山东省临清四所高中骨干教师联合制作生物-选修三专题一1.2《基因工程的基本操作程序》导学案

“高中生物颖韬工作室”整理·1·学校：临清一中学科：生物编写人：吕瑞审稿人：孙书明专题1.1.2基因工程的基本操作程序课前预习学案一、预习目标简述基因工程原理及基本操作程序。二、预习内容1、基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：_________________________、_____________________、_________________________、_____________________________。2、目的基因的获取目的基因可以从____________________________，也可以用_________________。目的基因主要是指____________________，也可以是一些____________________________。获取目的基因的方法有以下几种：________________________、_______________________________、______________________________________。3、基因表达载体的构建基因工程的核心是___________________。一个基因表达载体的组成除了________外，还必须有______、______以及________等。4、将目的基因导入受体细胞转化是指___________________________________________________________。将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是______________，除此之外，还有________和______________等方法。______________是转基因动物中采用最多，也是最为有效的一种将目的基因导入动物细胞的方法。大肠杆菌细胞最常用的转化方法是：首先用_______处理细胞，使细胞处于一种___________________________________的生理状态，这种细胞称为__________。5、目的基因的检测与鉴定要检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因，非常关键，检测方法是_______________________。以__________________________________________作为探针。要检测目的基因是否转录出了mRNA，检测方法是___________。检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是______________。除了上述分子检测外，有的还需要进行____________________的鉴定。三、提出疑惑同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中疑惑点疑惑内容课内探究学案一、学习目标及重难点1、简述基因工程原理及基本操作程序。2、尝试设计某一转基因生物的研制过程。“高中生物颖韬工作室”整理·2·学习重点：基因工程基本操作程序的四个步骤。学习难点：（1）从基因文库中获取目的基因（2）利用PCR技术扩增目的基因二、学习过程【温故】1、什么是基因工程？2、DNA重组技术的基本工具有哪些？3、运载体需要具备哪些条件？【知新】1、目的基因的获取（想一想，为什么要有这一步？）思考并回答：（1）目的基因的获取方法有哪些？（2）为什么要建立基因文库？怎么建立的？（3）如何从基因文库中获取目的基因？（4）为什么要建立cDNA文库？如何获取cDNA？（5）PCR技术的原理是什么？（6）如何获取引物？（7）PCR技术扩增的过程是？2、基因表达载体的构建思考并回答：（1）为什么要构建基因表达载体？单独的DNA片段能不能稳定遗传？（2）基因表达载体的构成包括哪些元件？（绘制基因表达载体的模式图）（3）什么是启动子、终止子？他们位于哪里？有什么作用？（4）为什么要有标记基因？它的作用是？3、将目的基因导入受体细胞（想一想，为什么要导入受体细胞？在外界能不能维持稳定和表达？）思考并回答：（1）什么是转化？“高中生物颖韬工作室”整理·3·（2）将目的基因导入植物细胞的方法有哪些？最常用的方法是？哪些细胞可以作为受体细胞？（结合示意图，了解农杆菌转化法的基本过程）（3）将目的基因导入动物细胞的基本操作程序是？要用到什么技术？哪些细胞可以作为受体细胞？（4）早期的基因工程为什么选择原核生物作为受体细胞？（5）大肠杆菌细胞最常用的转化方法是？4、目的基因的检测与鉴定（为什么要检测和鉴定？）思考并回答：（1）目的基因的检测与鉴定可以从什么水平来做？（2）核酸杂交技术基本过程是？什么是探针？（3）如何检测目的基因是否翻译出蛋白质？（4）如何从个体生物学水平鉴定转基因抗虫棉？三、反思总结基因工程的基本操作步骤主要方法、技术或组成步骤一：步骤二：步骤三：导入植物细胞：导入动物细胞：导入微生物细胞：步骤四：四、当堂检测1、基因工程的操作步骤：①制备重组DNA分子②转化受体细胞③筛选出获得目的基因的受体细胞，培养受体细胞并诱导目的基因的表达④获取目的基因正确的操作顺序是（）A．③②④①B．②④①③C．④①②③D．③④①②2、基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的，在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是（）A．人工合成基因B．制备重组DNA分子C．转化受体细胞D．目的基因的检测和表达3、人的糖蛋白必须经内质网和高尔基体加工合成。通过转基因技术，可以使人的糖蛋白基因得以表“高中生物颖韬工作室”整理·4·达的受体细胞是（）A．大肠杆菌B．酵母菌C．T4噬菌体D．质粒DNA4、下列关于基因工程的叙述，正确的是：（）A．基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因B．细菌质粒是基因工程常用的运载体C．通常用一种限制性内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种处理运载体DNAD．为育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体5、下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图作答。（1）能否利用人的皮肤细胞来完成①过程？为什么？。（2）过程②必需的酶是酶，过程③必需的酶是酶。（3）与人体细胞中胰岛素基因相比，通过②过程获得的目的基因不含有非编码区和。（4）若A中共有a个碱基对，其中鸟嘌呤有b个，则③④⑤过程连续进行4次，至少需要提供胸腺嘧啶个。（5）在利用AB获得C的过程中，必须用切割A和B，使它们产生，再加入，才可形成C。（6）为使过程⑧更易进行，可用（药剂）处理D。课后练习与提高1、1976年，美国的H.Boyer教授首次将人的生长抑制素释放因子的基因转入大肠杆菌，并获得表达，这是人类第一次获得的转基因生物，此文中的表达是指该基因在大肠杆菌（）A．能进行DNA复制B．能进行转录和翻译C．能控制合成抑制生长素释放因子D．能合成人的生长激素2、科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶主要蛋白。以下有关基因工程的叙述，错误的是（）A．采用反转录的方法得到的目的基因有内含子B．基因非编码区对于目的基因在块茎细胞中的表达是不可缺少的C．马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞D．用同一种限制酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA，可产生相同的黏性末端，进而形成重组DNA分子3、下列关于基因工程的叙述，错误的是（）A．目的基因和受体细胞均可来自动物、植物或微生物B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶人胰岛细胞大肠杆菌胰岛素mRNAA①人胰岛素人胰岛素大量的A重复进行③④②⑤⑥⑦⑧⑨⑩BCD“高中生物颖韬工作室”整理·5·C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性D．载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达4、钱永健先生因在研究绿色荧光蛋白方面的杰出成就而获2008年诺贝尔奖。在某种生物中检测不到绿色荧光，将水母绿色荧光蛋白基因转入该生物体内后，结果可以检测到绿色荧光。由此可知（）A．该生物的基因型是杂合的B．该生物与水母有很近的亲缘关系C．绿色荧光蛋白基因在该生物体内得到了表达D．改变绿色荧光蛋白基因的1个核苷酸对，就不能检测到绿色荧光5、在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是（）A.用限制性核酸内切酶切割烟草茶叶病毒的核酸B.用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体C.将重组DNA分子导入原生质体D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞6、已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如图中箭头所指，如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现在多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是（）A．3B．4C．9D．127、图为某种质粒表达载体简图，小箭头所指分别为限制性内切酶EcoRI、BamHI的酶切位点，ampR为青霉素抗性基因，tctR为四环素抗性基因，P为启动因子，T为终止子，ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoRI、BamHI在内的多种酶的酶切位点。（1）将含有目的基因的DNA与质粒表达载体分别用EcoRI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。若要从这些连接产物中分离出重组质粒，需要对这些连接产物进行。（2）用上述3种连接产物与无任何抗药性的原核宿主细胞进行转化实验。之后将这些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；若接种到含青霉素的培养基中，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。（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。8、人体细胞内含有抑制癌症发生的p53基因，生物技术可对此类基因的变化进行检测。“高中生物颖韬工作室”整理·6·(1)目的基因的获取方法通常包括__________________和__________________。(2)上图表示从正常人和患者体内获取的p53基因的部分区域。与正常人相比，患者在该区域的碱基会发生改变，在上图中用方框圈出发生改变的碱基对；这种变异被称为____________________。(3)已知限制酶E识别序列为CCGG，若用限制酶E分别完全切割正常人和患者的p53基因部分区域(见上图)，那么正常人的会被切成______个片段；而患者的则被切割成长度为______对碱基和______对碱基的两种片段。(4)如果某人的p53基因部分区域经限制酶E完全切割后，共出现170、220、290和460碱基对的四种片段，那么该人的基因型是________(以P+表示正常基因，P-表示异常基因)。【课前预习参考答案】1、目的基因的获取基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定2、自然界中已有的物种中分离出来人工的方法合成编码蛋白质的结构基因具有调控作用的因子从基因文库中获取目的基因利用PCR技术扩增目的基因通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成3、基因表达载体的构建目的基因启动子终止子标记基因4、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农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法显微注射技术Ca2+能吸收周围环境中DNA分子感受态细胞5、DNA分子杂交用放射性同位素标记的含有目的基因的DNA片段分子杂交技术抗原-抗体杂交个体生物学水平【课内探究参考答案】1C2C3B4B5、（1）不能皮肤细胞中的胰岛素基因未表达（或未转录），不能形成胰岛素mRNA（2）逆转录解旋（3）内含子（4）15（a－b）（5）同一种限制性内切酶相同的黏性末端DNA连接酶（6）Ca