高中生物探究导学课型专题1基因工程1.2基因工程的基本操作程序知能训练课时达标新人教版选修3
高中生物 1 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序课后习题 新人教版选修3
1.2基因工程的基本操作程序1.下列获取目的基因的方法中需要模板的是( )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反转录法④通过DNA 合成仪利用化学方法直接人工合成DNAA.①②③④B.①②③C.②③④D.②③解析:PCR技术利用的是DNA双链复制原理。
即将DNA双链之间的氢键打开,变成单链DNA,需要以每条单链DNA作为模板。
反转录法是以目的基因转录成的信使RNA为模板,在逆转录酶的作用下,先反转录形成互补的单链DNA,再合成双链DNA。
①④则均不需要模板。
答案:D2.下列关于基因文库的说法,错误的是( )A.可分为基因组文库和部分基因文库B.cDNA文库属于部分基因文库C.基因组文库的基因在不同物种之间均可进行基因交流D.同种生物的cDNA文库基因数量较基因组文库基因数量少解析:基因组文库只有部分基因能够在不同物种之间进行交流。
答案:C3.聚合酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。
PCR过程一般经历下述30多次循环:90~95 ℃使模板DNA变性、解链→55~60 ℃复性(引物与DNA模板链结合)→70~75 ℃引物链延伸(形成新的脱氧核苷酸链)。
下列有关PCR过程的叙述,不正确的是( )A.变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键,也可利用解旋酶实现B.复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成的C.延伸过程中需要热稳定DNA聚合酶催化不同核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键D.PCR与细胞内DNA复制相比所需酶的最适温度较高解析:延伸过程需要四种脱氧核苷酸为原料,因此会在脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键。
答案:C4.下列有关PCR技术的说法,不正确的是( )A.PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术B.PCR技术的原理与DNA复制的原理不同C.PCR技术的前提是有一段已知目的基因的核苷酸序列D.PCR技术除需特定的温度、原料、目的基因、热稳定DNA聚合酶等条件外,还需要根据已知核苷酸序列设计相应的引物解析:PCR体外扩增与细胞内DNA复制过程原理相同,都是DNA双链复制。
[精品]2019高中生物 专题1 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序(练习课)教案 新人教版选修3
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5、基因工程的第四步——目的基因的检测与鉴定
二、习题讲解
世纪金榜课时检测区P10
三、习题巩固
如图为基因工程中获取水稻某目的基因的不同方法。相关叙述中正确的是()
A排列顺序相同
C.方法a和c均用到DNA聚合酶
3
40
2
总结知识点，加深对本课的理解
讲解练习，培养学生运用知识的能力
通过练习巩固，进一步加深对本课的掌握
教学反思
1.2基因工程的基本操作程序（练习课）
教学目标
复习巩固所学知识，培养学生运用知识的能力
重点
查缺补漏，培养学生运用知识的能力
难点
查缺补漏，培养学生运用知识的能力
教学过程
时间
设计意图
个人备课
一、知识点总结
1、基因工程基本操作的四个步骤
2、基因工程的第一步——目的基因的获取
3、基因工程的第二步(核心)—基因表达载体的构建
D.方法c需要模板
【解题指南】(1)正确识别三种基因。
(2)熟练掌握三种获取目的基因的方法需要的条件。
【解析】选C。题中三种方法都是在体外进行的,且都用到酶(方法a需要反转录酶和DNA聚合酶,方法b需要限制酶,方法c需要DNA聚合酶),A错误、C正确。方法a得到的目的基因不含有内含子,方法c得到的目的基因的碱基序列可能有多种,因此①②③碱基对的数量和排列顺序不相同,B错误。方法c不需要模板,D错误。
精版2019年高中生物 专题1 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序2教案 新人教版选修3
教学目标
简述基因工程原理及基本操作程序
重点简述Leabharlann 因工程原理及基本操作程序难点
简述基因工程原理及基本操作程序
教学过程
时间
设计意图
个人备课
一、检查预习
检查世纪金榜自主预习【6】完成情况。
二、导入新课
复习导入
三、推进新课
1、基因工程的第二步(核心)—基因表达载体的构建
A、构建基因表达载体的目的:
B、转化方法:
(1)导入植物细胞。
①最常用方法:_________(双子叶植物或_____植物)。
②其他方法。a.基因枪法:_____植物。b._____通道法。
(2)导入动物细胞。
①常用方法:_________技术。
②常用受体细胞:_______。
(3)导入微生物细胞。
①方法：用____处理细胞,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态(这种细胞称为__________)。
(1)使目的基因在_________中稳定存在,并且可以_____给下一代。
(2)使目的基因能够_____和_________。
B、基因表达载体的组成
C、基因表达载体的功能:通过基因表达载体将_________导入受体细胞。
2、基因工程的第三步——将目的基因导入受体细胞
A、转化含义:_________进入受体细胞内,并且在受体细胞内_________和_____的过程。
总结本课学习内容，学生记忆相关知识点。
布置下节课的预习任务
教学反思
②受体细胞:原核生物(使用最广泛的是大肠杆菌)。
③原核生物的特点:繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等
四、课堂训练
高中生物专题1基因工程1.2基因工程的基本操作程序导学案新人教版选修3
高中生物专题1基因工程1.2基因工程的基本操作程序导学案新人教版选修3情境导入知识目标：简述基础理论研究和技术进步催化了基因工程简述基因工程的原理和基本步骤能力目标：学会运用概念图总结基因工程的基本步骤及方法尝试运用基因工程原理，提出解决某一实际问题的方案情感态度价值观：教学重点：基因工程基本操作程序的四个步骤教学难点：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★学情分析学生经过上一节的学习已经掌握DNA重组技术所需三种基本工具的作用及基因工程载体所需条件等知识，具备学习基因工程的基本操作程序一节的基础；而且经过一年必修教材的学习，学生的生物基础知识较扎实，思维的目的性、连续性和逻辑性已初步建立。
但基因工程一节对学生来说难点较多，如果处理不好，会变成简单的死记硬背。
因此在教学过程中，应在教师引导下适时加强学生解决问题和运用概念图等生物学语言归纳结论等方面的能力。
★教材分析：《基因工程的基本操作程序》是人教版选修3专题1基因工程中第2节内容，本节是《基因工程》专题的核心，上承《DNA重组技术的基本工具》一节，下接《基因工程的应用》。
对于基因工程，学生接触得很少，文字描述中会感到抽象，为此，教材中采用形象化得呈现方式简述了基因工程基本操作程序的四个步骤。
例如，基因文库中把基因组文库比作国家图书馆，而把cDNA文库比作某市图书馆，这样便于学生理解和掌握。
此外，在教材处理中还呈现主干，割舍枝杈，将非主干内容以《生物技术资料卡》、《拓展视野》等方式呈现，做到有主有次。
★教学建议：采用从“整体-部分-整体”的教学思路，首先引用基因工程案例使学生从整体上了解基因工程的四个步骤，其次采用分步探究的形式帮助学生理解各个步骤的原理、方法和过程，最后教师引导学生用概念图将所学的知识从整体上再次整合。
★导入设计导入一：抑制疾病传播的转基因蚊子巴西等拉美国家深受致倦库蚊的危害。
致倦库蚊可携带多种病毒和寄生虫，能够传播脑炎、丝虫病等传染病。
高中生物专题1基因工程1.2基因工程的基本操作程序教学案含解析新人教版选修340
基因工程的基本操作程序一、基因工程的基本操作程序目的基因的获取→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。
二、目的基因的获取 1．从基因文库中获取(1)基因文库的含义：将含有某种生物不同基因的许多DNA 片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因。
(2)基因文库的种类：①基因组文库：包含一种生物的所有基因。
②部分基因文库：包含一种生物的一部分基因。
2．利用PCR 技术扩增 (1)原理：DNA 双链复制。
(2)过程：3．人工合成(1)条件：基因比较小，核苷酸序列又已知。
(2)方法：通过DNA 合成仪用化学方法直接人工合成。
三、基因表达载体的构建 1．构建基因表达载体的目的1.基因表达载体的构建是基因工程的核心，一个基因表达载体的组成，除了目的基因外，还必须有启动子、终止子以及标记基因等。
2．将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法。
3．将目的基因导入动物细胞常用显微注射技术，导入微生物细胞常用感受态细胞法(Ca2＋处理法)。
4．检测目的基因是否导入受体细胞常用DNA 分子杂交技术；检测是否转录，常用分子杂交技术；检测是否翻译，常用抗原一抗体杂交技术。
(1)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。
(2)使目的基因能够表达和发挥作用。
2．基因表达载体的组成[填图]四、将目的基因导入受体细胞1．导入植物细胞(1)农杆菌转化法：①原理：农杆菌Ti质粒上的TDNA可整合到受体细胞的染色体DNA上。
②适用范围：主要适用于双子叶植物和裸子植物。
(2)基因枪法：常用于单子叶植物。
(3)花粉管通道法：目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。
2．导入动物细胞(1)常用方法：显微注射技术。
(2)受体细胞：受精卵。
3．导入微生物细胞(1)方法：感受态细胞法，即用Ca2＋处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态(这种细胞称为感受态细胞)。
2020高考生物选修3现代生物科技专题1 1.2基因工程的基本操作程序
解析：B 过程是以 RNA 为模板合成 DNA 的反转录 过程，需要的酶 cDNA 为模板直接进行 PCR 扩增，该过程中所用酶的显著特点 是耐高温。
答案：(1)反转录酶 (2)大于 (3)DNA cDNA 耐 高温
5．基因工程常用的受体细胞都是动植物的体细胞。 (×)
6．基因工程是否成功需进行个体生物学水平上的鉴 定。(√)
要点一 目的基因的获取
1．有哪些方法可以获取目的基因，各有什么优缺 点？
2．PCR 扩增目的基因的原理是什么？
归纳提升 1．获取目的基 物 的 单 链 mRNA ―反―转―录―酶―催―化→ 单 链 互 补 DNAD―N―A聚――合―酶―催→化双链 cDNA 片段与―载―― 体―连→热变性后解链为单链，与 引物结合，然后在 Taq DNA 聚合酶的作用下进行延伸形 成 DNA。
3．化学合成目的基因：如果基因比较小，核苷酸序 列又已知，也可以利用 DNA 合成仪化学合成。
二、基因表达载体的构建
1．表达载体的组成：目的基因＋启动子＋终止子＋ 标记基因。
(4)PCR 扩增时，退火温度的设定是成败的关键。退 火温度过高会破坏____________的碱基配对。退火温度的 设定与引物长度、碱基组成有关，长度相同但 ____________的引物需要设定更高的退火温度。
(5)如果 PCR 反应得不到任何扩增产物，则可以采取 的改进措施有________(填序号：①升高退火温度 ②降 低退火温度 ③重新设计引物)。
受体细胞
植物细胞 (体细胞)
导入方法
①农杆菌转化法：目的基因插入Ti质粒的TDNA→农杆菌→导入植物细胞→稳定维持和 表达 ②基因枪法：是单子叶植物中常用的一种基 因转化方法，但是成本较高 ③花粉管通道法：这是我国科学家独创的一 种方法，是一种十分简便经济的方法
高中生物专题1基因工程1.2基因工程的基本操作程序专题课件新人教版选修3
相 同 点
需提供DNA复制的模板； 四种脱氧核苷酸为原料； 子链延伸的方向都是从5’端到3’端
•3.人工合成 如果基因较小，核苷酸序列又已知，也可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。
二、基因表达载体的构建
• •
•
基因表达载体的构建是基因工程的第二步，也是基因工程的核心。 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，使目的基因能够表达和发 挥作用。 2.组成： 目的基因+启动子+终止子 启动子 +标记基因。 插入基因
4.基因表达载体的功能 (1)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。 (2)使目的基因能够表达和发挥作用。
三、将目的基因导入受体细胞
• 1.转化
目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定的表达的过程，成 为转化。
• 2.将目的基因导入植物细胞
(1)方法：农杆菌转化法；基因枪法；花粉管通道法。 (2)农杆菌转化法特点： (3)农杆菌转化法过程： 目的基因→插入Ti质粒的T-DNA上→转入农杆菌→导入植物细胞→整合到受 体细胞染色体的D因 的过程部分(cDNA)某种生物某个时期的mRNA
逆转录基因组某生物内部全部DNA 许多DNA片段
与载体连接导入 限制酶
cDNA
与载体连接导入受体菌群体 大小 基因中启动子 小 无•2.利用PCR技术扩增目的基因 (1)PCR：PCR是聚合酶链式反应的缩写，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，可以获得大量的目的基因。 (2)原理：利用DNA双链复制的原理。 (3)前提：有一段已知目的基因的核苷酸序列(以便根据这一段序列合成引 物)。 (4)需要条件：模板DNA、引物、四种脱氧核苷酸、热稳定DNA聚合酶(Taq酶 )、PCR扩增仪。 (5)特点：呈指数式扩增
2020年高中生物专题1基因工程1.2基因工程的基本操作程序课件新人教版选修3
(9)外源 DNA 必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能 进行复制。( × )
(10)检测转基因生物的 DNA 上是否插入目的基因，这是检测 目的基因是否发挥功能作用的第一步。( × )
(11)目的基因的检测和鉴定过程中，分子水平的检测方法都 是 DNA 分子杂交技术。( × )
(12)基因工程的四个Βιβλιοθήκη 骤中都涉及碱基互补配对原则。( × )
部位，驱动基因转录出 11 __m_R_N__A____
12
位置：基因的 13 _尾__端___ _终__止_子____功能：终止 14 __转_录___
标记基因：鉴别受体细胞中是否含有 15 __目_的__基_因____
3．基因表达载体的功能：通过基因表达载体将 16 __目_的__基_因____ 导入受体细胞。
四、目的基因的检测与鉴定
方法
是否导入 检测转基因生物的 DNA 上是否插入了目的基 DNA 分子 因。检测方法是采用 28 _D_N_A_分__子__杂_交_______技术 分子 是否转录 检测目的基因是否转录出了 mRNA。检测方法 水平 出 mRNA 是采用分子杂交技术 检测 是否翻译 检测目的基因是否翻译成蛋白质。检测方法是 成蛋白质 采用 29 _抗__原_—__抗_体__杂_交______技术
研制过程。
基因工程构想，完成初步设计。
自主预习
读教材、抓双基
一、目的基因的获取 1．目的基因：主要是指符合人们需要的 1 _编__码_蛋__白_质_____的基 因。 2．获取方法 (1)从 2 _基__因_文__库____中获取目的基因。 (2)利用 3 _P_C_R__技_术_____扩增目的基因(原理： 4 __D_N_A_复_制_____)。 (3)人工合成法：如果基因较小， 5 __核_苷__酸_序__列____又已知，可 以通过 DNA 合成仪用化学方法直接人工合成。
高中生物 专题1 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序 新人教版选修3
三、将目的基因导入受体细胞 1．转化含义：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。
2．转化方法。 (1)导入植物细胞。 ①最常用方法。 农杆菌转化法：双子叶植物或裸子植物。
②其他方法。 a．基因枪法：单子叶植株。 b．花粉管通道法。 (2)导入动物细胞。 ①常用方法：显微注射技术。 ②常用受体细胞：受精卵。
一、目的基因的获取1．从基因中获取目的基因：将含有某种生物不 同基因的许多 DNA 片段导入受体菌的群体中储存，各个 受。 a．用 Ca2＋处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环 境中 DNA 分子的生理状态(这种细胞称为感受态细胞)。 b．感受态细胞吸收重组表达载体 DNA 分子。 ②受体细胞：原核细胞(使用最广泛的是大肠杆菌)。 ③原核生物的特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物 质相对较少等。
(2)四种方法的比较。基因的构建方法基因组
部分基因 (如cDNA)PCR技术 扩增人工合成
优点 操作简单
专一性
专一性强， 可在短时间 可产生自 内大量扩增 然界中不 目的基因 存在的新
基因
缺点
工作量大、 盲目性大、 专一性差
操作过程较烦 琐，技术要求 过高
需要严格控 制温度，技 术要求高
适用范围 小
2.生物体内 DNA 复制与 PCR 技术的比较
比较项
DNA复制
PCR技术
区别 解旋方式 解旋酶催化
DNA在高温作 用下变性解旋
场所
细胞内(主要在细 细胞外(主要在
胞核内)
PCR扩增仪内)
区别
酶 温度条件
DNA解旋酶、普 通的DNA聚合酶 等
细胞内温和条件
耐热的DNA聚 ―反―转―录―酶―催―化→ 单 链 互 补 DNAD―N―A聚――合―酶―催→化双链 cDNA 片段与―载―― 体―连→链 DNA―→双链 DNA―→大量目的 基因 ④人工合成： 蛋 氨白 基质 酸的 序列―→m核R苷N酸A序列―→D苷N酸A序核列―→目基的因
高中生物专题1基因工程1.2基因工程的基本操作程序(讲)(提升版,含解析)新人教版选修3
专题1 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序（讲）一、基因工程的操作过程【知识点讲解】第一步：目的基因的获取1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。
2.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。
人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法_。
3.PCR技术扩增目的基因（1）PCR的含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。
（2）目的：获取大量的目的基因（3）原理：DNA双链复制（4）过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链为单链；第二步：冷却到55～60℃，引物与两条单链DNA结合；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成。
（5）特点：指数(2n)形式扩增第二步：基因表达载体的构建(核心)1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。
2.组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因（1）启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。
（2）终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端。
（3）标记基因的作用：是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基因。
第三步：将目的基因导入受体细胞_1.转化的概念：是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。
2.常用的转化方法：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是农杆菌转化法，其次还有基因枪法和花粉管通道法等。
将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术。
方法的受体细胞多是受精卵。
将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，最常用的原核细胞是大肠杆菌，其转化方法是：先用 Ca2+ 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，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。
高中生物专题节基因工程的基本操作程序新人教版选修
4．差异性：由于受体细胞有动物、植物、微生物之分， 加之目的基因导入受体细胞的方法不同，所以表达载体的构建 也会有差异性。
知识贴士：①生物之间进行基因交流，需使用启动子和终 止子导入受体生物中，此目的基 因无法进行转录。
___m_R__N_A__与__D_N__A_杂__交__技__术_________；
(3)最后检测目的基因是否○43 ____翻__译__成__蛋__白__质______，可用 ○44 __抗__原__—__抗__体__杂__交__法____。
2．个体生物学水平鉴定：如做抗虫或抗病接种实验。
[思维激活] 1．为什么要用同一种限制酶切割质粒和含目的基因的 DNA分子？ 2．用于构建基因表达载体的质粒为什么必须具有启动子 和终止子？ 3．植物基因工程常用的受体细胞为什么可以是体细胞， 而动物基因工程一般只用受精卵？
3．人工合成目的基因： 人工合成目的基因的方法主要有两种。 (1)反转录法：主要用于相对分子质量较大而又不知其序 列的基因，它是以目的基因的mRNA为模板，借助反转录酶合 成碱基互补的单链DNA，然后在DNA聚合酶的作用下合成双 链DNA。 (2)化学合成法：即依照某一蛋白质的氨基酸序列，通过 密码子推算出其基因序列，然后直接合成目的基因。 知识贴士：由于真核细胞的基因含有不表达的DNA片段， 不能直接用于基因的扩增和表达，因此，在获取真核细胞中的 目的基因时，一般是用人工合成目的基因的方法。
一、目的基因的获取 不同基1 ．因从 基 因 文 库 中 获 取 目 的 基 因 ： 将 含 有 某 种 生 物 ⑤ ________的许多DNA片段，不导同入基受因体菌的群体中储存，各个 受体菌分别含含了一种生物所有的基因，就叫⑦ _部__分__基_因__文__库_；如果它c只D包NA含文一库种生物的一部分基因，就叫⑧ ______________，如⑨__________。
高中生物 专题1 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序(讲)(提升版,含解析)新人教版选修3
专题1 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序（讲）一、基因工程的操作过程【知识点讲解】第一步：目的基因的获取1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。
2.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。
人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法_。
3.PCR技术扩增目的基因（1）PCR的含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。
（2）目的：获取大量的目的基因（3）原理：DNA双链复制（4）过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链为单链；第二步：冷却到55～60℃，引物与两条单链DNA结合；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成。
（5）特点：指数(2n)形式扩增第二步：基因表达载体的构建(核心)1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。
2.组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因（1）启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。
（2）终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端。
（3）标记基因的作用：是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基因。
第三步：将目的基因导入受体细胞_1.转化的概念：是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。
2.常用的转化方法：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是农杆菌转化法，其次还有基因枪法和花粉管通道法等。
将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术。
方法的受体细胞多是受精卵。
将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，最常用的原核细胞是大肠杆菌，其转化方法是：先用 Ca2+ 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，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。
2017高中生物 专题1 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序教案 新人教版选修3
专题1 基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序教学准备1. 教学目标1 知识目标尝试分析某一转基因生物的研制过程及基本操作程序2 能力目标通过让学生了解世界最前沿技术,追踪社会热点,提高学生收集处理信息能力,提高学生语言表达能力和信息交流能力,培养学生的独立动手能力和合作态度。
3 情感态度与价值观⑴通过对基因工程原理及基本操作程序的理解,掌握理论联系实际的朴实观念以及对当今世界的前沿技术有更深刻的了解。
⑵通过对四步基本操作程序的具体操作技术的学习,增强学生爱科学,学科学的情感和建设祖国的社会责任感,并且建立起知识创造价值,知识为人类服务,使人类生活质量更好的美好愿望。
2. 教学重点/难点1 教学重点基因工程基本操作程序的四个步骤2 教学难点⑴从基因文库中获取目的基因⑵利用PCR技术扩增目的基因3. 教学用具4. 标签教学过程师:通过分析图1-6我们知道基因工程的基本操作程序包括目的基因获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体、目的基因检测与鉴定。
师:基因工程概念中的“更符合人们需要”的那个基因就是目的基因了,只有有了目的基因,我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性,所以基因工程的基本操作的第一个环节就是目的基因的获取。
到底什么是目的基因呢?师:目的基因主要是指编码蛋白质的结构基因,如抗虫基因,抗旱基因。
师:怎样才能获得这些目的基因呢?获取目的基因的方法有哪些呢?学生阅读书本讨论.师生归纳:(一)可从基因文库中获取目的基因。
师:通过讨论分析我们已知什么是基因文库了,那么基因文库和基因组文库有什么区别呢?可结合P10生物技术资料卡讨论分析。
生:若一个基因文库中包含了一种生物所有的基因,那么这种基因文库就叫做基因组文库,若只包含了一种生物的一部分基因就叫做部分基因文库。
师:怎样从基因文库中得到我们所要的目的基因呢?师、生:可根据目的基因的有关信息来获取目的基因,如根据基因的核苷酸序列,基因在染色体上的位置等特性来获取目的基因。
高中全体生物骨干教师联合制作生物 专题一1.2《基因工程的基本操作程序》导学案 新人教版选修3
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_______________________。
高中生物专题1基因工程1.2基因工程的基本操作程序课堂探究素材新人教版
1.2 基因工程的基本操作程序课堂探究探究点一目的基因的获取和基因表达载体的构建·问题导引·基因疫苗指的是DNA疫苗，即将编码外源性抗原的基因插入含真核表达系统的质粒上，然后将质粒直接导入人或动物体内，让其在宿主细胞中表达抗原蛋白，诱导机体产生免疫应答。
抗原基因在一定时限内的持续表达，不断刺激机体免疫系统，使之达到防病的目的。
思考：（1）如何获得更多数量的编码外源性抗原的基因以用于基因工程？该过程必需的酶是什么？（2）含有目的基因和表达系统的质粒在基因工程中叫什么名称？该结构必需的组成部分包括哪些？提示：（1）通过PCR技术能获得更多数量的编码外源性抗原的基因。
PCR必需的酶是热稳定DNA聚合酶即Taq酶。
（2）含有目的基因和表达系统的质粒在基因工程中叫基因表达载体，基因表达载体必需的组成部分包括启动子、目的基因、终止子、标记基因和复制原点等。
·名师精讲·1．DNA复制与PCR技术比较稳定的DNA聚合酶能在高温中保持酶的活性，具有耐高温的特点，是PCR技术的关键工具之一。
2．从基因文库中获取和人工合成目的基因的比较操作简单专一性强专一性强，可产生自然界中不存在的新基因专一性强工作量大，盲目性大，专一性差操作过程较复杂，技术要求过高适用范围小基因表达载体的组成（见下图）基因表达载体模式图（1）目的基因：外源DNA分子的有效片段。
（2）启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。
（3）终止子：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。
（4）标记基因：作用是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这种基因。
特别提醒①启动子与目的基因的表达有关，复制原点与表达载体的复制有关。
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基因工程的基本操作程序知能训练·课时达标【小题达标练】1.(2015·邢台高二检测)在基因工程中,若受体细胞是细菌,则用来处理该细菌以增强细胞壁通透性的化学试剂是( )A.氯化钠B.聚乙二醇C.氯化钙D.二苯胺【解析】选C。
基因工程中如果以细菌作为受体细胞,一般要用钙离子处理,使其成为“感受态细胞”,便于接受外源DNA。
2.(2015·潍坊高二检测)以下甲、乙两图表示从细菌细胞中获取目的基因的两种方法,以下说法中错误的是( )A.甲方法可建立该细菌的基因组文库B.乙方法可建立该细菌的cDNA文库C.甲方法要以脱氧核苷酸为原料D.乙方法需要反转录酶参与【解题指南】解答本题的关键在于识别图中两种获得目的基因的方法,需要的条件和过程。
【解析】选C。
甲方法表示直接切取细菌的DNA作为目的基因,可以表示基因文库法获取目的基因,A项正确。
乙方法是利用信使RNA进行反转录得到目的基因,利用反转录法可以制备cDNA文库,B项正确。
甲方法直接切取DNA片段,不合成DNA,因此不需要以脱氧核苷酸为原料,C项错误。
反转录法需要反转录酶的参与,D项正确。
3.下列关于cDNA文库和基因组文库的说法中,不正确的是( )A.cDNA文库中的DNA来源于mRNA的反转录过程B.如果某种生物的cDNA文库中的某个基因与该生物的基因组文库中的某个基因控制的性状相同,则这两个基因的结构也完全相同C.cDNA文库中的基因都没有启动子D.一种生物的cDNA文库可以有许多种,但基因组文库只有一种【解析】选B。
由于基因中只有编码区段才能转录,所以以mRNA为模板反转录成的DNA就只有外显子区段,而缺少内含子和启动子等非编码区段,和原来的基因结构不相同。
【易错提醒】解答本题时常犯的两个错误:(1)对基因结构把握不清,或者对cDNA文库建立方法不清楚,而错选C。
(2)对基因文库的概念把握不准确或对基因组文库和cDNA文库大小范围分不清而错选D。
4.下列关于图中P、Q、R、S、G的描述,正确的是( )A.P代表的是质粒RNA,S代表的是外源DNAB.Q表示限制酶的作用,R表示RNA聚合酶的作用C.G是RNA与DNA形成的重组质粒D.G是转基因形成的重组质粒DNA【解析】选D。
图示中P为质粒,是小型环状DNA分子,S是外源DNA,A错误。
图示中质粒经过Q的作用被切开,因此Q为限制酶;通过R的作用将S和切开的质粒连接起来,R为DNA连接酶,B错误。
根据碱基T的存在可以判断S为DNA片段,C错误。
G是质粒和外源DNA通过DNA连接酶连接而成的重组质粒,D正确。
5.(2015·鞍山高二检测)质粒是基因工程中常用的运载工具,某质粒上有两种抗药基因可作为标记基因,a、b、c为三个可能出现的目的基因插入点,如图所示。
如果用一种限制酶将目的基因和质粒处理后,合成重组质粒。
将重组质粒导入某高等植物受体细胞后,用含有药物的培养基筛选受体细胞,预计结果如下表。
下列选项正确的是( )A.B.如果出现①结果,说明限制酶的切点在c点,目的基因接在c点的断口处C.如果出现②或者③结果,说明转基因实验失败D.转移到受体细胞中的a、b基因的遗传遵循孟德尔遗传定律【解题指南】解答本题的关键点为:(1)分析图示,确定切口对标记基因的影响。
(2)能够分析保留不同标记基因时受体细胞在不同培养基中的生存状况。
【解析】选B。
转基因实验成功的标志是目的基因的表达,而与标记基因无关,A项错误;若出现①结果,说明受体细胞对两种抗生素都有抗性,表明两个抗药基因都没有被破坏,限制酶切点只能在c处,B项正确;出现②或者③结果与最后转基因的失败不存在必然的联系,C项错误;质粒是存在于细菌或真菌细胞质中的环状DNA分子,因而不遵循孟德尔遗传定律,D项错误。
6.(2015·重庆高考)下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述,正确的是( )A.表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA反转录获得B.表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点C.借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来D.启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用【解题指南】(1)题干关键词:“胰岛素基因表达载体”。
(2)关键知识:目的基因的获取,基因表达载体中各组件的作用。
【解析】选C。
本题考查基因工程相关知识。
A项,胰岛素基因只在胰岛B细胞中表达,人肝细胞无胰岛素mRNA,故错误。
B项,复制原点是基因表达载体复制的起点,而胰岛素基因表达的起点位于启动子,故错误。
C 项,在细胞培养液中加入抗生素,只有含胰岛素基因的受体细胞才能存活,即借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来,故正确。
D项,启动子在胰岛素基因的转录中起作用,终止密码子在翻译中起作用,故错误。
7.(2014·江苏高考)下列关于基因工程技术的叙述,错误的是(多选) ( )A.切割质粒的限制性核酸内切酶均特异性地识别6个核苷酸序列B.PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应C.载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因D.抗虫基因即使成功地插入植物细胞染色体上也未必能正常表达【解题指南】关键知识:PCR反应中加热至90℃以上时,DNA解链→冷却到50℃左右,引物结合到互补DNA 链→加热至72℃左右,热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成。
【解析】选A、B、C。
本题考查基因工程技术。
限制性核酸内切酶大多是特异性识别6个核苷酸序列,但也有些限制性核酸内切酶能识别由4、5或8个核苷酸组成的序列,A错误;PCR中耐高温的DNA聚合酶只是在延伸阶段发挥催化作用,B错误;载体质粒上抗生素抗性基因可作为标记基因,供重组DNA的鉴定和选择,不是抗生素合成基因,C错误;目的基因导入了受体细胞不一定都能正常表达,D正确。
【大题提升练】1.(2015·全国卷Ⅰ)HIV属于逆转录病毒,是艾滋病的病原体。
回答下列问题:(1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时,可先提取HIV中的,以其作为模板,在的作用下合成,获取该目的蛋白的基因,构建重组表达载体,随后导入受体细胞。
(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白,该蛋白作为抗原注入机体后,刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是。
该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV,检测的原理是。
(3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见,但是在艾滋病患者中却多发。
引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分细胞,降低了患者免疫系统的防卫功能。
(4)人的免疫系统有癌细胞的功能,艾滋病患者由于免疫功能缺陷,易发生恶性肿瘤。
【解题指南】(1)隐含信息:HIV属于逆转录病毒,遗传物质是RNA。
(2)关键知识:基因工程方法、艾滋病的发病机理和免疫系统的功能。
【解析】(1)HIV属于逆转录病毒,它的遗传物质是RNA,在逆转录酶的作用下可以逆转录为cDNA,用于构建基因表达载体,从而制备HIV的某蛋白。
(2)HIV的某蛋白作为抗原进入机体后,能刺激人体产生针对该抗原的一种特殊的分泌蛋白——抗体;可用该抗体进行抗原—抗体杂交来检测血清中是否含有HIV。
(3)HIV营寄生生活,寄生在T淋巴细胞内,T细胞参与体液免疫和细胞免疫,因此少了T细胞,特异性免疫几乎全部丧失,降低了机体的免疫功能。
(4)人体的免疫系统具有防卫、监控和清除的功能,可及时清除体内产生的癌细胞。
艾滋病患者的整个免疫功能缺陷,机体易发生一系列顽固性机体感染和恶性肿瘤。
答案:(1)RNA 逆转录酶cDNA(或DNA)(2)抗体抗原抗体特异性结合(其他合理答案也可)(3)T(或T淋巴)(4)监控和清除2.(2014·海南高考)下图是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内,制备“工程菌”的示意图。
据图回答:(1)获得A有两条途径:一是以A的mRNA为模板,在酶的催化下,合成互补的单链DNA,然后在的作用下合成双链DNA,从而获得所需基因;二是根据目标蛋白质的序列,推测出相应的mRNA序列,然后按照碱基互补配对原则,推测其DNA的序列,再通过化学方法合成所需基因。
(2)利用PCR技术扩增DNA时,需要在反应体系中添加的有机物质有、、4种脱氧核糖核苷三磷酸和耐热性的DNA聚合酶,扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。
(3)由A和载体B拼接形成的C通常称为。
(4)在基因工程中,常用Ca2+处理D,其目的是。
【解题指南】(1)题干关键词:“将某细菌的基因A导入大肠杆菌内”。
(2)关键知识:基因工程的原理和技术、蛋白质工程和PCR技术的应用。
【解析】本题主要考查基因工程及PCR技术应用的相关知识。
(1)利用反转录法合成目的基因的过程是:以mRNA为模板,在反转录酶的催化作用下合成单链DNA,然后在DNA聚合酶的作用下,合成双链DNA分子;根据蛋白质工程合成目的基因的过程是:根据目标蛋白质的氨基酸序列,推测相应的mRNA序列,然后按照碱基互补配对原则,推测DNA中脱氧核苷酸的排列顺序,通过化学方法合成。
(2)PCR过程中需要酶、底物、模板、引物等条件。
(3)目的基因和载体结合,形成基因表达载体。
(4)在利用大肠杆菌做受体细胞时,需要先用Ca2+处理,使之成为感受态细胞,有利于其吸收重组DNA分子。
答案:(1)反转录DNA聚合酶氨基酸脱氧核苷酸(2)引物模板(A基因)(3)基因表达载体(4)使其成为感受态细胞,有利于吸收重组DNA分子3.(2015·西安高二检测)普通烟草转入抗盐基因培育抗盐烟草的过程如图所示。
已知含抗盐基因的DNA和质粒上均有SalⅠ、HindⅢ、BamHⅠ限制性核酸内切酶的酶切位点,质粒上另有抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因。
请回答下列问题。
(1)在构建重组质粒时,为了避免含抗盐基因的DNA和质粒发生,应选用SalⅠ和HindⅢ对含抗盐基因的DNA和质粒进行切割。
(2)为筛选重组质粒,导入前的农杆菌应该(填“不含”或“含有”)抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因。
(3)在筛选被成功导入重组质粒的农杆菌时,先将经过导入处理的农杆菌接种到含有氨苄青霉素的培养基中培养,获得菌落如图1所示;再将无菌绒布按到图1培养基上,使绒布沾上菌落,然后将绒布平移到含有四环素的培养基中培养,得到如图2所示的结果,则图中含有抗盐基因的菌落是。
【解析】(1)由图可知,抗盐基因和质粒中均有SalⅠ和HindⅢ的识别序列,用SalⅠ和HindⅢ对二者进行切割可以防止含目的基因的DNA和质粒发生自身环化,从而得到重组质粒。
(2)抗氨苄青霉素基因和抗四环素基因为标记基因,将重组质粒导入后,可根据标记基因是否表达判断抗盐基因是否导入农杆菌体内,因此农杆菌本身不能含有该标记基因。