第2节基因工程的基本操作程序 学案设计（一） ■■■■学习目标 1.结合生产实例，举例说出基因工程的基本操作程序。 2针对人类生 和生活的 需求，尝试提出初步的基因工程构想，完成初步设计 3关注基因工程的社会议题，参与讨论基础理论和技术发展如何催生基因工程。 ■■■■自主预习 一、目的基因的筛洗与获取 1.目的基因 ()概念：用于改变】 或获得 等的基因。 (2)实例：培有转基因抗虫棉用到的目的基因是 基因。 2.筛选合适的目的基因 1)较为有效的方法：从相关的 的基因中进行筛洗」 产物例：在培有转基因抗虫棉之前科学家不仅掌握了B1基因的序列信息，也对B肛基 较为深入的了解。 (3)认识基因结构和功能的技术方法： 技术、 数据库、 具。 3.利用PCR获取和扩增目的基因 IPCR的含义-PCR是 的缩写。它是一项根据 的原理，在体外提供 的各种组分与反应条件，对☐ 进行大量复制的技术。 (2)条件：DNA模板、分别与两条模板链结合的2种」 、4 种 (3)过程 ①变性：温度上升到90C以上，双链DNA ②复性：温度下降到50℃左右时 通过碱基互补配对与两条单链DNA结合 ③延伸：温度上升到72℃左右时，溶液中 在耐高温的 的作用下力 到引物的端合成子链。 ④重复循环多次。 4)结果：每次循环后目的基因的量增加一倍即成 形式扩增（约为2 二、其因表达载体的物建 1构建基因表达载体的目的 (1)使目的基因在受体细胞中 并且可以 给下一代。 2)使目的基因能够和发挥作用。 2.基因表达载体的组成填图] 多新安是目的装得的 功能：{家动两西识别和结合的部位。 的基因的 :用于目的基因的检测与筛
第 2 节 基因工程的基本操作程序 学案设计(一) 学习目标 1.结合生产实例,举例说出基因工程的基本操作程序。 2.针对人类生产和生活的某一需求,尝试提出初步的基因工程构想,完成初步设计。 3.关注基因工程的社会议题,参与讨论基础理论和技术发展如何催生基因工程。 自主预习 一、目的基因的筛选与获取 1.目的基因 (1)概念:用于改变 或获得 等的基因。 (2)实例:培育转基因抗虫棉用到的目的基因是 基因。 2.筛选合适的目的基因 (1)较为有效的方法:从相关的 和 的基因中进行筛选。 (2)实例:在培育转基因抗虫棉之前,科学家不仅掌握了Bt 基因的序列信息,也对Bt 基因的 表达产物—— 有了较为深入的了解。 (3)认识基因结构和功能的技术方法: 技术、 数据库、 工 具。 3.利用 PCR 获取和扩增目的基因 (1)PCR 的含义:PCR 是 的缩写。它是一项根据 的原理,在体外提供 的各种组分与反应条件,对 进行大量复制的技术。 (2)条件:DNA 模板、分别与两条模板链结合的 2 种 、4 种 、 。 (3)过程: ①变性:温度上升到 90 ℃以上,双链 DNA 。 ②复性:温度下降到 50 ℃左右时, 通过碱基互补配对与两条单链 DNA 结合。 ③延伸:温度上升到 72 ℃左右时,溶液中 在耐高温的 的作用下加 到引物的 端合成子链。 ④重复循环多次。 (4)结果:每次循环后目的基因的量增加一倍,即成 形式扩增(约为 2 n )。 二、基因表达载体的构建 1.构建基因表达载体的目的 (1)使目的基因在受体细胞中 ,并且可以 给下一代。 (2)使目的基因能够 和发挥作用。 2.基因表达载体的组成[填图]
3.基因表达载体的构建 首先用一定的 切割载体，使它出现一个切口：然后用 明制或 的限制酶切割含有目的基因的DNA片段：再利用 将目的基因片段拼接到载体的切 处。 三、将目的基因导入受体细胞 1转化：目的基因讲入受体细胞内并在受体细胞内 和的过程。 2目的基因导入受体细嗣的方法 ()目的基因导入植物细胞 ①花粉管通道法 I,用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入 中。 Ⅱ.在植物受粉后的一定时间内，剪去柱头，将DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借 助 井入 ②农杆菌转化法 农杆菌的特点：农杆菌自然条件下侵染 植物和植物：农杆菌的质粒 的 能够整合到所侵染细胞的】 上。 Ⅱ转化方法：将目的基因插入农杆菌 中让农杆菌侵染植物细胞。 (2)目的基因导入动物细胞 ①常用方法 法 ②常用受体细胞： (3)目的基因导入微生物细形 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 然后将重组的基因表达载体导入其中。 ②常用受体细胞：原核细胞（使用最广泛的是大形肠杆菌） 四、目的基因的检测与鉴定 1分子水平检测 (I)通过等技术检测受体细胞染色体DNA上是否插入了目的基因或检测目的基因 是否转录出mRNA。 (2)从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行 杂交检测目的基因是否翻 译成了蛋白质。 2.个体生物学水平鉴定 的接种实验，以确定是否有抗性及抗性程度。基因工程产品需要与天然 产品活性进行比较等。 ■■■■课堂探究 课堂探究一获取目的基因和构建基因表达载体 1.PCR 术与生物体内DNA复制的比较。 比较项目PCR技术 DNA复制 DNA在 作用下变性韬 方式 旋 催化 细胞主要在细胞核 场 细孢 (在PCR扩增仅内) _(Tag DNA聚 普通的」 温度 需控制温度，在 温度下 细胞内 条件
3.基因表达载体的构建 首先用一定的 切割载体,使它出现一个切口;然后用 限制酶或 的限制酶切割含有目的基因的 DNA 片段;再利用 将目的基因片段拼接到载体的切 口处。 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,并在受体细胞内 和 的过程。 2.目的基因导入受体细胞的方法 (1)目的基因导入植物细胞 ①花粉管通道法 Ⅰ.用微量注射器将含目的基因的 DNA 溶液直接注入 中。 Ⅱ.在植物受粉后的一定时间内,剪去柱头,将 DNA 溶液滴加在花柱切面上,使目的基因借 助 进入 。 ②农杆菌转化法 Ⅰ.农杆菌的特点:农杆菌自然条件下侵染 植物和 植物;农杆菌的 Ti 质粒上 的 能够整合到所侵染细胞的 上。 Ⅱ.转化方法:将目的基因插入农杆菌 中,让农杆菌侵染植物细胞。 (2)目的基因导入动物细胞 ①常用方法: 法。 ②常用受体细胞: 。 (3)目的基因导入微生物细胞 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, 然后将重组的基因表达载体导入其中。 ②常用受体细胞:原核细胞(使用最广泛的是大肠杆菌)。 四、目的基因的检测与鉴定 1.分子水平检测 (1)通过 等技术检测受体细胞染色体 DNA 上是否插入了目的基因或检测目的基因 是否转录出 mRNA。 (2)从转基因生物中提取蛋白质,用相应的抗体进行 杂交,检测目的基因是否翻 译成了蛋白质。 2.个体生物学水平鉴定 包括 的接种实验,以确定是否有抗性及抗性程度。基因工程产品需要与天然 产品活性进行比较等。 课堂探究 课堂探究一 获取目的基因和构建基因表达载体 1.PCR 技术与生物体内 DNA 复制的比较。 比较项目 PCR 技术 DNA 复制 区 别 解旋 方式 DNA 在 作用下变性解 旋 催化 场所 细胞 (在 PCR 扩增仪内) 细胞 (主要在细胞核 内) 酶 耐高温的 (Taq DNA 聚 合酶) 、普通的 等 温度 需控制温度,在 温度下 细胞内 条件
条件 进行 合成 DNA片段或基因 DNA分子 对象 ○模板均需要 作为模板进行物质合成 ②原料：均为 联系 ③薛：均需要 进行催化 ④引物：均需要引物，使DNA聚合酶从引物的端开始连接 脱氧核苷酸 2.PCR过程中为什么需要引物2 3.PC℉扩增目的基因时，复性温度的设定是成败的关键。复性温度过高会破坏引物与模 板的碱基配对，复性温度过低又会造成引物不能与DNA模板链的特定部位结合。复性温度的 设定与引物长度、碱基组成有关。假设引物的长度相同，在GC含量高时，对复性温度的设定 有什么要求？说明理由。 4.在利用PCR获取和扩增目的基因时，从第几轮循环才会产生完整的目的基因 5.简述基因表达载体的构建过程。 课堂探究二将目的基因导入受体细胞 1目的基因导入受体细胞的方法 明 将目的基因插入农杆菌质粒的TDNA上一转入农杆菌一→用适用于双子叶植物和
条件 进行 合成 的 对象 DNA 片段或基因 DNA 分子 联系 ①模板:均需要 作为模板进行物质合成 ②原料:均为 ③酶:均需要 进行催化 ④引物:均需要引物,使 DNA 聚合酶从引物的 端开始连接 脱氧核苷酸 2.PCR 过程中为什么需要引物? 3.PCR 扩增目的基因时,复性温度的设定是成败的关键。复性温度过高会破坏引物与模 板的碱基配对,复性温度过低又会造成引物不能与 DNA 模板链的特定部位结合。复性温度的 设定与引物长度、碱基组成有关。假设引物的长度相同,在 GC 含量高时,对复性温度的设定 有什么要求?说明理由。 4.在利用 PCR 获取和扩增目的基因时,从第几轮循环才会产生完整的目的基因? 5.简述基因表达载体的构建过程。 课堂探究二 将目的基因导入受体细胞 1.目的基因导入受体细胞的方法 受 体 细 胞 类 型 方法 说明 特点 植 将目的基因插入农杆菌 Ti质粒的 T-DNA 上→转入农杆菌→用 适用于双子叶植物和
农杆菌侵染植物细胞→将目的基因整合到植物细胞的染色体 棵子植物，尤其适用 DNA上一日的基因表达 于双子叶植物 在植物受粉后，花粉形成的花粉管还未愈合前剪去柱头→滴加 我国科学家独创的 DNA(含目的基因)溶液，使目的基因借助花粉管通道进入受体 细胞，日的基因表达 种方法 将含有目的基因的表达载体提纯一取卵（受精卵）一显微注射 将目的基因导入动物 注射了目的基因的受桔卵经胚胎早期培养后移植到唯性动物 细胞最为有效的方法 的输卵管或子宫内→获得具有新性状的动物 (感受 用C处理微生物细胞一感受态细胞一将基因表达载体与感 简便、经济、有效 态细 受态细胞混合一在一定温度下促进感受态细胞吸收DNA分子 屉法 2农杆菌转化法是将目的基因导入双子叶植物和裸子植物的一种方法原因是双子叶植 物和裸子植物能够产生一种吸引农杆菌的化学物质，而单子叶植物不能产生这种物质，能不能 利用农杆菌转化法将目的基因导入单子叶植物说明原因。 ■■■■■核心素养专练 1.基因工程主要操作步骤的顺序是( ①基因表达载体的构建②将目的基因导入受体细胞 ③目的基因的检测与鉴定④目的基因的筛选与获取 A.③②④① B②④①③ c002a D.③④02 2.下列有关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DNA双链复制 C.利用PCR技术获取目的基因的前提是要有引物 D.PCR扩增中需要解旋酶解开双链DNA 3.下列关于PCR反应体系中所加物质作用的描述，错误的是( A耐高温的DNA聚合醇用于催化DNA子链的合成 B.引物使Tag DNA聚合酶能从引物的5'端延伸DNA链 C,目标DNA母链用作合成DNA复制的模板
物 细 胞 农杆菌侵染植物细胞→将目的基因整合到植物细胞的染色体 DNA 上→目的基因表达 裸子植物,尤其适用 于双子叶植物 在植物受粉后,花粉形成的花粉管还未愈合前,剪去柱头→滴加 DNA(含目的基因)溶液,使目的基因借助花粉管通道进入受体 细胞→目的基因表达 我国科学家独创的一 种方法 动 物 细 胞 将含有目的基因的表达载体提纯→取卵(受精卵)→显微注射→ 注射了目的基因的受精卵,经胚胎早期培养后,移植到雌性动物 的输卵管或子宫内→获得具有新性状的动物 将目的基因导入动物 细胞最为有效的方法 微 生 物 细 胞 (感受 态细 胞法) 用 Ca2+处理微生物细胞→感受态细胞→将基因表达载体与感 受态细胞混合→在一定温度下促进感受态细胞吸收 DNA 分子 简便、经济、有效 2.农杆菌转化法是将目的基因导入双子叶植物和裸子植物的一种方法,原因是双子叶植 物和裸子植物能够产生一种吸引农杆菌的化学物质,而单子叶植物不能产生这种物质,能不能 利用农杆菌转化法将目的基因导入单子叶植物?说明原因。 核心素养专练 1.基因工程主要操作步骤的顺序是( ) ①基因表达载体的构建 ②将目的基因导入受体细胞 ③目的基因的检测与鉴定 ④目的基因的筛选与获取 A.③②④① B.②④①③ C.④①②③ D.③④①② 2.下列有关 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 DNA 双链复制 C.利用 PCR 技术获取目的基因的前提是要有引物 D.PCR 扩增中需要解旋酶解开双链 DNA 3.下列关于 PCR 反应体系中所加物质作用的描述,错误的是( ) A.耐高温的 DNA 聚合酶用于催化 DNA 子链的合成 B.引物使 Taq DNA 聚合酶能从引物的 5'端延伸 DNA 链 C.目标 DNA 母链用作合成 DNA 复制的模板
D.4种脱氧核苷酸为PCR提供能量和原料 4.在基因表达载体的构建中，下列说法不正确的是( 个基因表达体的组成只包括目的基因、启动子、终止子 ②有了启动子才能驱动基因转录出mRNA ③终止子的作用是使转录在所需要的地方停止 ④所有基因表达载体的构建是完全相同的 ⑤必须在细胞内进行 A② B.①6 C.12⑤ D.③④ 5.下列关于目的基因导入受体细胞的描述，正确的是( A可以通过显微注射法直接将目的基因导入动物的受精卵中 B通过基因工程大量获得胰岛素时受体细胞选择大肠杆菌比酵母菌更有优势 C.可以用PEG处理大肠杆菌将目的基因导入其细胞内 D.可以使用病毒将目的基因导入受体细形 6.下列关于目的基因导入受体细胞的描述，不正确的是( A培有“黄金大米“可用花粉管通道法导入目的基因 B.显微注射法是转基因动物中采用最多的方法 C.目的基因导入大肠杆菌最常用的方法是C+处理法 D农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞最常用的方法 7.双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)与脱氧核苷三磷酸(dNTP)的结构如图所示。已知ddNTP 按碱基互补配对的方式加到正在复制的DNA子链中后，子链的延伸立即终止。某同学要通 过PCR技术获得被标记且以碱基T为末端的、不同长度的DNA子链片段。在反应管中 已经有单链模板、引物、相关的酶和相应的缓冲液等，还需要加入下列哪些原料礼 Yo o-80- 2-0 -0 X在T美表 ①dCTP,dGTP,dATP②dGP,dATP,dTTP,dCTP③a位被2p标记的ddTTP④y 位被p标记的ddT A.①③ B.①④ C②③ D②④ 8.下列娜一种方法不能用于检测目的基因是否成功导入或表达( A在品微墙下直接图察受体细胞中是否含有日的基因 B.通过PCR等技术检测受体细胞的DNA分子上是否含有目的基因 C.提取受体细胞合成的相应蛋白质，利用抗原一抗体特异性反应进行检测 D.抗虫基因导入植物细胞后，检测植物是否具有抗虫特性 9.(多选)利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CaE)制剂的流程如下图所示，下列叙述正确的 是 抗农药经拟RN☑巴eDN闪②CarE淋因表达我闲 餐都-C圈-匹国马大轩圈，德闲 A过程①需使用原料是4种脱氧核糖核苷酸
D.4 种脱氧核苷酸为 PCR 提供能量和原料 4.在基因表达载体的构建中,下列说法不正确的是( ) ①一个基因表达载体的组成只包括目的基因、启动子、终止子 ②有了启动子才能驱动基因转录出 mRNA ③终止子的作用是使转录在所需要的地方停止 ④所有基因表达载体的构建是完全相同的 ⑤必须在细胞内进行 A.②③⑤ B.①④⑤ C.①②⑤ D.③④ 5.下列关于目的基因导入受体细胞的描述,正确的是( ) A.可以通过显微注射法直接将目的基因导入动物的受精卵中 B.通过基因工程大量获得胰岛素时,受体细胞选择大肠杆菌比酵母菌更有优势 C.可以用 PEG 处理大肠杆菌将目的基因导入其细胞内 D.可以使用病毒将目的基因导入受体细胞 6.下列关于目的基因导入受体细胞的描述,不正确的是( ) A.培育“黄金大米”可用花粉管通道法导入目的基因 B.显微注射法是转基因动物中采用最多的方法 C.目的基因导入大肠杆菌最常用的方法是 Ca2+处理法 D.农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞最常用的方法 7.双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)与脱氧核苷三磷酸(dNTP)的结构如图所示。已知 ddNTP 按碱基互补配对的方式加到正在复制的 DNA 子链中后,子链的延伸立即终止。某同学要通 过 PCR 技术获得被标记且以碱基“T”为末端的、不同长度的 DNA 子链片段。在反应管中 已经有单链模板、引物、相关的酶和相应的缓冲液等,还需要加入下列哪些原料( ) ① dCTP,dGTP,dATP ② dGTP,dATP,dTTP,dCTP ③α 位被 32P 标记的 ddTTP ④γ 位被 32P 标记的 ddTTP A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ 8.下列哪一种方法不能用于检测目的基因是否成功导入或表达( ) A.在显微镜下直接观察受体细胞中是否含有目的基因 B.通过 PCR 等技术检测受体细胞的 DNA 分子上是否含有目的基因 C.提取受体细胞合成的相应蛋白质,利用抗原—抗体特异性反应进行检测 D.抗虫基因导入植物细胞后,检测植物是否具有抗虫特性 9.(多选)利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂的流程如下图所示,下列叙述正确的 是( ) A.过程①需使用原料是 4 种脱氧核糖核苷酸
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NaC1溶液制备 D.过程④可利用 PCR技术鉴定目的基因 是否己导入受体细所 10.(多选)如图为利用基因工程培有抗虫植物的示意图。以下相关叙述不正确的是(） Ti质粒 重组 ③ 一养生) 的 A②的构建需要限制性内切核酸酶和DNA聚合酶参与 B.③侵染植物细胞后，重组T质粒整合到④的染色体上 C④的染色体DNA上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状 D.⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异 11(多选)下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述不正确的总 A基因表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA逆转录获得 B基因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.启动子和终止子均在胰岛素基因的转录中起作用 12.基因工程中可以通过PCR技术打增目的因。回答下列问题 1)生物体细胞内的DNA复制开始时解开DNA双结的酶是 在体外利用PCR 技术扩增目的基因时，使反应体系中的模板DNA解聚为单链的条件是】 。上述两 解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的 (2)目前在PCR反应中使用Tag DNA聚合酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因 是 13.农杆菌侵垫植物细胞后能将T质粒上的TDNA插入植物基因组中。图示为利用农 杆菌培育转基因植物的基本流程，请据图回答 日的 愈伤组织试管苗 植物细整原生质体 ()剪除T质粒的某些片段，替换复制原点O与添加抗生素的抗性基因T的过程①中，需 用多种限制酶处理原因是 需用 “缝合”双链DNA片段的平末端。 2)目的基因是指 ,由过程②形成的基因表达载体中，目的基因的上游 识别和结合的部位。 (3)过程③常用 处理使农杆茵成为感受态细胞。抗生素抗性基因T的作用 (4)可通过 _技术检测试管苗的染色体DNA上是否插入了目的基因
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 PCR 技术鉴定目的基因是否已导入受体细胞 10.(多选)如图为利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述,不正确的是( ) A.②的构建需要限制性内切核酸酶和 DNA 聚合酶参与 B.③侵染植物细胞后,重组 Ti 质粒整合到④的染色体上 C.④的染色体 DNA 上若含抗虫基因,则⑤就表现出抗虫性状 D.⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异 11.(多选)下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述,不正确的是( ) A.基因表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞 mRNA 逆转录获得 B.基因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.启动子和终止子均在胰岛素基因的转录中起作用 12.基因工程中可以通过 PCR 技术扩增目的基因。回答下列问题: (1)生物体细胞内的 DNA 复制开始时,解开 DNA 双链的酶是 。在体外利用 PCR 技术扩增目的基因时,使反应体系中的模板 DNA 解聚为单链的条件是 。上述两个 解链过程的共同点是破坏了 DNA 双链分子中的 。 (2)目前在 PCR 反应中使用 Taq DNA 聚合酶而不使用大肠杆菌 DNA 聚合酶的主要原因 是 。 13.农杆菌侵染植物细胞后,能将 Ti 质粒上的 T-DNA 插入植物基因组中。图示为利用农 杆菌培育转基因植物的基本流程,请据图回答: (1)剪除 Ti 质粒的某些片段,替换复制原点 O 与添加抗生素的抗性基因 T 的过程①中,需 用多种限制酶处理,原因是 ,需用 “缝合”双链 DNA 片段的平末端。 (2)目的基因是指 。由过程②形成的基因表达载体中,目的基因的上游 具有 ,它是 识别和结合的部位。 (3)过程③常用 处理使农杆菌成为感受态细胞。抗生素抗性基因 T 的作用 是 。 (4)可通过 技术检测试管苗的染色体 DNA 上是否插入了目的基因
14如果已知一小段DNA的序列，可采用PCR的方法简捷地分析出已知序列两侧的序列， 具体流程如（以EcoR I酶切为例 之染色体知NA 10切R学调 一之之混合的DNA片段 Ⅱ连接DNA连接酶 已知序列 物 )环状DNA Ⅱ扩增|Tag DNA聚合酶 一PCR产物 N测序、分析 3克鸭 请据图回答问题 （1)步骤 I用的EcoR I是一种 酶，它通过识别特定的 切割特定位点 (2)步骤Ⅱ用的DNA连接酶催化相邻核苷酸之间的3”羟基与5？磷酸间形 成 PCR循环中，升温到95℃是为了获得_ _:Taq DNA聚合酶的作用是催 化 (3)若如表所列为已知的DNA序列和设计的一些PCR引物，步骤选用的PCR引物必须 (从引物①②③④中选择，填编号)。 DNA序列虚线处省略了部分核首酸序列 000000 列 TSAACTATGCGCTCATGA-3 25-GCAATGCGTAGCCTCT-3 35-AGAGGCTACGCATTGC-3 45-TCATGAGCGCATAGTT-3 (4)对PCR产物测序，经分析得到了片段F的完整序列。下列DNA单链序列中虚线处省 略了部分核苷酸序列，结果正确的是 A 5-AACTATGCGAGCCCTT-3 B.5-AATICCATG-CTGAATT-3 C.5-GCAATGCGT-TCGGGAA-3
14.如果已知一小段 DNA 的序列,可采用 PCR 的方法,简捷地分析出已知序列两侧的序列, 具体流程如图(以 EcoRⅠ酶切为例): 请据图回答问题: (1)步骤Ⅰ用的 EcoRⅠ是一种 酶,它通过识别特定的 切割特定位点。 (2)步骤Ⅱ用的 DNA 连接酶催化相邻核苷酸之间的 3'-羟基与 5'-磷酸间形 成 ;PCR 循环中,升温到 95 ℃是为了获得 ;Taq DNA 聚合酶的作用是催 化 。 (3)若如表所列为已知的 DNA 序列和设计的一些 PCR 引物,步骤Ⅲ选用的 PCR 引物必须 是 (从引物①②③④中选择,填编号)。 项 目 DNA 序列(虚线处省略了部分核苷酸序列) 已 知 序 列 PCR 引 物 ①5'-AACTATGCGCTCATGA-3' ②5'-GCAATGCGTAGCCTCT-3' ③5'-AGAGGCTACGCATTGC-3' ④5'-TCATGAGCGCATAGTT-3' (4)对 PCR 产物测序,经分析得到了片段 F 的完整序列。下列 DNA 单链序列中(虚线处省 略了部分核苷酸序列),结果正确的是 。 A.5'-AACTATGCG┄AGCCCTT-3' B.5'-AATTCCATG┄CTGAATT-3' C.5'-GCAATGCGT┄TCGGGAA-3
D.5-TTGATACGC-CGAGTAC-3 ☐参考答案 自主预习 一、1.(1)受体细胞性状预期表达产物(2)B1抗虫蛋白 2()已知结构功能清(2)B抗虫蛋白 (3)测序 序列 序列比 3.(I)聚合酶链式反应DNA半保留复制参与DNA复制目的基因的核苷酸序列(2) 引物脱氧核苷酸耐高温的DNA聚合酶 (3)①解聚为单链②两种引物③4种脱氧核苷酸DNA聚合酶3(4)指数 “目的基因的上游 食合器合的 表达载你 目的基因：人们所需的基因 终止子{场能终转 的下迎 ,标记基因：用于目的基因的检测与箱选 3.限制酶同种能产生相同末端DNA连接酶 三、1维持稳定表达 2.(I)①I.子房Ⅱ.花粉管通道胚囊②I.双子叶裸子T-DNA染色体DNA Ⅱ.T质粒的T-DNA (2)0显微注射②受精卵3Ca 四、1.()PCR(2)抗原一抗体 2.抗虫、抗病 课堂探究 一、I.高温解旋酶外内DNA聚合酶DNA解旋酶DNA聚合酶较高温和 聪核件4种每核特酸DNA娶合限 2.引物是一小段单链DNA或RNA作为DNA复制的起始序列，它能与DNA母链的一段 碱基序列互补配对，存在于自然界中生物的DNA复制和人工合成中的聚合酶链式反应(PCR) 之所以需要引物，是因为在DNA合成时DNA聚合酶只能从5'端到3端合成子链。 3.在引物的GC含量高时，设定的复性温度要高一些。因为DNA分子中GC之间有三 个氢键，A一T之间有两个氢键。 4.第三轮。 工药装的日 房梵的日 第二轮 第三轮
D.5'-TTGATACGC┄CGAGTAC-3' 参考答案 自主预习 一、1.(1)受体细胞性状 预期表达产物 (2)Bt 抗虫蛋白 2.(1)已知结构 功能清晰 (2)Bt 抗虫蛋白 (3)测序 序列 序列比对 3.(1)聚合酶链式反应 DNA半保留复制 参与DNA复制 目的基因的核苷酸序列 (2) 引物 脱氧核苷酸 耐高温的 DNA 聚合酶 (3)①解聚为单链 ②两种引物 ③4 种脱氧核苷酸 DNA 聚合酶 3' (4)指数 二、1.(1)稳定存在 遗传 (2)表达 2. 3.限制酶 同种 能产生相同末端 DNA 连接酶 三、1.维持稳定 表达 2.(1)①Ⅰ.子房 Ⅱ.花粉管通道 胚囊 ②Ⅰ.双子叶 裸子 T-DNA 染色体 DNA Ⅱ.Ti 质粒的 T-DNA (2)① 显微注射 ② 受精卵 (3)Ca2+ 四、1.(1)PCR (2)抗原—抗体 2.抗虫、抗病 课堂探究 一、1.高温 解旋酶 外 内 DNA 聚合酶 DNA 解旋酶 DNA 聚合酶 较高 温和 脱氧核苷酸链 4 种脱氧核苷酸 DNA 聚合酶 3' 2.引物是一小段单链 DNA 或 RNA,作为 DNA 复制的起始序列,它能与 DNA 母链的一段 碱基序列互补配对。存在于自然界中生物的DNA复制和人工合成中的聚合酶链式反应(PCR) 之所以需要引物,是因为在 DNA 合成时 DNA 聚合酶只能从 5'端到 3'端合成子链。 3.在引物的 GC 含量高时,设定的复性温度要高一些。因为 DNA 分子中 G—C 之间有三 个氢键,A—T 之间有两个氢键。 4.第三轮
5.(1)用同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割含有目的基因的DNA和质粒，使其 产生相同末端。 (2)将切下的目的基因片段与切开的质粒混合，再加入适量DNA连接醇，使目的基因插入 质粒的切口处，形成一个重组DNA分子（重组质粒）。 二、1.农杆菌转化法花粉管通道法显微注射法C2*处理法 2能。可从双子叶植物中提取该化合物，再用该化合物处理单子叶植物细胞，然后就可用 农杆菌转化法将目的基因导入单子叶植物细胞。 核心素养专练 1.C 2.D【解析】PCR是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术，其原理是 DNA双链复制，A、B正确：利用PCR技术获取目的基国的前提是要有一段已知目的基国的核 苷酸序列，以便报据这一序列合成引物，C正确：PCR扩增中目的基国受热变性后解聚为单链， 不需要解旋酶解开双链DNAD错误 4B【解析】基因表达载体的构建是基因工程的核心内容，基因表达载体是载体的一种 除了目的基因外，它还有启动子、终止子和标记基因等，①错误；启动子是RNA聚合酶的结合 位点有了它才能驱动基国转录出RNA②正确：终止子控制着转录的结束③正确：由于受体 细验右植物。 动扬以及生扬之以及目的共因柴入体知的方法不同因此共国表达 体的构建是不完全相同的， ④错误：基国表这 载体 须在细跑外 进行，⑤错误 ②③正确 ①④⑤错误。故连B。 5D【解析】目的基国导入受体细胞前必须进行基国表达载体的构建，不能直接将目的 基因导入，A错误：酵母菌细胞中有多种细胞器，作为受体细胞生产胰岛素（分沈蛋白）比大肠杆 菌更有优券，B错误：大肠杆菌作为受体细胞时应使用C透行处理，C错误可以利用部分病 毒将自身DA整合到宿主细胞染色体上的特点枸建病毒表达载体，并通过病毒的侵染将 的基因学入相关受体细胞D正确 6.A【解析】水稻的花很小，不适合用花粉管通道法导入目的基国，A错误；将目的基因 导入动物细胞常用显微注射法，B正：将目的基因导入微生物细胞最常用的方法是用C+处 理大肠杆菌使其处于一种能吸收思围环境中DNA分子的状态C正确：将目的基因呈入挂积 的景常用的方法是农杆菌转化法此外还有基因检法和莎粉蒲道法门正确】 zc" 【解析】 由意可知，该同学的目的是得到放射性标记T为末端的 不同长度的 DNA子链片段，必须提供四种dNP,如果没有dTIP则所有片段长度均一致，因为所有子链在 合成时均在第一个T处将入双脱氧的T而停止复制，故选②。由题图可知，ddTIP要作为DNA 复制的原料则需要脱去两个磷酸基团故应将放射性2P标记于口位故选③。C正确。 8A【解折】检测目的燕因是否成功异入或表达的方法有多种。①分子水平上的检测则 通过PCR等技术检测转基国生物的DNA上是否插入了目的基因或检测目的 基因是否转录 出了mRNA检测目的基国是否翻译成蛋白质用抗原 一抗体杂交技术。②个体生物学水平的 鉴定：检测是否具有抗性及抗性程度：检测基因工程产品与天然产品的活性是否相同。在显徽 镜下无法观察到受体细胞中是否含有目的基因。故选A」 9AD【解析】过程①是以mRNA为膜板合成DNA的过程即逆转录过程需要使用的 原料是4种游离的脱氧核糖核苷酸，A正确过程②表示利用PCR技术，扩增目的基国，在此过 程中，不需要解旋酶，是道过拉制温 未达到解的日的，B错误：利用氯化钙处理大肠杆菌，伙 之成为感受态细胞.C错误：检目的基因是否成功导入受体细胞的染色体DNA上，可以采用 PCR技术D正确
5.(1)用同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割含有目的基因的 DNA 和质粒,使其 产生相同末端。 (2)将切下的目的基因片段与切开的质粒混合,再加入适量 DNA 连接酶,使目的基因插入 质粒的切口处,形成一个重组 DNA 分子(重组质粒)。 二、1.农杆菌转化法 花粉管通道法 显微注射法 Ca2+处理法 2.能。可从双子叶植物中提取该化合物,再用该化合物处理单子叶植物细胞,然后就可用 农杆菌转化法将目的基因导入单子叶植物细胞。 核心素养专练 1.C 2.D 【解析】PCR 是一项在生物体外复制特定的 DNA 片段的核酸合成技术,其原理是 DNA 双链复制,A、B 正确;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,以便根据这一序列合成引物,C 正确;PCR 扩增中目的基因受热变性后解聚为单链, 不需要解旋酶解开双链 DNA,D 错误。 3.B 4.B 【解析】基因表达载体的构建是基因工程的核心内容,基因表达载体是载体的一种, 除了目的基因外,它还有启动子、终止子和标记基因等,①错误;启动子是 RNA 聚合酶的结合 位点,有了它才能驱动基因转录出 mRNA,②正确;终止子控制着转录的结束,③正确;由于受体 细胞有植物、动物以及微生物之分,以及目的基因导入受体细胞的方法不同,因此基因表达载 体的构建是不完全相同的,④错误;基因表达载体的构建必须在细胞外进行,⑤错误。②③正确, ①④⑤错误。故选 B。 5.D 【解析】目的基因导入受体细胞前必须进行基因表达载体的构建,不能直接将目的 基因导入,A 错误;酵母菌细胞中有多种细胞器,作为受体细胞生产胰岛素(分泌蛋白)比大肠杆 菌更有优势,B 错误;大肠杆菌作为受体细胞时应使用 Ca2+进行处理,C 错误;可以利用部分病 毒将自身 DNA 整合到宿主细胞染色体上的特点构建病毒表达载体,并通过病毒的侵染将目 的基因导入相关受体细胞,D 正确。 6.A 【解析】水稻的花很小,不适合用花粉管通道法导入目的基因,A 错误;将目的基因 导入动物细胞常用显微注射法,B 正确;将目的基因导入微生物细胞最常用的方法是用 Ca2+处 理大肠杆菌,使其处于一种能吸收周围环境中 DNA 分子的状态,C 正确;将目的基因导入植物 细胞最常用的方法是农杆菌转化法,此外还有基因枪法和花粉管通道法,D 正确。 7.C 【解析】由题意可知,该同学的目的是得到放射性标记 T 为末端的、不同长度的 DNA 子链片段,必须提供四种 dNTP,如果没有 dTTP 则所有片段长度均一致,因为所有子链在 合成时均在第一个 T 处掺入双脱氧的 T 而停止复制,故选②。由题图可知,ddTTP 要作为 DNA 复制的原料则需要脱去两个磷酸基团,故应将放射性 32P 标记于 α 位,故选③。C 正确。 8.A 【解析】检测目的基因是否成功导入或表达的方法有多种。①分子水平上的检测: 通过 PCR 等技术检测转基因生物的 DNA 上是否插入了目的基因或检测目的基因是否转录 出了 mRNA;检测目的基因是否翻译成蛋白质用抗原—抗体杂交技术。②个体生物学水平的 鉴定:检测是否具有抗性及抗性程度;检测基因工程产品与天然产品的活性是否相同。在显微 镜下无法观察到受体细胞中是否含有目的基因。故选 A。 9.AD 【解析】过程①是以 mRNA 为模板合成 DNA 的过程,即逆转录过程,需要使用的 原料是 4 种游离的脱氧核糖核苷酸,A 正确;过程②表示利用 PCR 技术,扩增目的基因,在此过 程中,不需要解旋酶,是通过控制温度来达到解旋的目的,B 错误;利用氯化钙处理大肠杆菌,使 之成为感受态细胞,C 错误;检测目的基因是否成功导入受体细胞的染色体 DNA 上,可以采用 PCR 技术,D 正确
I0.ABC【解析】构建基因表达载体需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶，故A项错 混：③侵染植物细的后重组T盾粒上的TDNA不是林合到受体细的的炎色体上五是校合到 受体细胞染色体的DNA分子上，故B项错误：染色体DNA上合有目的基因，但目的基因色司 能不能转素或者不能翻译，或者表达的白质不具有生物活性，故℃项错误：若植株表现出 虫性状说明目的基因成功导入受体细胞并成功表达，该过程中发生了基因重组为可道传变 异故D项正确。 11ABD【解析】由于装因的选择性表法在人的肝细胞中没有號岛素其因转录的 mRN 休的复制启动于复制原（起）点，胰岛素基因的表达启动于启动 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远出来，C正确：启 动子在胰岛素基因的翻译过程中起作用，终止子在胰岛素基国的翻译过程中起作用，D错误。 12.(1)解旋酶加热至9095℃氢键 名A费合热定性商面大品任商D4聚合膨在商温下会失 识别并切割 同的碱基序列 T4DNA连接酶(2)编码蛋白质的基因启动子RNA聚合薛(3)Ca2(CaC,溶液)用于 鉴定和箭选导入了基因表达载体的农杆菌(4)PCR 14.(1)限制性内切核酸（或限制核苷酸序列 (2)磷酸二酯键DNA单链以DNA为模板的DNA链的延伸(B②④(4B 【解析】(I)根据题图可知，步骤I是获取目的DNA片役，所用的酶EcoR I是一种限制 酶，其能识别特定的核苷酸序列，并使每一条链中 特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯健 开。(2)步骤I是将目的DNA片段连接成环状，其中DNA连接酶的作用是催化相邻核苷酸 间的3羟基和5磷酸间形成磷酸二酯健。PC℉循环中，升高温度到95℃是为了打开氢健使 双链解旋获得DNA单链T0DNA聚合酶的作用是催化游离的脱兼核苷酸连接到引物3瑞 合成DNA子链。(3)引物的作用是使DNA聚合酶能够从引物的3Y端开始延仲DNA子链.国 为DNA的合成方向总是从子链的5璃向3端延仲，故为扩增术知序列，选择的与模板链相结合 的引物应为5.TCATGAGCGCATAGTT-3(引物④)和5.GCAATGCGTAGCCTCT-3(引物②). (4)分析题意可知，片段F的两端为限制酶ECOR【切割后产生的黏性末端国此其5'端序列应 为AATT-3端序列应为-TTAA.B正确。 学案设计（二） ■■■学习目标 1.阐明基因工程的原理和基本操作程序。 2针对人类生产或生活中的某一需求，选取适当的基因工程的技术和方法，尝试设计获得 某一转基因产品的方案。 3.尝试进行PCR的基本操作并用琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR的产物。 ■■■自主预习 第一步目的基因的筛选与获取 一、阅读教材76页相关内容，回答下列问题： 1.什么是目的基因，举例说明？
10.ABC 【解析】构建基因表达载体需要限制性内切核酸酶和 DNA 连接酶,故 A 项错 误;③侵染植物细胞后,重组 Ti 质粒上的 T-DNA 不是整合到受体细胞的染色体上,而是整合到 受体细胞染色体的 DNA 分子上,故 B 项错误;染色体 DNA 上含有目的基因,但目的基因也可 能不能转录或者不能翻译,或者表达的蛋白质不具有生物活性,故 C 项错误;若植株表现出抗 虫性状,说明目的基因成功导入受体细胞并成功表达,该过程中发生了基因重组,为可遗传变 异,故 D 项正确。 11.ABD 【解析】由于基因的选择性表达,在人的肝细胞中没有胰岛素基因转录的 mRNA,所以基因表达载体中的胰岛素基因不能通过人肝细胞 mRNA 逆转录获得,A 错误;基 因表达载体的复制启动于复制原(起)点,胰岛素基因的表达启动于启动子,B 错误;标记基因的 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,C 正确;启 动子在胰岛素基因的翻译过程中起作用,终止子在胰岛素基因的翻译过程中起作用,D 错误。 12.(1)解旋酶 加热至 90~95 ℃ 氢键 (2)Taq DNA 聚合酶热稳定性高,而大肠杆菌 DNA 聚合酶在高温下会失活 13.(1)不同的限制酶识别并切割不同的碱基序列 T4 DNA 连接酶 (2)编码蛋白质的基因 启动子 RNA 聚合酶 (3)Ca2+(CaCl2 溶液) 用于 鉴定和筛选导入了基因表达载体的农杆菌 (4)PCR 14.(1)限制性内切核酸 (或限制) 核苷酸序列 (2)磷酸二酯键 DNA 单链 以 DNA 为模板的 DNA 链的延伸 (3)②④ (4)B 【解析】(1)根据题图可知,步骤Ⅰ是获取目的 DNA 片段,所用的酶 EcoR Ⅰ是一种限制 酶,其能识别特定的核苷酸序列,并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断 开。(2)步骤Ⅱ是将目的 DNA 片段连接成环状,其中 DNA 连接酶的作用是催化相邻核苷酸之 间的 3'-羟基和 5'-磷酸间形成磷酸二酯键。PCR 循环中,升高温度到 95 ℃是为了打开氢键使 双链解旋,获得 DNA 单链,Taq DNA 聚合酶的作用是催化游离的脱氧核苷酸连接到引物 3'端, 合成 DNA 子链。(3)引物的作用是使 DNA 聚合酶能够从引物的 3'端开始延伸 DNA 子链,因 为DNA的合成方向总是从子链的5'端向3'端延伸,故为扩增未知序列,选择的与模板链相结合 的引物应为 5'-TCATGAGCGCATAGTT-3'(引物④)和 5'-GCAATGCGTAGCCTCT-3'(引物②)。 (4)分析题意可知,片段 F 的两端为限制酶 EcoR Ⅰ切割后产生的黏性末端,因此其 5'端序列应 为 AATT-,3'端序列应为-TTAA,B 正确。 学案设计(二) 学习目标 1.阐明基因工程的原理和基本操作程序。 2.针对人类生产或生活中的某一需求,选取适当的基因工程的技术和方法,尝试设计获得 某一转基因产品的方案。 3.尝试进行 PCR 的基本操作并用琼脂糖凝胶电泳鉴定 PCR 的产物。 自主预习 第一步 目的基因的筛选与获取 一、阅读教材 76 页相关内容,回答下列问题: 1.什么是目的基因,举例说明?