1、课堂导学教材问题详解第2课时 基因工程的原理和技术课堂导学教材问题详解【学考报告】知识内容考试属性及要求考情解读基因工程的原理和技术加试(b)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。课堂导学教材问题详解一、基因工程的原理1基本原理 让人们感兴趣的基因(即)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。目的基因基因重组课堂导学教材问题详解【典例剖析】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，可以通过细胞的内吞作用进入细胞内，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
2、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染色体变异课堂导学教材问题详解解析 基因突变是基因内部结构的改变；染色体变异是以染色体作为研究对象，探讨染色体结构和数目变化；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。答案 B课堂导学教材问题详解(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重组，并发生在不同种生物间，打破了物种间的界线，可以定向地改造生物的遗传特性，此操作均在细胞外进
3、行课堂导学教材问题详解二、基因工程的基本操作步骤1获得目的基因(1)目的基因；人们所，如人的胰岛素基因、植物的抗病基因等。(2)获取方法如果目的基因的序列是已知的，可用合成目的基因，或者用(PCR)扩增目的基因。如果目的基因的核苷酸序列是未知的，可以从中获取。需要的基因化学方法聚合酶链式反应基因文库课堂导学教材问题详解小贴士 PCR技术PCR是多聚酶链式反应的缩写，它是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。通过这一技术，可以获取大量的目的基因。扩增的过程：目的基因DNA受热变性后解旋为单链，引物与单链相应互补序列结合，然后在DNA聚合酶作用下进行延伸，如此重复循环多次。由于延伸后得到
4、的产物同样可以和引物结合，因而每一次循环后目的基因的量可以增加一倍，即呈指数形式扩增(约为2n，其中，n为扩增循环的次数)。课堂导学教材问题详解2形成重组DNA分子(1)一般用分别切割目的基因和载体DNA(如质粒)，形成。(2)用将目的基因和载体DNA连接在一起，形成重组DNA分子，如下图：同一种限制性核酸内切酶相同的粘性末端DNA连接酶课堂导学教材问题详解小贴士 重组DNA分子的组成元件课堂导学教材问题详解目的基因：外源DNA分子的有效片段。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，有了它才能启动基因转录出mRNA，最终翻译获得所需的蛋白质。终止子
5、：位于基因的尾端，也是一段有特殊结构的DNA短片段。终止子相当于一盏红色信号灯，使转录到此终止。标记基因：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，如抗生素抗性基因就可以作为标记基因。课堂导学教材问题详解3将重组DNA分子导入受体细胞(1)常用受体细胞：、枯草杆菌、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，用处理大肠杆菌，增加其细胞壁的，使含有目的基因的重组质粒进入大肠杆菌宿主细胞。大肠杆菌酵母菌大肠杆菌氯化钙通透性课堂导学教材问题详解小贴士 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(表达载体
6、导入农杆菌，再让农杆菌感染植物细胞)显微注射技术(将基因表达载体提纯，用显微仪注射到受精卵中)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课堂导学教材问题详解4.筛选含有目的基因的受体细胞(1)筛选原因：不是所有细胞都接纳了。(2)筛选方法举例：若质粒上有四环素的抗性基因，含有这种重组质粒的受体细胞就能够在有的培养基中生长，否则不能生长，这样就筛选到含有重组DNA分子的受体细胞。具体如下图：重组DNA分子四环素课堂导学教材问题详解5目的基因的表达目的基因在中表达，产生人们需要的功能物质，如。宿主细胞人胰岛素原课堂导学教材问题详解【典例剖析】酵母
7、菌的维生素、蛋白质含量较高，可生产食品和药品等。科学家将大麦细胞的脂质转移蛋白基因(LTP1基因)植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌种可产生LTP1蛋白(对啤酒泡沫形成和稳定有重要作用)，并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如下：课堂导学教材问题详解(1)该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传变异的来源中属于_。(2)本操作中目的基因是_；若其核苷酸序列是已知的，获得该目的基因的方法为_。(3)本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的载体是_。构建重组DNA分子_(填字母)时需要的基因工程工具酶为_。(4)此操作中可以用分别含有青霉素、四环素的两种选择培养基进行筛选，则有C进入的酵
8、母菌在选择培养基上的生长情况是_。(5)除了看啤酒泡沫丰富与否外，还可以怎样检测LTP1基因在啤酒酵母菌中的表达？_。课堂导学教材问题详解解析(1)基因工程的变异来源是基因重组。(2)本操作中目的基因是LTP1基因，获得目的基因的途径有两条：若目的基因序列未知，可从基因文库中获取；若目的基因序列已知，则可化学合成或PCR扩增该目的基因。(3)本操作中所用的载体是来自大肠杆菌细胞的质粒(B)；构建重组DNA分子C时，需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。(4)质粒中含有青霉素抗性基因和四环素抗性基因，但是目的基因的插入位置在四环素抗性基因内部，如果重组质粒形成，则抗四环素抗性基因被破坏。如果重组质
9、粒成功导入受体细胞，重组酵母菌在有青霉素的培养基上能存活，但不能在有四环素的培养基上存活。(5)目的基因是否表达，可以通过检测特定的性状或者目的基因是否合成相应的蛋白质进行确定。课堂导学教材问题详解答案(1)基因重组(2)LTP1基因 化学合成或PCR扩增(3)质粒 C 限制性核酸内切酶和DNA连接酶(4)在含有青霉素的培养基上能存活，但不能在含有四环素的培养基上存活(5)检验转基因啤酒酵母菌能否产生LTP1蛋白课堂导学教材问题详解1获取目的基因方法的比较前提条件获得方法过程优点缺点目的基因序列已知化学合成用单个的游离的核苷酸聚合而成专一性强仅限于比较简单的基因PCR扩增在体外通过Taq DN
10、A聚合酶的作用进行DNA复制循环往复、大量扩增要求条件高、易出错目的基因序列未知从基因文库中获取把DNA分子中所有基因组成基因文库，从中寻找目的基因可操作性强需从大量材料中寻找课堂导学教材问题详解2.重组DNA分子的构建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)：用到的工具酶：限制性核酸内切酶和DNA连接酶。理论基础：碱基互补配对原则和DNA双螺旋结构。课堂导学教材问题详解1基因工程的基本原理是让目的基因在宿主细胞中稳定和高效地表达。2基因工程的基本操作步骤是：(1)获得目的基因。方法有化学合成、PCR扩增和从基因文库中获
11、取。(2)形成重组DNA分子。需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。(3)将重组DNA分子导入受体细胞。宿主细胞若是大肠杆菌，需用CaCl2处理。(4)筛选含有目的基因的受体细胞。(5)目的基因的表达。课堂导学教材问题详解思考与练习(第8页)一、判断题1 对于碱基序列已知的基因可以用人工化学方法合成。2 基因工程中宿主细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌和动植物细胞等。3 基因工程中根据不同的实验目的，目的基因可分为多种，如抗虫、抗病、抗除草剂基因，人胰岛素基因、人干扰素基因等。4 课堂导学教材问题详解二、简答题1目的基因就是我们感兴趣的基因，如人的胰岛素基因、干扰素基因、白细胞介素基因，植物的抗病基因、抗虫基因、抗除草剂基因等。2目的基因连接在质粒上，形成重组DNA分子，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DNA分子的受体细胞就能够在含有相应抗生素的培养基中生长，而没有导入重组DNA分子的细胞则不能在这种培养基上生长，由此可筛选出含有重组DNA分子的受体细胞。