2019-2020年高中生物《基因工程的基本操作程序》教案7 新人教版選修3.doc

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2019-2020年高中生物《基因工程的基本操作程序》教案7 新人教版選修3 [教學目標] 1、簡述基因工程原理及基本操作程序。 2、嘗試設計某一轉基因生物的研制過程。 [教學重點和難點] 1、教學重點 基因工程基本操作程序的四個步驟。 2、教學難點 （1）從基因文庫中獲取目的基因。 （2）利用PCR技術擴增目的基因。 [教學過程] 一、目的基因的獲?。? 1．目的基因：符合人們需要的，編碼蛋白質(zhì)的 。 2．獲取目的基因的方法 (1)從基因文庫中獲取目的基因 ①基因文庫：將含有某種生物不同基因的許多 ，導人受體菌的群體中 ，各個受體菌分別含有這種生物的不同基因，稱為基因文庫。 基因組文庫：含有一種生物的 基因 ②種類 cDNA文庫：含有一種生物的 基因 ③目的基因的獲取 根據(jù)基因的有關信息：基因的 序列、基因在 上的位置、基因的 產(chǎn)物mRNA、基因的 產(chǎn)物蛋白質(zhì)等特性獲取目的基因。 (2)利用PCR技術擴增目的基因。 ①PCR：是一項在生物體外 特定DNA片段的核酸合成技術。 ②條件：已知目的基因的 序列。 ③過程：目的基因DNA受熱形成 ，與 結合，然后在 ______的作用下進行延伸形成DNA。 ④方式：指數(shù)擴增=2n(n為擴增循環(huán)的次數(shù)) (3)人工合成法：基因較小，核苷酸序列已知，可以人工合成。 例1 下列獲取目的基因的方法中需要模板鏈的是( ) ①從基因文庫中獲取目的基因 ②利用PCR技術擴增目的基因 ③反轉錄法 ④通過DNA合成儀利用化學方法人工合成 A．①②③④ B．①②③ C．②③④ D．②③ 二、基因表達載體的構建 1．表達載體的組成：目的基因+ + +標記基因等。 2．啟動子：位于基因的 ，它是 結合 的部位，驅動基因轉錄產(chǎn)生mRNA。 3．終止子：位于基因的 ，終止 。 4．表達載體的功能：使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且 給下一代；使目的基因 ____ 和發(fā)揮作用。 5．標記基因： 受體細胞是否含有目的基因。 6．不同的受體細胞及目的基因導入受體細胞的方法不同，基因表達載體的構建上也會有所差別。 例2科學家在培育抗蟲棉時，經(jīng)過了許多復雜的過程和不懈的努力，才獲得成功。起初把蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因插入載體質(zhì)粒中，然后導入棉花的受精卵中，結果抗蟲基因在棉花體內(nèi)沒有表達。然后在插入抗蟲基因的質(zhì)粒中插入啟動子(抗蟲基因首端)，導人棉花受精卵，長成的棉花植株還是沒有抗蟲能力?？茖W家又在有啟動子、抗蟲基因的質(zhì)粒中插入終止子(抗蟲基因末端)，導入棉花受精卵，結果成長的植株，有了抗蟲能力。由以上過程推知，作為目的基因的運載體應具備的結構是( ) A．目的基因、啟動子 B．目的基因、終止子 C．目的基因、啟動子、終止子 D．目的基因、啟動子、終止子、標記基因 三、將目的基因導入受體細胞 (一)轉化：目的基因進人受體細胞內(nèi)，并在受體細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和 的過程。 (二)方法 1．將目的基因導入植物細胞 (1)農(nóng)桿菌轉化法 ①農(nóng)桿菌特點：易感染 植物和裸子植物，對___________植物沒有感染力；Ti質(zhì)粒的 可轉移至受體細胞，并整合到受體細胞的染色體上。 ②轉化：目的基因插人 農(nóng)桿菌→導入植物細胞→目的基因整合到植物細胞染色體上→目的基因的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達。 (2)基因槍法 基因槍法：是單子葉植物中常用的一種基因轉化方法，但是成本較高。 (3)花粉管通道法 花粉管通道法：這是我國科學家獨創(chuàng)的一種方法，是一種十分簡便經(jīng)濟的方法。（我的的轉基因抗蟲棉就是用此種方法獲得的） 2．將目的基因導入動物細胞 (1)方法： 注射技術。 (2)操作程序：目的基因表達載體 →取卵(受精卵) →顯微注射→注射了目的基因的受精卵移植到____性動物的 _________________________內(nèi)發(fā)育→新性狀動物。 3．將目的基因導人微生物細胞 (1)原核生物特點：繁殖快、多為單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少等。 (2)轉化： 處理細胞→ 細胞→表達載體與感受態(tài)細胞混合→ _________ 細胞吸收DNA分子。 例3采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導入目的基因的做法正確的是( ) ①將毒素蛋白注射到棉受精卵中②將編碼毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中③將編碼毒素蛋白的DNA序列，與質(zhì)粒重組，導人細菌，用該細菌感染棉的體細胞，再進行組織培養(yǎng)④將編碼毒素蛋白的DNA序列，與細菌質(zhì)粒重組，注射到棉的子房并進入受精卵 A、①② B、②③ C、③④ D、①④ 四、目的基因的檢測與鑒定 1．檢測 (1)方法：標記了的 、抗原抗體雜交。 (2)內(nèi)容 ①檢測轉基因生物染色體的DNA是否插入 。 ②檢測目的基因是否轉錄 。 ③檢測目的基因是否翻譯成 。 2．鑒定： 鑒定、抗病鑒定等。 例4 下圖是將人的生長激素基因導人細菌B細胞內(nèi)制造“工程菌”的示意圖，所用載體為質(zhì)粒A。已知細菌B細胞內(nèi)不含質(zhì)粒A，也不含質(zhì)粒A上的基因，質(zhì)粒A導人細菌B后，其上的基因能得到表達。請回答下列問題： (1)目前把重組質(zhì)粒導入細菌細胞時，效率還不高，導入完成后得到的細菌，實際上有的根本沒有導入質(zhì)粒，有的導入的是普通質(zhì)粒A，只有少數(shù)導入的是重組質(zhì)粒。以下步驟可鑒別得到的細菌是否導人了質(zhì)粒A或重組質(zhì)粒：將得到的細菌涂布在一個含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上，能夠生長的就導人了質(zhì)粒A或重組質(zhì)粒，反之則沒有。使用這種方法鑒別的原因是 ______________________________________________ 。 ______________________________________________ 。 (2)若把通過鑒定證明導人了普通質(zhì)粒A或重組質(zhì)粒的細菌放在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，會發(fā)生的現(xiàn)象是 _______________________________ 。 原因是：______________________________________ (3)導人細菌B細胞中的目的基因成功表達的標志是什么? ________________________________________________________________________________ 課堂鞏固： 一、選擇題： 1、下列屬于獲取目的基因的方法的是( ) ①利用mRNA反轉錄形成 ②從基因組文庫中提取 ③從受體細胞中提取 ④利用PCR技術 ⑤利用DNA轉錄 ⑥人工合成 A．①②③⑤ B．①②⑤⑥ C．①②③④ D．①②④⑥ 2、不屬于目的基因與運載體結合過程的是( ) A．用一定的限制酶切割質(zhì)粒，露出黏性末端B．用同種限制酶切割目的基因，露出黏性末端 C．將切下的目的基因插入到質(zhì)粒的切口處 D．將重組DNA引入到受體細胞中進行擴增 3、分辨基因工程是否成功是通過( ) A．提取目的基因 B．基因表達載體的構建 C．目的基因導人受體細胞 D．目的基因的檢測與鑒定 4．下列不屬于獲取目的基因的方法的是( ) A．利用DNA連接酶復制目的基因 B．利用DNA聚合酶復制目的基因 C．從基因文庫中獲取目的基因 D．利用PCR技術擴增目的基因 5．哪項不是基因表達載體的組成部分( ) A．啟動子 B．終止密碼 C．標記基因 D．目的基因 6．在胰島素的基因與質(zhì)粒形成重組DNA分子的過程中，下列哪組是所需要的( ) ①同一種限制酶切割兩者；②不需同一種限制酶切割兩者；③加入適量的DNA連接酶；④不需加DNA連接酶 A．①③ B．①④ C．②④ D．②③ 7．下列說法中正確的是( ) A．基因表達載體的構建方法是一致的 B．標記基因也叫做抗生素基因 C．顯微注射技術是最為有效的一種將目的基因導入植物細胞的方法 D．大腸桿菌是常用的微生物受體 8、下列哪項不是將目的基因導入植物細胞的方法( ) A．基因槍法 B．顯微注射法 C．農(nóng)桿菌轉化法 D．花粉管通道法 9．基因工程中常用的受體細胞不包括( ) A．人體細胞 B．動物細胞 C．植物細胞 D．微生物細胞 10．基因工程中科學家常采用細菌、酵母菌等微生物作為受體細胞。下列不屬于這樣做的原因的是( ) A．結構簡單，多為單細胞 B．繁殖速度快 C．遺傳物質(zhì)含量少 D．性狀穩(wěn)定，變異少 11．要檢測目的基因是否成功的插入了受體DNA中，需要用基因探針，基因探針是指( ) A．用于檢測疾病的醫(yī)療器械 B．用放射性同位素或熒光分子等標記的DNA分子 C．合成一球蛋白的DNA D．合成苯丙羥化酶的DNA片段 12．基因工程的正確操作步驟是( ) ①構建基因表達載體 ②將目的基因導入受體細胞 ③檢測目的基因的表達是否符合特定性狀要求 ④取目的基因 A．③②④① B．②④①③ C．④①②③ D．③④①② 13．下列有關基因工程技術的敘述，正確的是( ) A．重組DNA技術所用的工具酶是限制酶、DNA連接酶和基因進入受體細胞的載體 B．所有的限制酶都只能識別同一種特定的核苷酸序列 C．選用細菌作為重組質(zhì)粒的受體細胞主要是因為細菌繁殖快、遺傳物質(zhì)少 D．只要目的基因進入受體細胞就能成功實現(xiàn)表達 14．基因工程中不會出現(xiàn)( ) A．DNA連接酶將黏性末端的堿基連接起來 B．限制性內(nèi)切酶可用于目的基因的獲取 C．目的基因必須有載體導入受體細胞 D．人工合成目的基因不用限制性核酸內(nèi)切酶 15、下列哪項不是基因工程技術( ) A．基因轉移 B．基因擴增 C．基因檢測 D．基因表達 （二）填空題： 16．．人體受病毒刺激后，可以產(chǎn)生干擾素，干擾素分為、、三類，1980年，生物學家成功破譯了干擾素的全部遺傳信息，并運用插入質(zhì)粒的方法，用大腸桿菌生產(chǎn)得到干擾素可以用于治療肝炎和腫瘤，回答下列問題： (1)上述材料中涉及的現(xiàn)代生物技術有 。 (2)在利用大腸桿菌生產(chǎn)干擾過程中，目的基因是 ，所用載體是 。表達載體的結構組成包括 ____ 、 ____ 、 _____、_ __ ___。 (3)目的基因在大腸桿菌中表達時，必須經(jīng)過 和 過程。 1．2 基因工程的基本操作程序 例1 D．例2 D例3 C例4 答案：(1) 普通質(zhì)粒A和重組質(zhì)粒都含有抗氨芐青霉素基因 (2)有的能生長，有的不能生長期 導入普通質(zhì)粒A的的細菌能生長，因為普通質(zhì)粒A上有抗四環(huán)素基因；導入重組質(zhì)粒的細菌不能生長，因為目的基因插在四環(huán)素基因中，抗四環(huán)素基因中，抗四環(huán)素基因的結構被破壞 (3)活動 是受體細胞通過轉錄、翻譯合成相應的蛋白質(zhì)，即人的生長激素。 課堂鞏固： 題號 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 D D D A B A D B 題號 9 10 11 12 13 14 15 答案 A D B C C A D 16、基因工程 干擾素基因 質(zhì)粒 目的基因 啟動子 終止子 標記基因 轉錄 翻譯