 轉(zhuǎn) 錄單 鏈 DNA 合 成雙 鏈 DNA(即 目 的 基 因 ) 蛋 白 質(zhì) 的 氨 基酸 序 列 推 測(cè)mRNA的 核 苷酸 序 列 推 測(cè)結(jié) 構(gòu) 基 因 的 核苷 酸 序 列 化 學(xué) 合 成目 的 基 因優(yōu) 點(diǎn) 操 作 簡(jiǎn) 單 專 一 性 強(qiáng) 專 一 性 強(qiáng) ， 可 產(chǎn) 生 自 然 界 不 存 在 的 新基 因缺 點(diǎn) 工 作 量 大 ， 盲 目 性大 ， 專 一 性 差 操 作 過(guò) 程 較 麻 煩 ， 技術(shù) 要 求 過(guò) 高 適 用 范 圍 狹 小 知 識(shí) 構(gòu) 建 應(yīng) 用 探 究 水 稻
42、種 子 中 70%的 磷 以 植 酸 形 式 存 在 。 植 酸 易 同 鐵 、 鈣 等金 屬 離 子 或 蛋 白 質(zhì) 結(jié) 合 排 出 體 外 ， 是 多 種 動(dòng) 物 的 抗 營(yíng) 養(yǎng) 因 子 ；同 時(shí) ， 排 出 的 大 量 磷 進(jìn) 入 水 體 易 引 起 水 華 。為 從 根 本 上 解 決 水 稻 中 的 高 植 酸 問(wèn) 題 ， 可 將 植 酸 酶 基 因 導(dǎo)入 水 稻 ， 培 育 低 植 酸 轉(zhuǎn) 基 因 水 稻 品 種 。 下 圖 是 獲 取 植 酸 酶 基 因的 流 程 。 導(dǎo) 學(xué) 號(hào) 65500026 據(jù) 圖 回 答 ：(1)圖 中 基 因 組 文 庫(kù) _(小 于 /等 于 /大 于 )cDNA文 庫(kù) 。(2)B過(guò) 程 需 要 的 酶 是 _； A、 C過(guò) 程 中 _(可以 /不 可 以 )使 用 同 一 種 探 針 篩 選 含 目 的 基 因 的 菌 株 。(3)目 的 基 因 和 除 從 構(gòu) 建 的 文 庫(kù) 中 分 離 外 ， 還 可 以 分 別利 用 圖 中 _和 _為 模 板 直 接 進(jìn) 行 PCR擴(kuò) 增 ， 該 過(guò)程 中 所 用 酶 的 顯 著 特 點(diǎn) 是 _。 解析由于mRNA是以DNA一條鏈為模板轉(zhuǎn)錄出來(lái)的，所以A、C可以使用同一種探針篩選含目的基因的菌株。答案(1)大 于(2)逆 轉(zhuǎn) 錄 酶 可 以(3)DNA cDNA 耐 高 溫
高中生物 專題1 基因工程 第2節(jié) 基因工程的基本操作程序課件 新人教版選修3
