基因工程的一般过程(1)

基因工程的一般过程与技术

(1) 学习目标

一、知识与技能

1.

简述基因工程基本操作程序，以及各步骤的一般方法、原理。

二、过程与方法 1. 通过具体的情境，引导学生在思索和探究中学习新知识。

2. 充分利用图片、动画等直观教学手段，结合模拟实验的动手操作，准确理解基因工程的一般过程。

三、情感、态度与价值观

1.认同基因工程的基本操作程序以及各部骤的一般方法、原理。

课前导学

（2）基因工程的一般过程

（一）获取目的基因：可以通过 获取目的基因，又可以通过 扩增目的基因，还可以通过 直接人工合成。

1．通过基因文库获取目的基因

（1）基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体细菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的 （不同/相同）基因，称为基因文库。

（2）构建基因文库：

首先：用适当的方法将某一种生物细胞的 切割成大小合适的片段，并

将这些片段与合适的载体进行体简述外重组；

其次：将重组DNA分子转入相应的宿主，通过 使DNA片段扩增； 最后：形成含有大量重组体的群体。

1、从基因文库中得到目的基因的方法：根据基因的、基因的 、以及基因的等信息，可以直接从基因文库中获得目的基因。

2．通过PCR技术扩增目的基因：PCR技术又称为 DNA、引物、4中脱氧核糖核苷酸、耐热DNA聚合酶（Taq酶）。

DNA在高温下（90~95℃）变性，双链间的氢键断裂成两条单

链。 55~60℃，模板DNA与引物按碱基互补配对原则结合

70~75℃，耐热DNA聚合酶以单链DNA为模板，在引

物的引导下，利用反应混合物中的4种脱氧核苷酸，按5’→3’方向复制出互

补DNA。

图解：

3.通过化学方法直接人工合成：比较小的目的基因可在了解DNA分子核苷酸序列的基础上通过DNA合成仪直接人工合成。

（二）制备重组DNA分子：

1．目的：是目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，是目的基因能够表达和发挥作用。

2．组成：目的基因+___________+____________+标记基因

（1）启动子：位于目的基因上游的一段核苷酸序列，它本身不

控制基因的活动，而是RNA聚合酶的__________和__________部

位，其与RNA聚合酶结合后驱动基因的转录活动，并引起相应蛋白

质的合成。

（2）终止子：载体中终止_______过程的核苷酸序列。

（3）标记基因：为了鉴定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。常用的标记基因是抗

生素抗性基因。

3．构建重组DNA分子的步骤：

质疑探究

1.1个目的基因通过PCR技术扩增循环n次，可得到多少个目的基因？______个。

4.启动子和终止子在基因的表达过程中的作用与遗传密码子中的“起始密码子和终止密码子”的有何区别？

5.目的基因和载体被限制酶切割后，可以形成哪几种连接片段？

反馈矫正

1．下列关于基因工程的叙述中，不正确的是 （ ）

A．重组DNA是在体外进行的 B．基因工程又叫做重组DNA技术

C．基因工程是现代生物技术的核心 D．基因工程的受体细胞必须是大肠杆菌等原核生物

2．下列获取目的基因的方法中需要模板链的是 ( ) 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 ③ 通过DNA合成仪利用化学方法人工合成

A．①③ B．①②③ C．②③ D．②

3．在基因工程中，把目的基因（共1000个脱氧核苷酸对，其中腺嘌呤脱氧核苷酸460个）放在DNA扩增仪中扩增4代，那么，在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是（ ）

A．540个 B．8100个 C．17280个 D．7560个

4．在已知小片段基因碱基序列的情况下，获得该基因的最佳方法是 （ ）

A．用mRNA为模板逆转录合成DNA B．以4种脱氧核苷酸为原料人工合成

C．将工体DNA片段转入受体细胞中，再进一步筛选 D．由蛋白质的氨基酸序列推测mRNA

5．PCR技术通过对目的基因进行扩增，可以得到大量的目的基因，下面对该技术的叙述，不正确的是 （ ）

A．遵循的基本原理是DNA半保留复制和碱基互补配对

B．扩增仪内必须加入引物、原料和DNA聚合酶

C．每扩增一次，温度都要发生90℃→75℃→55℃的变化

nD．成指数式扩增，约为2（n为扩增次数）

6．下图表示一项重要的生物技术，对图中物质a、b、c、d的描述，正确的是 （ ）

A．a通常存在于细菌体内，目前尚未发现真核生物体内有类似的结构

B．b识别特定的核苷酸序列，并将A与T之间的氢键切开

C．c连接双链间的A和T，使黏性末端处碱基互补配对

D．若要获得真核生物的d，则一般采用人工合成方法

7．目的基因与运载体结合所需的条件有 （ ）①同一种限制酶 ②具有抗性基因的质粒 ③RNA聚合酶④目的基因 ⑤DNA连接酶 ⑥四种脱氧核苷酸 ⑦ATPA．①②③④⑤⑥⑦ B．①②④⑤⑥⑦

C．①②③④⑤ D．①②④⑤⑦

8．下列哪一个不是基因表达载体的组成部分 ( )

A．终止密码 B．目的基因 C．标记基因 D．启动子

9．下列有关基因工程的运载体中标记基因的说法不正确的是 （ ）

A．可检测重组DNA分子是否导入了受体细胞

B．可指示哪些细胞是转化细胞

C．可指示运载体中是否插入了外源DNA片段

D．可检测目的基因在受体细胞中是否成功表达

10．以下有关基因工程的叙述，错误的是 （ ）

A．马铃薯的叶肉细胞可用作为受体细胞

B．目的基因的成功导入是目的基因在受体细胞中表达的前提

C．采用“基因文库法”获得目的基因是最常用的获得目的基因的方法

D．一般采用同一种限制性内切酶分别处理质粒和含目的基因的DNA

11．有关PCR技术的说法，不正确的是 （ ）

A．PCR是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术

B．PCR技术的原理是体外模拟DNA的复制

C．利用PCR技术获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

D．PCR扩增中必须有解旋酶才能解开双链DNA

迁移创新

12．下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程部分示意图，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②③必需的酶分别是 、 。

（3）④过程中需要用到的酶是_____________________________________。通过④和⑤过程可获得大量所需要的相同DNA分子片段，该项技术叫做_____________________。

（4）若A中共有a个碱基对，其中腺嘌呤有b个，则③④⑤过程连续进行5次，至少需要提供

鸟嘌呤 个。

（5）在利用AB获得C的过程中，必须用 切割A和B，再加

入 ，才可以形成C。

（6）在进行基因工程操作过程中，胰岛素基因必需与运载体——质粒结合后才能进入大肠杆菌

体内，并且在细菌内增殖。质粒的化学本质是一种 。

（7）不同生物间基因的移植成功，说明生物共用一套 。

基因工程的一般过程与技术(1)

课前导学

一、基因工程的一般过程

（一）基因文库、PCR、化学方法。

1.（2）整个基因组DNA、宿主细胞的繁殖。

（3）核苷酸序列、功能在染色体上的位置、转录产物、翻译产物。

二、

2.启动子、终止子。 (1)识别和结合。(2)转录

质疑探究

1.2n

3.检测和筛选重组细胞

4.启动子可以启动目的基因的转录过程，是质粒上的一段DNA序列，可以和RNA聚合酶结合； 启动密码子可以启动翻译过程，是信使RNA上的3个相邻的核苷酸。

终止子可以终止目的基因的转录过程，是质粒上的一段DNA序列；

终止密码子可以终止翻译过程，是信使RNA上的3个相邻的核苷酸。

5.质粒和质粒连接、质粒和目的基因连接、目的基因和目的基因连接

反馈矫正

1~5：BDBBC

6~10：ADADC

11：D

迁移创新

12：（1）不能；人的皮肤细胞中的胰岛素基因不能表达，不能转录得到胰岛素信使RNA

（2）逆转录酶、DNA解旋酶。

(3)DNA解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶 PCR技术

（4）31（a-b）

（5）同一种限制性内切酶 DNA连接酶（6）环状DNA分子 （7）密码子