选修三专题一基因工程导学案

选修三专题一基因工程学案 1.1DNA重组的基本工具

【学习目标】 1．简述基因工程的概念和原理。 2．记住DNA重组技术所需三种基本工具的特点和用途。 3．简述DNA连接酶的种类及作用 4．记住基因工程中作为载体需要具备的条件及常用载体 是否重点、难点 重点、难点 完成请打√ 重点、难点 【学习过程】学习任务一:基因工程,DNA重组技术所需三种基本工具的特点和用途。 1、概念 ①基因工程的别名：DNA重组技术。 ②操作场所：生物体外。 ③操作对象：基因 ④操作水平：DNA分子水平 ⑤基本过程：剪切→拼接→导入→表达 ⑥结果：人类需要的新的生物类型和生物产品。 1、限制性核酸内切酶——“分子手术刀” （1）主要来源：________生物。 ??①能够识别DNA特定的____________（2）特点：? ?②切开两个核苷酸之间的____________?基因工程 （3）DNA末端：限制性核酸内切酶切割DNA产生的DNA末端有两种形式为__________和____________。 2、DNA连接酶——“分子缝合针” （1）作用：将双链DNA片段缝合起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的___________。 （2）种类 二、基因工程操①E·coliDNA连接酶：只能缝合双链DNA的____________。 作的基本工具 ②T4DNA连接酶：既可缝合双链DNA的黏性末端，又可缝合双链DNA的________。 阅读教材P4—思考：限制酶和DNA连接酶作用的位点相同吗？若相同，是什么化学键？ P6相关内容，3、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 思考并回答： （1）载体的种类： ①质粒：是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有________能力的双链环状DNA分子。 ②λ噬菌体的衍生物 ③动植物病毒 （2）质粒载体的特点： ①能够在细胞内_____________。 ②具有一个或多个__________________，便于供外源DNA插入。 ③具有特殊的标记基因，供重组________的鉴定和选择。 （3）质粒载体的处理：真正用作载体的质粒，都必须在细胞外经人工改造。 【小试牛刀】一、基础训练 判断正误

1.基因工程的设计和施工都是在细胞水平上进行的 ( )

2.目前基因工程所有的目的基因都是从供体细胞中直接分离得到的( )

3.只要检测出受体细胞中含有目的基因，那么目的基因一定能成功进行表达( ) 4.基因工程能使科学家打破物种界限，定向改造生物性状( )

5.一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列。( )

1

6. 限制性核酸内切酶的活性受温度的影响( )

7. 限制性核酸内切酶能识别和切割RNA，可从原核生物中提取. ( ) 8.质粒DNA分子上具有某些标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。( )

9.质粒之所以能够作为载体，是由于它具有环状结构，能够携带目的基因。( ) 10.基因工程的变异类型是基因重组。( ) 二．能力提升

11.如图为DNA分子的某一片段，其中①、②、③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是（ ）

A解旋酶、限制酶、DNA聚合酶 B、DNA酶、解旋酶、DNA连接酶 C解旋酶、限制酶、DNA连接酶 D限制酶、DNA连接酶、解旋酶 12. 质粒是基因工程中最常用的运载体,它的主要特点是

①能自我复制 ②不能自我复制 ③结构简单 ④单链DNA分 ⑤环状DNA分子 ⑥含有标记基因

A. ①③⑤⑥ B. ③④⑤⑥ C. ①③④⑤ D. ②③④⑤

13．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。现有多个上述线性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．3 B．4 C．9 D．12 三．展望高考 14．（12年课标）根据基因工程的有关知识，回答下列问题：

（1）限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有______和______．

（2）质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下：为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是______． （3）反转录作用的模板是______，产物是______．若要在体外获得大量反转录产物，常采用______技术． （4）基因工程中除质粒外，______和______也可作为运载体． 15．（2011?上海）回答下列有关基因工程的问题． （1）基因工程中使用的限制酶，其特点是______．

rr

如图四种质粒含有E1和E2两种限制酶的识别，Ap表示抗青霉素的抗性基因，Tc表示抗四环素的抗性基

因．

r

（2）将两端用E1切开的Tc基因与用E1切开的质粒X-1混合连接，连接后获得的质粒类型有______．（多选）

A．X-1 B．X-2 C．X-3 D．X-4

（3）若将上图所示X-1、X-2、X-3、X-4四种质粒导入大肠杆菌，然后分别涂布在含有青霉素或四环素的两种培养基上．在这两种培养上均不能生长的大肠杆菌细胞类型有______、______．

r

（4）如果X-1用E1酶切，产生850对碱基和3550对碱基两种片段：那么质粒X-2（Tc基因的长度为1200对碱基）用E2酶切后的片段长度为______对碱基．

r

（5）若将外源的Tc基因两端用E2切开，再与用E2切开的X-1混合连接，并导入大肠杆菌细胞，结果显示，

2

含X-4的细胞数与含X-1的细胞数之比为13，增大DNA连接酶用量能否提高上述比值？______．原因是______．

1.2 基因工程的基本操作程序

【学习目标】 1．简述基因工程的原理和基本操作程序 2．记住目的基因导入受体细胞的方法 3．记住目的基因检测与鉴定方法 是否重点、难点 重点、难点 重点 完成请打√ 【学习过程】目的基因导入受体细胞的方法，目的基因检测与鉴定方法 获取目的基因的方法：（1）从基因文库中获取目的基因：基因组文库，cDNA文库 （2）利用PCR技术扩增目的基因。 因的获取： （3）人工合成法：基因较小，核苷酸序列已知，可以人工合成。 一、目的基二.基因表达载体的构建（P11） 1.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，同时使目的基因能够表达和发挥作用。 2.表达载体的组成：目的基因 + 启动子 + 终止子 + 标记基因等。 3.基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤。 （一）转化：目的基因进人受体细胞内，并在受体细胞内维持稳定和表达的过程。 （二）方法 1、将目的基因导入植物细胞最常用的方法是________，还有 ________，________等方法 2、将目的基因导入动物细胞最常用的方法是________，此方法的受体细胞多是________ 3、将目的基因导人微生物细胞：早期的基因工程都用原核生物作为受体细胞，其中以________应用最为广泛，大肠杆菌细胞最常用的转化方法是：先用______处理细胞，使其成为感受态细胞，再将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定温度下促进感受态细胞吸收_____ ，完成转化过程。 （一）检测及方法 1.首先要检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因，采用____________技术。 2.其次检测目的基因是否_____________，采用分子杂交技术。 3.检测目的基因是否_____________，采用抗原——抗体杂交。 （二）鉴定：除了_________外，还需要进行个体生物学水平的鉴定，如_______、抗病鉴定等。三、将目的基因导入受体细胞P11—13 四、目的基因的检测与鉴定 阅读教材13-15内容，思考： 【小试牛刀】一、基础训练 判断正误

1. 在基因操作的基本步骤中，把目的基因导入受体细胞不需要进行碱基互补配对。 （ ） 2. 基因表达载体的构建是基因工程的核心。（ ） 3. 目的基因主要是指编码蛋白质的基因。（ ）

4. 在基因表达载体的构建中，构建的基因表达载体都是相同的。（ ） 5. PCR是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术。（ ） 6. PCR技术的原理是DNA双链复制。（ ）

7. 基因表达载体中启动子的作用是具有DNA聚合酶的结合部位，启动复制过程。（ ） 8. 基因文库就是基因组文库。（ ）

9. 目的基因导入微生物受体细胞最常用的方法是农杆菌转化法。（ ）

10. 利用载体上标记基因的相关特性就可检测出目的基因导入受体细胞并成功表达。（ ） 11. 目的基因导入受体细胞后，受体基因即发生基因突变。（ ） 12. 有了启动子才能驱动基因转录出mRNA。（ ）

13. 大肠杆菌的最常用的转化方法是使细胞的生理状态发生改变。（ ） 14. 选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快。（ ）

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15. 所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列（ ） 二、能力提升

16.在基因工程的操作过程中，获得重组质粒不需要_____________（多选） ①DNA连接酶 ②同一种限制性内切酶 ③RNA聚合酶 ④具有标记基因的质粒 ⑤目的基因 ⑥四种脱氧核苷酸

17.中国农科院生物技术研究所领导的研究小组将自主设计的BtGFM CrylA杀虫基因导入棉花细胞并成功表达,培育出了国产抗虫棉。下列有关国产抗虫棉研制过程的叙述,不正确的是 （ ） A.BtGFM CrylA杀虫基因在棉花细胞中的表达需要经过转录和翻译两个过程 B.基因表达载体的构建需要用到限制酶和DNA连接酶 C.BtGFM CrylA杀虫基因具有毒性,可以直接杀死棉铃虫

D.转基因棉花是否具有抗虫特性可通过检测棉花是否对棉铃虫有抗性来确定

三、展望高考

18 (2010·浙江理综)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花叶病毒的核酸 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分子导入烟草原生质体

D. 用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞

19.（14年天津）嗜热土壤芽胞杆菌产生的β-葡萄糖苷酶（BglB）是一种耐热纤维素酶，为使其在工业生产中更好地应用，开展了以下试验： 1.利用大肠杆菌表达BglB酶

（1）PCR扩增BglB基因时，选用______基因组DNA作模板．

（2）图1为质粒限制酶酶切图谱．BglB基因不含图中限制酶识别序列．为使PCR扩增的bglB基因重组进该质粒，扩增的BglB基因两端需分别引入______和______不同限制酶的识别序列．

（3）大肠杆菌不能降解纤维素，但转入上述建构好的表达载体后则获得了降解纤维素的能力，这是因为

2.利用分子育种技术提高BglB酶的热稳定性在PCR扩增BglB基因的过程中，加入诱变剂可提高BglB基因的突变率．经过筛选，可获得能表达出热稳定性高的BglB酶的基因．

（4）与用诱变剂直接处理嗜热土壤芽胞杆菌相比，上述育种技术获得热稳定性高的BglB酶基因的效率更高，其原因是在PCR过程中______（多选）．

A．仅针对BglB基因进行诱变 B．BglB基因产生了定向突变

C．BglB基因可快速累积突变 D．BglB基因突变不会导致酶的氨基酸数目改变．

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