高中生物选修3
基因工程的基本操作程序
【学习目标】
简述基因工程基本操作程序的四个步骤。 【重点和难点】
重点：基因工程基本操作程序的四个步骤。
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。 【课前预习】
1.基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤： ① 、 ② ③ 和 ④ 。
2.获取目的基因的方法有以下几种：从 ① 中获取目的基因、利用 ② 技术扩增目的基因、通过DNA合成仪 ③ 。
3.PCR的每次循环可以分为 ① 三步，其中所用到的耐高温的酶是 ② 。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，还必须有位于基因首端的 ③ 、位于基因尾端的 ④ 以及 ⑤ 等。其中 ⑥ 是RNA聚合酶识别和结合的部位。
4.将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是 ① ，此外还有 ② 等。 ③ 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，其受体细胞一般是 ④ 。转化大肠杆菌细胞时要先用 ⑤ 处理细胞，使其成为感受态细胞。
5.用 ① 方法可以检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因，用 ② 方法可以检测目的基因是否转录出了mRNA，用 ③ 方法可以检测目的基因是否翻译成蛋白质。除了上述分子检测外，有的还需要进行 ④ 的鉴定。 【课堂探究】 一、目的基因的获取
以下是获取目的基因的图解，据图分析回答：
（1）填写图中a～c的内容。
1
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（2）比较cDNA文库和基因组文库
（3）PCR的原理是 ① ，条件有 ② 、 ③ 、 ④ 、 ⑤ 等。 （4）PCR过程中利用 ① 使DNA解链为单链，需要的引物有 ② 种，所用DNA聚合酶的特点是 ③ ，M个DNA经过n次循环可得到 ④ DNA。 （5）能够通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成的基因是 ① 。 （6）细胞内DNA复制与体外DNA扩增(PCR)的比较
二、基因表达载体的构建
（1）构建基因表达载体的目的是 ① ，同时，使目的基因 ② 。
（2）上图是基因表达载体模式图，图中1是 ① ，作用是
② ，2是 ③ ，作用是 ④ 。抗生素基因的作用是 ⑤ ，目的基因应该插入在 ⑥ 之间。 三、将目的基因导入受体细胞 （1）完成下表内容：
2
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（2）若将目的基因导入植物体细胞，则需要通过 ① 技术将其培育成植株。用原核生物作为受体细胞的优点是 ② 。 四、目的基因的检测与鉴定
将下列中的方法与目的用线条连接起来：
DNA分子杂交技术① ⑤检测目的基因是否转录出了mRNA
DNA与mRNA分子杂交技术② ⑥检测目的基因转录的mRNA是否翻译成蛋白质 抗原-抗体杂交技术③ ⑦目的基因是否赋予了植物抗虫特性 抗虫的接种实验④ ⑧检测目的基因是否整合到染色体DNA上 【课堂巩固】
1.下列说法中错误的是（ ） ．．
A.cDNA文库中只含有某种生物的部分基因，基因组文库中含有某种生物的全部基因 B.一种生物的cDNA文库可以有许多种，但基因组文库只有一种 C.载体必须具有标记基因，而基因表达载体可以没有标记基因 D.启动子位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的位点
2.（2014广东改编）利用基因工程技术生产羧酸酯酶（CarE）制剂的流程如图所示，下列叙述正确的是（ ）
A.过程①需使用转录酶
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
3.下图为利用生物技术获得生物新品种的过程。据图分析下列叙述错误的是（ ） ．．
3
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A.A→B过程利用的原理是DNA半保留复制 B.B→C过程中最常用的受体细胞是受精卵 C.B→D过程不能能够体现植物细胞的全能性
D.将抗虫棉与非抗虫棉混播，可降低害虫种群中抗性基因频率的增长速率
4.下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点，图l中Cmlr表示氯霉素抗性基因，Ne r 表示新霉素抗性基因。请回答下列问题：
(1)将提取的质粒与外源DNA分别加入缓冲液中，选用相应的限制酶处理时，影响处理效果的外界因素主要是 等(写出两点)。
(2)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒时，能否使用MspⅠ与BamHⅠ同时切割质粒与外源DNA? 。原因是 。 (3)可选用 (两种)限制酶同时酶切质粒与外源DNA，酶切并连接后可获得 种含目的基因的重组质粒，筛选含有该重组质粒的大肠杆菌时，需要在含 的培养基上培养。
(4)研究发现当CCGG序列在X酶作用下，其内部胞嘧啶残基发生变化后，MspⅠ仍能识别并切割，但HpaⅡ则不能识别，而BamHⅠ和SmaⅠ对类似变化也十分敏感，KpnⅠ则不敏感。若在含有图1所示质粒和X酶的缓冲液中，同时加入KpnⅠ、HpaⅡ、MspⅠ和SmaⅠ并完全酶切后，则最可能得到 种DNA序列。
(5)为了从基因文库中分离获取T1噬菌体抗性基因，将重组质粒导入对T1噬菌体敏感的大肠杆菌，然后将含有该大肠杆菌的菌液分别接种在预先涂有 的培养基上培养，从而初步检测目的基因的表达。
——★ 参 考 答 案 ★——
【课前预习】
1.①目的基因的获取②基因表达载体的构建③将目的基因导入受体细胞④目的基因的检测与鉴定
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2.①基因文库②PCR③用化学方法直接人工合成
3.①变性、复性和延伸②Taq酶③启动子④终止子⑤标记基因⑥启动子 4. ①农杆菌转化法②基因枪法和花粉管通道法③显微注射法④受精卵⑤Ca2+ 5.①DNA分子杂交②分子杂交技术③抗原-抗体杂交④个体生物学水平 【课堂探究】
一、（1）①mRNA②反转录③cDNA文库（2）①小②大③无④有⑤无⑥有⑦某种生物的部分基因⑧某种生物的全部基因⑨可以⑩部分基因可以（3）①DNA复制②模板DNA③DNA引物④热稳定DNA聚合酶⑤四种脱氧核糖核苷酸原料（4）①高温②2③耐高温④M2n（5）①基因比较小，核苷酸序列已知（6）①在解旋酶作用下边解旋边复制②80～100 ℃高温解旋，双链完全分开③DNA解旋酶、DNA聚合酶④TaqDNA聚合酶⑤体内温和条件⑥高温⑦30多次
二、（1）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能够表达和发挥作用（2）①启动子②是RNA聚合酶识别和转录的部位，驱动基因转录出mRNA③终止子④终止基因转录⑤为了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⑥启动子与终止子
三、（1）①农杆菌转化法②显微注射法③体细胞④受精卵⑤原核细胞⑥Ti质粒上的T-DNA⑦染色体的DNA⑧含有目的基因的表达载体⑨输卵管或子宫⑩Ca2+（2）①植物组织培养②繁殖快、多为单细胞、遗传物质较少等 四、①-⑧，②-⑤，③-⑥，④-⑦ 【课堂巩固】
1.C[解析]cDNA文库是某种生物发育到某个时期时将其mRNA反转录形成的，只包含了该种生物的部分基因，而基因组文库中含有某种生物的全部基因，A项正确；一种生物可以构建多种cDNA文库，但基因组文库只有一种，B项正确；基因表达载体是由载体构建而成，都必须具有标记基因，C项错误；启动子位于基因的首端，是一段有特殊结构的DNA短片段，是RNA聚合酶识别和结合的位点，启动基因的转录，D项正确。
2.D[解析]过程①是反转录，需使用逆转录酶，A项错误；过程②需使用限制酶而不是解旋酶，B项错误；过程③使用的感受态细胞是用CaCl溶液制备的，C项错误；利用DNA分子杂交是鉴定目的基因是否已导入受体细胞的方法之一，D项正确。
3. C[解析]A→B是PCR过程，PCR利用的原理是DNA半保留复制，A项正确；转基因动物的受体细胞一般使用受精卵，转基因植物一般使用体细胞，也可以使用受精卵，B项正确；转基因植物的受体细胞经组织培养发育成植株，体现了植物细胞的全能性，C项错误；只播种抗虫棉，害虫容易产生抗性，而抗虫棉与非抗虫棉混播，则可降低害虫种群中抗性基因频率的增长速率，D项正确。
4.（1）温度、pH（2）不能 MspⅠ会切割破坏质粒上的两个标记基因（或tetR与ampR基
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