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课题：基因工程的基本操作程序（第一课时）
主备人： 审核人： 授课人： 使用时间： 年 月 日
【学习目标】
1．说出基因工程基本操作程序。
2．掌握获取目的基因的方法。
3．基因组文库与cDNA文库的区别。
4．PCR技术。
【重点难点】
重点: 1.掌握获取目的基因的方法。
2.基因组文库与cDNA文库的区别。
3．PCR技术。
难点：1. 掌握获取目的基因的方法。
2. PCR技术。
【自主学习】
一、基因工程的基本操作程序
写出左图各字母所代表的内容
A: B: C:
D: E: F:
G: H:
二、目的基因的获取：
（1）目的基因主要是 ，也可以是一些具有 。
(2)目的基因的来源 。
（3）获取目的基因的方法：
① ② ③
（一）从基因文库中获取目的基因
（1）构建基因文库时需要对DNA分子进行切割和连接所使用的酶分别是 ＿和 。
（2）基因组文库包含了一种生物的 ；是通过 酶获得的；cDNA文库包含了一种生物的的 ，是通过 获得的。
（二）利用PCR技术扩增目的基因
PCR扩增目的基因的原理是 ，前提条件是 ，PCR所使用的酶是 ，该酶具有什么特点？ 。
过程：第一步：加热至90～95℃ ( http: / / www.21cnjy.com ) ；第二步：冷却到55～60℃， ；第三步：加热至70～75℃， 从引物起始互补链的合成。
（三）人工合成目的基因
当基因比较小， 又已知，可以通过DNA合成仪用 人工合成。
【问题生成】
【师生互动，问题探讨】
1.PCR技术与DNA复制有什么区别？
项目 DNA复制 PCR技术
不同点 场所
解旋
酶
引物
合成子链
温度
特点
循环次数
产物
相同点
2.构建基因文库时用到哪些工具？
3.如何利用mRNA构建生物的cDNA？
【课后小结与反思】
基因文库的构建过程
【自我检测】
1． 正确表示基因工程顺序操作的四个步骤的是 ( )
A．获取目的基因→将目的基因导入受体细胞→基因表达载体的构建→目的基因的检测与鉴定
B．目的基因的检测与鉴定→获取目的基因→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞
C．获取目的基因→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
D．基因表达载体的构建→获取目的基因→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定
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反转录法 ④通过DNA合成仪利用化学方法人工合成
A．①②③④ B．①②③ C．②③④ D．②③
3. PCR技术扩增DNA，需要的条件是（　　）
①目的基因　②ATP　③四种脱氧核苷酸　④DNA聚合酶等　⑤mRNA　⑥核糖体
A．①②③④ B．②③④⑤ C．①③④⑤ D．①②③⑥
4. 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分子上有3个酶切位点都被该酶切断，则会产生四个不同长度的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，经该酶切割后，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
5.有关基因工程的叙述中，错误的是 （　 ）
A．DNA连接酶将黏性未端的碱基对连接起来
B．限制性内切酶用于目的基因的获得
C．目的基因须由载体导入受体细胞
D．人工合成目的基因不用限制性内切酶
6. 右图为用于基因工程的一个质粒示意图。用EcoRI限制酶切割目的基因和该质粒，再用DNA连接酶连接形成重组质粒，然后导入大肠杆菌，最后将大肠杆菌放在四种培养基中培养：a—无抗生素的培养基，b—含四环素的培养基，c—含氨苄青霉素的培养基，d—含四环素和氨苄青霉素的培养基。含重组质粒的大肠杆菌能生长的是 （ ）
A．a B．a和c C．a和b D．b和c
7. 下列不属于获取目的基因的方法的是( )
A．利用DNA连接酶复制目的基因
B．利用DNA聚合酶复制目的基因
C．从基因文库中获取目的基因
D．利用PCR技术扩增目的基因
8. 切取牛的生长激素和人的生长激素基因，用显微注射技术将它们分别注入小鼠的受精卵中，从而获得了“超级鼠”，此项技术遵循的原理是
A．基因突变：DNA→RNA→蛋白质
B．基因工程：RNA→RNA→蛋白质
C．细胞工程：DNA→RNA→蛋白质
D．基因工程：DNA→RNA→蛋白质
9.（2014.广东卷）利用基因工程技术生产羧酸酯酶（CarE）制剂的流程如图14所示，下列叙述正确的是（ ）
( http: / / www.21cnjy.com )
A、过程①需使用逆转录酶
B、过程②需使用解旋酶和PCR获取目的基因
C、过程③使用的感受态细胞可用NaCl溶液制备
D、过程④可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞
10. 基因工程中目的基因的分离是操作的关键。下面甲、乙图表示从真核生物细胞中获取目的基因的两种方法，请回答下列问题：
( http: / / www.21cnjy.com )
⑴在甲图中，a过程是在 酶的作用下完成的。如果用该类酶中的一种，不一定能获取目的基因，其原因是 。
⑵在乙图中，c过程在遗传学上称为 ，d过程除需以mRNA为模板，脱氧核苷酸为原料，还需要的条件是ATP、 、DNA聚合酶等。
高二生物选修三《现代生物科技专题》导学案（编号1—2—2）
班级： 姓名： 小组： 检查人： 评价
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课题：基因工程的基本操作程序（第二课时）
主备人： 审核人： 授课人： 使用时间： 年 月 日
【学习目标】
1．基因表达载体的构建
2．将目的基因导入受体细胞的方法
【重点难点】
重点：1．基因表达载体的构建
2．将目的基因导入受体细胞的方法
难点：将目的基因导入受体细胞的方法
【自主学习】
一、基因表达载体的构建
（1）基因工程的核心
（2）构建表达载体的目的:使目的基因在受体细胞中 ，并且可以遗传给 。
（3）表达载体必须有 、 、 、 、 。
（4）启动子位于基因的 ，它是 识别和结合的部位，驱动基因转录得到 。终止子位于基因的 ，也是一段有特殊结构的 。启动子与终止子的结构单位是
（5）标记基因的作用是 。
（6）构建过程的示意图：
（7）由于受体细胞不同，将基因导入受体细胞的方法也不同，所以基因表达载体的构建不是千篇一律的。
二、将目的基因导入受体细胞
阅读课本12—13页，
（一）转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内 的过程。
（二）将目的基因导入植物细胞
（1）受体细胞：
(2)农杆菌转化法（采用最多的方法）
①农杆菌特点：易感染 植物和裸子植物，对____ ___ 植物没有感染力；Ti质粒的 可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的 上。
②转化过程：构建的表达载体转入 →导入植物细胞→ →目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。
(3)基因枪法
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。
(4)花粉管通道法
我国独创的一种方法
（三）将目的基因导入动物细胞
（1）方法：
（2）受体细胞：
(3)操作程序：目的基因表达载体 →取卵( ( http: / / www.21cnjy.com )受精卵) →显微注射→注射了目的基因的受精卵移植到 性动物的 内发育→新性状动物。
（四）将目的基因导入微生物细胞
（1）原核生物特点： 、多为 、 相对较少等。
(2)大肠杆菌最常用的转化 ( http: / / www.21cnjy.com )方法是： 处理细胞，成为 细胞→表达载体与感受态细胞混合→ 细胞吸收DNA分子。
【问题生成】
【师生互动，问题探讨】
1.启动子与起始密码子有何区别？
2.终止子与终止密码子有何区别？
3.基因表达载体的构建需要哪些工具酶，如何将目的基因与运载体连接起来形成重组DNA分子（以质粒为运载体）？
4.培育转基因动物时，受体细胞能否采用动物体细胞，为什么采用受精卵？
5．将目的基因与载体混合并用DNA连接酶处理后，会出现几种结果，怎样从中筛选处所需要重组质粒？
【课后小结与反思】
【自我检测】
1.下列关于基因表达载体构建的相关叙述，不正确的是(　　)
A．需要限制酶和DNA连接酶
B．必须在细胞内进行
C．抗生素抗性基因可作为标记基因
D．启动子位于基因的首端
2. 基因工程中科学家常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，原因是( )
A．结构简单，操作方便 B．繁殖速度快
C．遗传物质含量少、简单 D．性状稳定,变异少
3. 正确的操作顺序是 ( )
①使目的基因与运载体相结合
②将目的基因导入受体细胞目的基因的获取
③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求；
④提取目的基因。
A．③②④① B．②④①③ C．④①②③ D．③④①②
4. 科学家将人的生长素基因与大肠杆菌的DNA分子进行重组，并成功地在大肠杆菌中得以表达。过程如图，据图回答： ( http: / / www.21cnjy.com )
(1)人的基因之所以能与大肠杆菌的DN ( http: / / www.21cnjy.com )A分子进行重组，原因是　 　　 ___________________________
(2)过程①表示的是采取 的方法来获取目的基因。其过程可表示为___________________________。
(3)图中(3)过程用人工方法，使 ( http: / / www.21cnjy.com )体外重组的DNA分子转移到受体细胞内，主要是借鉴细菌或病毒___ 细胞的途径。一般将受体大肠杆菌用 处理，使细胞处于能______________________的生理状态，这种细胞称为_______________细胞，再将表达载体溶于缓冲液中与________________混合，在一定的温度下完成转化。
(4)检测大肠杆菌B是否导入了质粒或重组质粒 ( http: / / www.21cnjy.com )，可采用的方法是 ，理由是 。
(5)如果把已经导入了普 ( http: / / www.21cnjy.com )通质粒A或重组质粒的大肠杆菌，放在含有四环素的培养基上培养，发生的现象是 ，原因是： 。
5.科学家通过基因工程方 ( http: / / www.21cnjy.com )法，将苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内，并成功实现了表达，从而培育出了能抗棉铃虫的棉花植株──抗虫棉。其过程大致如图所示：
（1）进行基因工程操作的工具酶有 ( http: / / www.21cnjy.com ) ，将苏云金芽孢杆菌的Bt基因导入棉花细胞内，使棉花植株产生抗虫性状，引起这种新性状产生依赖于 。细菌的基因之所以能在棉花细胞内表达，产生抗性，其原因是____________________________________。
(2) 基因工程的操作程序主要包括的四 ( http: / / www.21cnjy.com )个步骤是_______________________________________，其核心步骤是________，其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以 给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。
(3)上述过程中，将目的基因导入棉花细胞内使用的方法是________，这种导入方法较经济、有效。
（4）Ti质粒是农杆菌中的一种质粒 ( http: / / www.21cnjy.com )，其上有T-DNA，把目的基因插入Ti质粒的T-DNA中是利用T-DNA的________________________________特点。
6.如图将人的生长激素基因导入细菌B细胞 ( http: / / www.21cnjy.com )内制造“工程菌”示意图，所用载体为质粒A。已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因，质粒A导入细菌B后，其上的基因能得到表达。请回答下列问题：
（1）图中的目的基因是指_______________________________
（2）如何将目的基因和质粒相结合形成重组质粒？
①_____________________________________________
②_____________________________________________
高二生物选修三《现代生物科技专题》导学案（编号1—2—3）
班级： 姓名： 小组： 检查人： 评价
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课题：基因工程的基本操作程序（第三课时）
主备人： 审核人： 授课人： 使用时间： 年 月 日
【学习目标】
1.掌握目的基因检测与鉴定的方法。
2.DNA分子杂交技术的原理。
3.总结基因工程操作中的一些注意事项
【重点难点】
重点: 目的基因检测与鉴定的方法。
难点：目的基因检测与鉴定的方法。
【自主学习】
目的基因的检测与鉴定
（1）为什么要检测与鉴定：
（2）检测的内容与方法的比较
类型 步骤 检测内容 方法 结果显示
分子
检测 第一步 目的基因是否进入受体细胞 是否成功显示出杂交带
第二步 目的基因是否转录出mRNA 是否成功显示出杂交带
第三步 目的基因是否翻译出蛋白质 是否成功显示出杂交带
个体水平鉴定
（3）目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是
。
（4）什么是探针？
。
（5）DNA分子杂交技术的原理是 。
【问题生成】
【师生互动，问题探讨】
1.为什么需要进行个体生物学水平的鉴定？
2.若要生产人的糖蛋白，可以用大肠杆菌吗？
3.DNA分子杂交技术还有哪些应用
4.DNA分子杂交与分子杂交有什么区别？
5.基因工程的操作中，哪些过程发生碱基互补配对现象
【课后小结与反思】
基因工程操作的8个易错点
(1)目的基因的插入位点不是随意的
基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的部位。
(2)基因工程操作过程中只有第三步(将目的基因导入受体细胞)没有碱基互补配对现象
第一步存在逆转录法获得DNA，第二步存在黏性末端连接现象，第四步检测存在分子水平杂交方法。
(3)原核生物作为受体细胞的优点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少。
(4)一般情况下，用同一种限制酶切割质 ( http: / / www.21cnjy.com )粒和含有目的基因的片段，但有时可用两种限制酶分别切割质粒和目的基因，这样可避免质粒和质粒之间、目的基因和目的基因之间的连接。
(5)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，称为转化。转化的实质是目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。
(6)不熟悉标记基因的种类和作用：标记基因的作用——筛选、检测目的基因是否导入受体细胞，常见的有抗生素抗性基因、发光基因(表达产物为带颜色的物质)等。
(7)对受体细胞模糊不清：受体细胞常用植物受精卵或体细胞(经组织培养)、动物受精卵(一般不用体细胞)、微生物(大肠杆菌、酵母菌)等。要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必须用真核生物酵母菌(需内质网、高尔基体的加工、分泌)；一般不用支原体，原因是它营寄生生活；一定不能用哺乳动物成熟的红细胞，原因是它无细胞核，不能合成蛋白质。
(8)还应注意的问题有：①基因表达载体中，启动子(DNA片段)≠起始密码子(RNA)；终止子(DNA片段)≠终止密码子(RNA)。②基因表达载体的构建是最核心、最关键的一步，在体外进行。
【自我检测】
1．目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过鉴定和检测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是（　　）
①检测受体细胞是否有目的基因　②检测受体细胞是否有致病基因　③检测目的基因是否转录mRNA　④检测目的基因是否翻译蛋白质
A．①②③　B．②③④　C．①③④　D．①②④
2.在基因工程操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是 （ ）
A.人工合成目的基因 B.目的基因与运载体结合
C.目的基因的检测和表达 D.将目的基因导入受体细胞
3.苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞是否已表达，其检测方法是（ ）
A．是否有抗生素抗性 　　　 B．是否能检测到标记基因
C．是否有相应的性状　　　 D．是否能分离到目的基因
4. 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反转录法 ④通过DNA合成仪利用化学方法人工合成
A．①②③④ B．①②③ C．②③④ D．②③
5.基因工程有广阔的应用前景。回答下列各题：
(1)获取目的基因后，短期内要得到大量目的目的基因，可利用_______________扩增。
(2)构建基因表达载体的过程要使用的工具酶有___________。
(3)受体种类不同，导入方法不 ( http: / / www.21cnjy.com )同。选育优良动物，目的基因导入的常用方法是__________；选育优良植物，目的基因导入采用最多的方法是_______。目的基因进入动植物细胞并且在受体细胞维持稳定和表达的过程，称为__________________。
(4)检测目的基因在转基因生物中是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物的体细胞中提取蛋白质，用相应的抗体进行________杂交，看是否有 。
6.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：
AATTC……G
　　　　　　G……CTTAA
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核酸内切酶切割，该酶必须具有的特点是_________________________________
_______________________________________。
(3)按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即__________DNA连接酶和__________DNA连接酶。
(4)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。
(5)基因工程中除质粒外，____________和____________也可作为载体。
(6)若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情 ( http: / / www.21cnjy.com )况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是__________________________________________________。
7.图1表示含有目的基因D的DNA片段长度 ( http: / / www.21cnjy.com )(bp即碱基对)和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。
请回答下列问题：
(1)图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由______________________连接。
(2)若用限制酶SmaⅠ完全切割图1中DNA片段，产生的末端是____________末端，其产物长度为____________。
(3)若图1中虚线方框内的碱 ( http: / / www.21cnjy.com )基对被T－A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，产物中共有____________种不同长度的DNA片段。
(4)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是____________。在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加____________的培养基进行培养。经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最可能的原因是______________________ ___
_______________________________________________________________________________________________________________________。
8．（2014.全国卷Ⅱ） [生物——选修3：现代生物科技专题]）（15分）
植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关，若从该植物中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。
回答下列问题：
（1）理论上，基因组文库含有生物的____________基因；而cDNA文库含有生物的________基因。
（2）若要从植物甲中获得耐旱基因，可首先建立该植物的基因组文库，再从中________出所需的耐旱基因。
（3）将耐旱基因导入农杆菌，并通过农杆 ( http: / / www.21cnjy.com )菌转化法将其导入植物________的体细胞中，经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测此再生植株中该基因的________，如果检测结果呈阳性，再在田间试验中检测植株的________是否得到提高。
（4）假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自 ( http: / / www.21cnjy.com )交，子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3:1时，则可推测该耐旱基因整合到了________（填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”）。

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