阐述基因工程克隆及表达的基本流程正式版

1、阐述基因工程克隆及表达的基本流程正式版定义：按照预先设计好的蓝图，利用现代分子生物学技术，特别是酶学技术，对遗传物质 DNA直接进行体外重组操作与改造，将一种生物（供体）的基因转移到另外一种生物（受 体）中去，从而实现受体生物的定向改造与改良。基本步骤：（分、切、接、转、增、检）? 施工材料的准备：目的基因、载体、工具酶和受体细胞（宿主）的准备。用限制性 内切酶分别将外源 DNA和载体分子切开。? 目的基因与载体 DNA的体外重组，形成重组 DNA分子。1 .剪切蚱 DMADMA弼于丫构造DNA »（载体+目的基丙转化/頤梁f fitDNA亚纠分F进入寄扛细胞）I拴込外源汨用在寄主细

2、胞中表达城因工稈产品的分因纯化1.1基因工程的基本工具练习题一、选择题1、 在基因工程中使用的限制性核酸内切酶，其作用是（）A、将目的基因从染色体上切割出来E、识别并切割特定的 DNA核苷酸序列C、将目的基因与运载体结合D、将目的基因导入受体细胞2、 下列四条DN A分子,彼此间具有粘性末端的一组是（）GGTATACCL-LJT A G GUc C A TA. E.GD.3、 基因工程是 DNA分子水平的操作，下列有关基因工程的叙述中，错误的是（）A、限制酶只用于切割获取目的基因、载体与目的基因必须用同一种限制酶处理C、 基因工程所用的工具酶是限制酶，DNA连接酶D、带有目的基因的载体是否进入

3、受体细胞需检测4、下列有关基因工程的叙述 ，正确的是：（）A. D NA连接酶的作用是将两个黏性末端的碱基连接起来B 目的基因导入受体细胞后，受体细胞即发生基因突变C. 目的基因与运载体结合的过程发生在细胞外D. 常使用的运载体有大肠杆菌、噬菌体和动植物病毒等5、下列关于DN A连接酶的叙述中，正确的是 （）A . DNA连接酶连接的是两条链碱基对之间的氢键B. D NA连接酶连接的是黏性末端两条链主链上的磷酸和脱氧核糖Co D NA连接酶连接的是黏性末端两条链主链上的磷酸和核糖Db同一种DNA连接酶可以切出不同的黏性末端6、实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要

4、利用限制性内切酶。从大肠杆菌中提取的一种限制性内切酶 Ecor I ,能识别DNA分子中的GAA1TC 序列，切点在G与A之间.这是应用了酶的（）A .高效性B.专一性 C .多样性 Do催化活性受外界条件影响7、 下列有关质粒的叙述，正确的是（）A. 质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器B. 质粒是细菌细胞质中能自主复制的小型环状DNA分子C.质粒只有在侵入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制D.细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的8、右图所示为限制酶切割某 DNA分子的过程，从图中可知，该限制酶能识别的碱基序列及切点是 A. C TTAAG切点在 C和T之间C.GAAT TC

5、,切点在 G和A之间 D。GA ATT C,切点在9、关于右图DNA分子片段的说法正确的是(A。限制性内切酶可作用于部位，解旋酶作用于部位E。处的碱基缺失导致染色体结构的变异B o CTTA AGr-切点在.G和A之间 J IJuAAT'l C H IC和TN间.! t iCT T A AC .把此DN放在含15N的培养液中复制2代,子代中含15N的D NA占3/4GA ATTC丨i r111CT TAAG15N14nD .该DNA的特异性表现在碱基种类和 (A+T) /(G+C)的比例1 0、下列关于各种酶作用的叙述，不正确的是A. DNA连接酶能使不同脱氧核苷酸的磷酸与脱氧核糖连接

6、 Bo RNA聚合酶能与基因的特定位点结合，催化遗传信息的转录C 一种DNA限制酶能识别多种核苷酸序列，切割出多种目的基因D.胰蛋白酶能作用于离体的动物组织,使其分散成单个细胞11、与 限制性内切酶”作用部位完全相同的酶是：()A.反转录酶B. R N A聚合酶C . DN A连接酶 D.解旋酶12、除下列哪一项外，转基因工程的运载体必须具备的条件是:A。能在宿主细胞中复制并保存B。具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接C .具有标记基因，便于进行筛选D。是环状形态的 DNA分子1 3、下列黏性未端属于同一限制酶切割而成的是 _AGor® CAA.B。C。D.1 4、基因工程中可用作

7、载体的是质粒噬菌体病毒动物细胞核A.B C.D.15.关于限制酶的说法中，正确的是A。限制酶是一种酶，只识别GAATT C碱基序列B .EcoRI切割的是 A之间的氢键C. 限制酶一般不切割自身的DN A分子，只切割外源DN AD. 限制酶只存在于原核生物中16 限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割 DNA分子上特定的核苷酸碱基序列下图为四种限制酶BamHI, EcoRI , H i n d川以及E gl n的辨识序列。箭头表示每一种限制酶的特定 切割部位，其中哪两种限制酶所切割出来的DNA片段末端可以互补黏合？其正确的末端互补序列为何？EcoRIHind IIIEgl III1GGJTCCG

8、AATTCAAGCTTAGATCTCCTAGGCTTAAGTTCGAATCTAGttttA. Bam HI和EcoR I ;末端互补序列 AATTB. Ba mH I和Hi n d川；末端互补序列 一GATC-C. Eco RI和Hi nd川；末端互补序列-A ATT-D. BamHI和BglII ;末端互补序列 GATC-1 7.镰刀型细胞贫血症的病因是血红蛋白基因的碱基序列发生了改变.检测这种碱基序列改变必须使用的酶是()A。解旋酶BoDN A连接酶C.限制性内切酶 D.RNA聚合酶1 8 .DNA连接酶催化的反应是A .DNA复制时母链与子链之间形成氢键Bo黏性末端碱基之间形成氢键G两个

9、DN A片段黏性末端之间的缝隙的连接D.A、B、C都不正确19. 在受体细胞中能检测出目的基因是因为A.目的基因上有标记B.质粒具有某些标记基因C. 重组质粒能够复制 D。以上都不正确20. 关于质粒的叙述正确的是A.质粒是能够自我复制的环状DNA分子B.质粒是唯一的载体C重组质粒是目的基因D。质粒可在宿主外单独复制二、非选择题2 1 下图为DNA分子的切割和连接过程。C AATT(1) EcoRI是一种酶，它识别的序列是，切割位点是与之间的切割结果产生的DNA片段末端形式为(2) 不同来源D NA片段结合，在这里需要的酶应& to窪 圈应US CT T AA囲 ICTTAAj E是酶

10、，此酶的作用是在 与之间形成键。有一种能连接平末端的D NA连接酶是oGlhATTjGl It FT A A| cl22. 番茄在运输和贮藏过程中，由于过早成熟而易腐烂。 应用基因工程技术，通过抑制某种促进果实成熟激素的 合成，可使番茄贮藏时间延长，培育成耐贮藏的番茄新品 种.这种转基因番茄已于199 3年在美国上市，请回答：(1) 促进果实成熟的重要激素是 o,基因的“针线”是，基(2) 在培育转基因番茄的操作中，所用的基因的“剪刀” 因的“运输工具”是。(3) 与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的主要优点是、23。下图是利用基因工程办法生产人白细胞干扰素的基本过程图，据图回

11、答人的体细胞帥苗宽酵产生干疣索(Ojb厶纯化的千轨秦(1) 过程需要_酶的参与。(2 )物质是从大肠杆菌分离出的 。其化学本质是 _,它必须能在宿主细胞中.(3) 过程表明目的基因 。答案：1 - 5EDA CB6 - 1 0BBCAC1 1 15 C DBAC1 6 - 20DCDBA2 3 . (8分)(1)限制性内切酶(2分)(2) 质粒(1分)D N A (1分)复制并21、(1)限制酶酯黏性末端GAATTC鸟嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸磷酸二(2) DNA连接 接酶鸟嘌呤脱氧核苷酸腺嘌呤脱氧核苷酸磷酸二酯T 4DN A 连22、(1 )乙烯( 2)限制酶DNA 连接酶运载体(3 )

12、定向改变生物的遗传性状克服远缘杂交不亲和的障碍基因工程及其应用教案【教学目标 】知识目标 掌握基因工程的概念、原理 ;基因操作的工具及其操作过程 .能力目标培养学生分析、推理、归纳、总结的能力。德育目标 培养学生实事求是的科学态度从现象到本质的科学的研究方法。【教学重点】基因工程的基本原理，基因操作的工具，基本步骤及其应用 .【教学难点】基因工程的基本原理 ,基因工程的应用及其安全性。【课时安排】 1 课时【教学过程】一、情境创设提问 :各种生物间的性状千差万别这是为什么呢?引导 :生物体的不同性状是通过基因特异性表达而形成的.列举：几种生物的不同性状：够吐出丝;豆科植物的根瘤菌能够固定空气中

13、的氮气；青霉菌能产生对人类有用的抗生素青霉素 .提问 :人类能不能改造性状 ?能不能使本身没有某个性状的生物具有某个特定性状呢？ 引导：让禾本科植物能够固定空气中的氮气; 能否让细菌“吐出”蚕丝；让微生物生产出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物。（这种设想能实现吗？ ）定向改造生物的新技术基因工程。二、师生互动（1）基因工程的原理指导学生阅读教材 P102 页第二段 ,通过提问的方式指导学生找出概念中的关键词语，并让学生理解基因工程概念 ,引导学生独立完成。最后归纳列表，便于学生的记忆.概念：在生物体外 ,通过对 DNA 分子进行人工“剪切”和“拼接” ，对生物的基因进行 改造和重新组合 ,然后导

14、入受体细胞进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表 达，产生出所需要的基因产物 .2）基因操作的工具利用多媒体课件演示抗虫棉培育过程示意图,同时提出讨论问题 ,进行分组讨论 ,最后交流讨论结果 ,教师进行归纳总结。 思考：在以上的基因工程培育的过程中,关键步骤或难点是什么 ?引导：关键步骤的完成过程中都要用到基因操作工具,并使学生形象地记忆“工具”的作用。A 基因的剪刀限制性内切酶（简称限制酶） 。 通过演示多媒体动画 ,将限制酶的作用过程进行动态演示，使学生理解抽象的知识内容。 存在：主要是存在于微生物细胞中。特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定的切点切割 DNA分子。作用结

15、果：得到具有黏性末端或平末端的DNA片段，如大肠杆菌中的 EcoR I,能够专一识别 GA ATTC的序列,并在G和A之间将这段序列 切开 .E基因的针线一一 DNA连接酶从DNA的结构入手，利用多媒体动画演示连接酶的连接部位， 利用形象的比喻使学生更容易 接受和理解.DNA连接酶的作用是在 DNA分子的连接过程中， 黏合脱氧核糖和磷酸之间的缺 口,即将由同一种限制酶切割后的黏性末端（碱基互补）的脱氧核糖和磷酸连接起来。C基困的运输工具一一运载体 对于运载体的教学,应使学生形象地理解运载体的作用、种类及其所具备的条件。 目前常用的运载体有质粒、噬菌体、动植物病毒等。其中,质粒存在于细菌及酵母菌

16、等生物中,是拟核或细胞核外能够自我复制的很小的环状DNA分子。学习完这些操作工具后 ,再来看看现有的基因工程的成果,大家一起思考下这些工具到底怎样操作才能完成基因工程的过程呢？归纳 ：请学生写出基因工程操作的基本步骤和操作过程。总结： 基本步骤：剪切t拼接t导入t表达操作过程：提取目的基因t目的基因与运载体结合t目的基因导入受体t目的基因检测与鉴定（3）基因工程的应用。 基因工程与作物育种 作物育种：人们利用基因工程的方法获得了转基因抗虫棉,耐贮存的番茄,耐盐碱的棉花,抗除草剂的玉米、 油菜、大豆等 .抗虫基因作物的使用, 不仅减少了农药的用量, 大大 降低了生产成本,而且还减少了农药对环境的

17、污染。 基因工程与药物研制利用基因工程生产的药物有胰岛素、干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子，以及预防乙肝、霍乱、伤寒、疟疾的疫苗等基因工程生产药品的优点是效率高、成本低、品质好。 转基因生物和转基因食品的安全性转基因生物和转基因食品的优点：解决粮食短缺问题；减少农药使用，从而减少环境污染；节省生产成本，降低粮食售价；增加粮食营养，提高附加价值；增加食物种类，提升食物品质;促进生产效率，带动相关产业发展。转基因生物和转基因食品的缺点： 可能产生新毒素和新过敏原， 可能产生抗除草剂的杂草, 可能使疾病的散播跨越物种障碍， 可能威胁其他生物的生存，可能干扰生态系统的稳定性。三、板书设计、基因工

18、程的原理基因工程的 别名操作对象操作水平原理操作环境结果（目的）基因拼接技术或DNA重组技术基因DN A分子水 平基因重组生物体外定向地改造 生物的遗传 性状、基因操作的工具1基因的剪刀一-限制性内切酶（简称限制酶）2基因的针线一-D NA连接酶3基困的运输工具一一运载体三、基因工程的应用四、课堂总结及布置作业复习基因工程操作的基本步骤和重要工具，完成课后习题课题 1. 2基因工程的基本操作程序学习目标：简述基因工程的原理和技术。理解基因操作的工具和基本程序及应用。学习重点和难点：重点：提取目的基因的方法。难点：目的基因导入受体细胞的途径 自学测评：基因工程的基本操作程序主要包括4个步骤：目的

19、基因的； 的构建； 将目的基因； 目的基因的一、目的基因的获取：1、目的基因：符合人们需要的，编码蛋白质的2。获取目的基因的方法(1) 从基因文库中获取目的基因 基因文库：将含有某种生物不同基因的许多，导人受体菌的群体中，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。基因组文库：含有一种生物的基因 种类=-CDNA文库：含有一种生物的基因 目的基因的获取根据基因的有关信息：基因的序列、基因在上的位置、基因的产物mRM、基因的产物蛋白质等特性获取目的基因。(2)利用PC R技术扩增目的基因 P CR:是一项在生物体外特定 DNA片段的核酸合成技术. 过程：目的基因 DNA受热形成，与结合，

20、然后在 ? _的作用下进行延伸形成 DN A。 方式：指数扩增=(n为扩增循环的次数)(3 )化学方法人工合成：基因较，核苷酸序列。二、基因表达载体的构建1、表达载体的组成：目的基因+标记基因+。2、 启动子：位于基因的，它是结合的部位，驱动基因转录产生mRNA3、终止子：位于基因的，终止。4、标记基因：受体细胞是否含有目的基因。5、表达载体的功能：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且给下一代；使目的基因丄和发挥作用。6、 不同的受体细胞及目的基因导入受体细胞的方法，基因表达载体的构建上也会有所差别。三、将目的基因导入受体细胞(一) 转化：目的基因进人受体细胞内，并在受体细胞内维持稳定和的过程

21、。(二) 方法1、将目的基因导入植物细胞(1 )农杆菌转化法 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染色体上。进入农杆菌T导入植物细胞T目的基因整合到植物细胞染色体 转化：目的基因插人上T目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达(2) 基因枪法：是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2将目的基因导入动物细胞(1 )方法:。(2 )操作程序：目的基因表达载体t取t显微注射t注射了目的基因的受精卵移植到_性动物的 内发育T新性状动物。3。将目的基因导人微生物细胞(1 )原核生物特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相

22、对较少等。(2)转化：处理细胞t细胞T表达载体与感受态细胞混合T细胞吸收D NA分子。四、目的基因的检测与鉴定 合作探究、精讲点拨： 探究一目的基因的获取1、基因文库类型步骤检测内容方法结果显示第一步目的基因是否进入受体细胞是否成功显示岀杂交带水平检测第二步目的基因是否转录出 mRN A是否成功显示岀杂交带水平鉴定第三步目的基因是否翻译岀蛋白质某生徇体內全部DMA限制酌eRN eDNA文库文库2.原核细胞和真核细胞的基因结构(1)原核细胞的基因结构非编码区 :编码区r-非编码区-与RNAJg合酶结合位点(2)真核细胞的基因结构非编码区；编码区 非蝙码区原理：前提：一段已知目的基因的核苷酸序列，

23、以便根据这一序列合成条件：、过程:a. 变性（C）b. 退火（C）c. 延伸（C）目的基因DNA受热变性后接连为单链 与单链相应互补序列结合在的作用下进行延伸Taq酶的特点是.PCRT增技术与DNA复制的比较PCR技 术DN复制相同点原理DN A复制（碱基互补配对）不 同 占 八、解旋方式DNA在条件下变性解旋催化场所复制（P CR扩增仪）主要在内酶酶细胞内含有的能量结果在短时间内形成大量的形成整个探究二 基因表达载体的构建用一定的切割质粒，使其出现一个切口 ,露出.用切断目的基因，使其 产生 。将切下的目的基因片段插入质粒的 处，再加入适量 形成了一个重组DNA分子（重组质粒）探究三 目的基

24、因导入受体细胞一-转化细胞类型常用方法转化过程植物细胞将目的基因插入Ti质粒的T DNA上t转入农杆菌t导入植物细胞 t整合到受体细胞的 DNA上t表达动物细胞将含有目的基因的表达载体提纯t取卵（受精卵）t显微注射T早 期胚胎培养t胚胎移植T发育成为具有新性状的动物微生物用CW+处理细胞t感受态细胞T重组表达载体DNA分子与感受态细胞混合T感受态细胞吸收 DNA分子探究四 目的基因的检测与鉴定一一检查是否成功问题1 :受体细胞摄入 DNA分子后就说明目的基因完成了表达吗?问题2试分析真核生物的基因导入细菌细胞后，不能正常发挥功效的可能原因有哪些?拓展提高、达标测评：1.下列正确表示基因操作“四

25、部曲”的是（）A. 提取目的基因t目的基因导入受体细胞t基因表达载体的构建t目的基因的检测和鉴定E。目的基因的检测和鉴定t提取目的基因t基因表达载体的构建t目的基因导入受体细胞C. 提取目的基因T基因表达载体的构建T目的基因导入受体细胞T目的基因的检测和鉴定D. 基因表达载体的构建T提取目的基因T目的基因导入受体细胞T目的基因的检测和鉴定2 .下列不属于.获得目的基因的方法的是（）A. 利用DNA连接酶复制目的基因E.利用D NA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3°P CR技术扩增DN A,需要的条件是（）目的基因 高温 四种脱氧核苷酸DN

26、A聚合酶等mRNk核糖体A.B. C.D。4. 根据mNA的信息推出获取目的基因的方法是（）A.用DNA探针测出目的基因B .用mRNA探针测出目的基因C.用mRA反转录形成目的基因D .用PCR技术扩增mR NA5在已知某小片段基因碱基序列的情况下，获得该基因的最佳方法是（）A. 用mRA为模板逆转录合成 DNAB. 以4种脱氧核苷酸为原料人工合成C。 由蛋白质的氨基酸序列推测mRNAD. 将供体D NA片段转入受体细胞中，再进一步筛选6、在基因工程中,把选出的目的基因（共1000个脱氧核苷酸对，其中腺嘌岭脱氧核苷酸是4 6 0个）放入DNA扩增仪中扩增4代，那么，在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧

27、核苷酸的个数 是（ ）A.540 个 B. 8 10 0 个？ C. 1728 0 个 D. 7 56 0 个7. 下列不属于目的基因与运载体结合过程的是A. 用一定的限制酶切割质粒露出黏性末端B. 用同种限制酶切割目的基因露出黏性末端C. 将切下的目的基因的片段插入到质粒切口处D. 将重组D下NA导入受体细胞中进行扩增 列哪项不是基因表体的组成（）A. 启动子9. 在基因表达载体的构建中，所需要的酶是限制酶DNA连接酶 解旋酶DNA聚合酶A.B.C。B. 终止密码子C 标记基因D。复制原点D.10植物学家在培育抗虫棉时，对目的基因作适当修饰，使目的基因在棉花植株的整个生 长发育期都表达 ,

28、以防止害虫侵害，这种对目的基因所作的修饰发生在（）A.终止子 B .引物 C. 标记基因D 。启动子11。下列哪项不是 将目的基因导入植物细胞的方法（A.基因枪法B .显微注射法12在基因工程操作的基本步骤中C .农杆菌转化法D.花粉管通道法, 不进行 碱基互补配对的是（A.人工合成目的基因C。将目的基因导入受体细胞13。将目的基因导入微生物细胞之前B .目的基因与载体结合D. 目的基因的检测与鉴定,要用Ca 2+处理细胞，处理过的细胞叫（A .感受态细胞E.敏感性细胞C.吸收性细胞 D.接受细胞14。农杆菌转化法转移目的基因进入受体细胞，目的基因的最终位置是（）A. Ti质粒上 B。受体细胞

29、染色体上C。裸露细胞核中D.存在细胞质中, 只有通过鉴定和检测才15. 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 能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是检测受体细胞是否有目的基因检测受体细胞是否有致病基因 检测目的基因是否转录 mFN A检测目的基因是否翻译蛋白质B.C.D.1 6要检测目的基因是否成功地插入了受体DNA中，需要用基因探针，基因探针是指 （ ）A. 用于检测疾病的医疗器械B。用放射性同位素或荧光分子等标记的目的基因C .合成球蛋白的 DN AD。合成苯丙羟化酶的 DNA片段17.（多选）用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质 .下列叙述正确的是（）A. 常用

30、相同的限制性核酸内切酶处理目的基因和质粒B. DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必须的工具酶C. 可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒D. 导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达1 8 .（多选）我国科学家运用基因工程技术将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞并成功表达 , 培育出了抗虫棉。下列叙述正确的是（）A. 基因非编码区对于抗虫基因在棉花细胞中的表达不可缺少B. 重组DNA分子中增加一个碱基对，可能导致毒蛋白的毒性丧失C . 抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递至近缘作物，从而造成基因污染D。转基因棉花是否具有抗虫特性是可以通过检测棉花对抗生素抗性来确定的19。（多选）

31、 科学家通过基因工程的方法 ,能使马铃薯块茎内含有人奶主要蛋白。 以下有关该 基因工程的叙述，正确的是（）A. 采用反转录的方法得到目的基因有内含子B. 基因非编码区对于目的基因在块茎中表达是不可缺少的C. 马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞D. 用同一种限制性内切酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA,可产生黏性末端而形成重组 DN A 分子20 .人体受到病毒刺激后可以产生干扰素。干扰素分为a.3. 丫三类。1 980年生物学家成功地破译了a干扰素的全部遗传信息并运用插入质粒的方法.用大肠杆菌生产。得到的干扰素可以用于治疗肝炎和肿瘤.回答下列问题 :（1）上述材料中涉及到的现代生物技术有 .（2） 人体中能合成干扰素的细胞是 , 合