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2015-2016学年高二生物人教版选修3课时作业1.2 基因工程的基本操作程序.doc


第 2 课时
目标导航 程。

基因工程的基本操作程序

1.简述基因工程原理及基本操作程序。 2.尝试设计某一转基因生物的研制过

一、基因工程的基本操作程序 1.____________的获取。 2.________________的构建。 3.将目的基因导入____________。 4.目的基因的________与鉴定。 二、目的基因的获取 1.目的基因:主要是指编码蛋白质的________,也可以是一些具有________________。 2.基因文库 (1)基因文库的含义:将含有某种生物不同基因的许多 ________,导入________的 群体中储存,各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因,称为基因文库。 ?基因组文库:含有一种生物的 ?2?基因文? 基因
?部分基因文库:含有一种生物的 库的种类 ? 3.获取目的基因的方法 (1)从基因文库中获取目的基因 ?

基因

目的基因的 获取依据

? ?b.基因的功能 ?c.基因在 d.基因的 ? ?e.基因的
a.基因的

序列 上的位置 产物mRNA 产物蛋白质

(2)利用 PCR 技术扩增目的基因 ①PCR 的含义:是一项在生物体外________特定 DNA 片段的核酸合成技术。 ②过程:目的基因受热形成__________,与________结合,在________的作用下延 伸形成 DNA。 ③方式:指数扩增=2n(n 为扩增循环的次数)。 (3)人工合成法:若________较小,________序列已知,可以人工合成。 三、基因表达载体的构建

? 位置:基因的 ? ? ? 功能:是 识别和结合的部位, ?启动子? ? ? 驱动基因转录出 1.组成? 位置:基因的 ? 功能:终止 ? ?标记基因: 受体细胞中是否含有
? ? ? ? ?

2.功能:(1)使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以________给下一代; (2)使目的基因________和发挥作用。 四、将目的基因导入受体细胞 1.转化:______________进入受体细胞内,并且在受体细胞内____________和______

的过程。 2.导入植物细胞 (1)方法:________________、基因枪法、________________。 (2)农杆菌特点 ①易感染____________和____________。 ②Ti 质粒上的________可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞____________上。 3.导入动物细胞 (1)常用方法:____________技术。 (2)常用受体细胞:________。 4.导入微生物细胞 (1)原核生物特点:________、多为________、遗传物质相对________等。 (2)对受体细胞的常用处理方法: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(这种细胞称为________________)。 五、目的基因的检测与鉴定 ①检测转基因生物的 上的目 ? ? ? 分子水平? ? 的基因 技术? ?②检测目的基因是否转录 1.上的检测? 与鉴定 抗原—抗体杂交技术:用于检测目的基因是否 ? ? 翻译 2.个体生物学水平上的检测与鉴定: 如一个抗虫或抗病的目的基因导入植物细胞后,是否赋予了植物抗虫或抗病特性, 需要做抗虫或抗病的____________。

知识点一 目的基因获取的几种方法 1.有关目的基因的获取和基因文库的理解,不正确的是 ( ) A.目的基因可以从自然界中分离,也可以人工合成 B.目的基因主要指编码蛋白质的结构基因 C.基因文库就是基因组文库 D.cDNA 文库只含有某种生物的一部分基因 2.下列属于 PCR 技术所需条件的是 ( ) ①单链的核苷酸序列引物 ②目的基因所在的 DNA 片段 ③脱氧核苷酸 ④核糖 核苷酸 ⑤DNA 连接酶 ⑥DNA 聚合酶 ⑦DNA 限制酶 A.①②③⑤ B.①②③⑥ C.①②③⑤⑦ D.①②④⑤⑦ 知识点二 基因表达载体的构建和目的基因的导入 3.在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中,下列操作错误的是( ) A.用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸 B.用 DNA 连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体 C.将重组 DNA 分子导入烟草原生质体 D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞 4.下图为某种质粒表达载体的简图,小箭头所指分别为限制性核酸内切酶 EcoRⅠ、 BamHⅠ的酶切位点,ampR 为青霉素抗性基因,tetR 为四环素抗性基因,P 为启动子,T 为 终止子,ori 为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括 EcoRⅠ、BamHⅠ在内的多种酶 的酶切位点。

据图回答: (1)将含有目的基因的 DNA 与质粒分别用 EcoRⅠ酶切, 酶切产物用 DNA 连接酶进行连 接 后 , 其 中 由 两 个 DNA 片 段 之 间 连 接 形 成 的 产 物 有 ______________________ 、 ______________________、 ________________________三种。 若要从这些连接产物中分离出 重组质粒,需要对这些连接产物进行________________。 (2)用上述 3 种连接产物与无任何抗药性的原核宿主细胞进行转化实验。之后将这些宿 主细胞接种到含四环素的培养基中,能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是 ______________; 若接种到含青霉素的培养基中, 能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物 是________________。 (3) 目的基因表达时, RNA 聚合酶识别和结合的位点是 ________ ,其合成的产物是 ________________。 (4)在上述实验中,为了防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连 接,酶切时应选用的酶是________________________。 知识点三 目的基因的检测与鉴定 5.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 知识点四 知识整合——基因工程操作的全过程 6.下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中 tetR 表示四环素抗 性基因,ampR 表示氨苄青霉素抗性基因,BamHⅠ、HindⅢ、SmaⅠ直线所示为三种限制酶 的酶切位点。 据图回答:

(1)图中将人乳铁蛋白基因插入载体,需用______________限制酶同时酶切载体和人乳 铁蛋白基因。筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含________的培养基上进行。 (2)能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是________(填字母代号)。 A.启动子 B.tetR C.复制原点 D.ampR (3)过程①可采用的操作方法是________(填字母代号)。 A.农杆菌转化 B.大肠杆菌转化 C.显微注射 D.细胞融合 (4)为检测人乳铁蛋白是否成功表达,可采用________(填字母代号)技术。 A.核酸分子杂交 B.基因序列分析 C.抗原—抗体杂交 D.PCR

7.如图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程,请据图作答:

(1)图中基因工程的基本过程可以概括为“四步曲” : ________________;________________;________________;________________。 (2)能否利用人的皮肤细胞来完成①过程?为什么? ________________________________________________________________________。 (3)过程②必需的酶是________________酶,过程③必需的酶是________________酶。 (4)若 A 中共有 a 个碱基对,其中鸟嘌呤有 b 个,则③④⑤过程连续进行 4 次,至少需 提供胸腺嘧啶________个。 (5)在利用 A、B 获得 C 的过程中,必须用____________切割 A 和 B,使它们产生 ________________,再加入________________才可形成 C。 (6)为使过程⑧更易进行,可用__________(药剂)处理 D。

基础落实 1.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目的基因 A.①②③④ B.①②③ C.②③④ D.②③ 2.采用基因工程的方法培育抗虫棉,下列导入目的基因的方法正确的是 ( ) ①将毒素蛋白注射到棉受精卵中 ②将编码毒素蛋白的 DNA 序列注射到棉受精卵中 ③将编码毒素蛋白的 DNA 序列与质粒重组,导入农杆菌,用该细菌感染棉的体细 胞,再进行组织培养 ④将编码毒素蛋白的 DNA 序列与细菌质粒重组,借助花粉管通道进入受精卵 A.①② B.③④ C.②③ D.①④ 3.基因工程是在 DNA 分子水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中,不进 行碱基互补配对的是 ( ) A.人工合成目的基因 B.目的基因与载体结合 C.将目的基因导入受体细胞 D.目的基因的检测和表达 4.研究人员想将生长激素基因通过质粒导入大肠杆菌细胞内,以表达产生生长激素。 已知质粒中存在两个抗性基因:A 是抗链霉素基因,B 是抗氨苄青霉素基因,且目的基因不 插入基因 A、B 中,而大肠杆菌不带任何抗性基因,则筛选获得“工程菌”的培养基中的抗 生素首先应该 ( ) A.仅有链霉素 B.仅有氨苄青霉素 C.同时有链霉素和氨苄青霉素 D.无链霉素和氨苄青霉素 5.如图为表达载体的模式图,若结构 X 是表达载体所必需的,则 X 最可能是( )

A.氨苄青霉素抗性基因 C.限制酶 能力提升

B.启动子 D.DNA 连接酶

6.质粒是基因工程中最常用的载体,它存在于许多细菌体内,某细菌质粒上的标记基 因如图所示,通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转移成功。外源基因插入的位 置不同, 细菌在培养基上的生长情况也不同, 如图所示外源基因在质粒中可插入的位置有 a、 b、c 点。某同学根据实验现象对其插入的位点进行分析,其中分析正确的是( )

实验推论 在含四环 在含青霉素培养 素培养基 目的基因插入的位置 基上的生长情况 上的生长 情况 A a 能生长 能生长 B b 不能生长 能生长 C c 能生长 不能生长 D c 不能生长 不能生长 7.如图表示基因工程中获取水稻某目的基因的不同方法。相关叙述中正确的是(

实验现象

)

A.这三种方法都用到酶,都是在体外进行 B.①②③碱基对的排列顺序均相同 C.①②③片段均不含内含子,但含非编码区 D.方法 a 不遵循中心法则 8.人们试图利用基因工程的方法,用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质。生产流程 是:甲生物的蛋白质→mRNA― ― →目的基因― ― →与质粒 DNA 重组― ― →导入乙细胞― ― → 获得甲生物的蛋白质,下列说法正确的是 ( ) A.①过程需要的酶是反转录酶,原料是 A、U、G、C B.②要用限制酶切断质粒 DNA,再用 DNA 连接酶将目的基因与质粒连接在一起 C.如果受体细胞是细菌,可以选用枯草杆菌、炭疽杆菌等 D.④过程中用的原料不含有 A、U、G、C 1 2 3 4 5 6 7 8 题号 答案 9.通过基因工程的方法,科学家采用花粉管通道法将毒蛋白基因转入棉花植株并获得成
① ② ③ ④

功表达。棉铃虫吃了这种转基因棉花的植株后就会死亡。花粉管通道法是指:利用植物花粉 萌发时形成的花粉管通道将毒蛋白基因送入胚囊, 进而导入尚不具备细胞壁的合子或早期胚 体细胞中,借助天然的种胚系统,形成含有目的基因的种胚。请回答下列问题: (1)下列所示的黏性末端是由________种限制性核酸内切酶作用产生的。

(2)利用花粉管通道法将毒蛋白基因导入棉花细胞,此过程是基因工程操作步骤中的第 三步,即__________________。获取目的基因时,如果基因比较小,核苷酸序列又已知,则 可以通过 DNA 合成仪用化学方法直接______________。 (3) 该 目 的 基 因 在 导 入 受 体 细 胞 前 需 要 与 载 体 结 合 , 目 前 经 常 使 用 的 载 体 是 ___________。 (4)基因工程操作的第四步是目的基因的检测与鉴定,其中分子水平的检测又分三步: 首先要检测转基因生物的 DNA 上是否插入了目的基因,采用的技术是________________; 其 次 还 要 检 测 ____________________ , 方 法 同 样 是 采 用 分 子 杂 交 技 术 ; 最 后 检 测 __________________________,方法是________杂交。 10.科学家通过基因工程的方法,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,请分析回答:

(1)Ti 质粒是农杆菌中的一种质粒, 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。 (2)Bt 毒蛋白基因转入普通棉株细胞内并成功实现表达的过程,在基因工程中称为 ________________。 (3)将目的基因导入受体细胞的方法有很多种,该题中涉及的是________________。 (4)目的基因能否在棉株体内稳定遗传的关键是________,这需要通过检测才能知道, 检 测 采 用 的 方 法 是 __________________________________________________________________ ________________________。 综合拓展 11.分析有关基因表达的资料,回答问题: 取同种生物的不同类型细胞,检测其基因表达,结果如下图。

(1) 基因 1 ~ 8 中有一个是控制核糖体蛋白质合成的基因,则该基因最有可能是基因

____________。 (2)如图所示细胞中功能最为近似的是细胞________。 A.1 与 6 B.2 与 5 C.2 与 3 D.4 与 5 (3) 判 断 图 中 细 胞 功 能 近 似 程 度 的 依 据 是 _________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)现欲研究基因 1 和基因 7 连接后形成的新基因的功能,导入质粒前,用限制酶切割 的 正 确 位 置 是 ____________________________________________________________________。

(5)下图是表达新基因用的质粒的示意图,若要将新基因插入到质粒上的 A 处,则切割 基因时可用的限制酶是____________。

A.HindⅢ B.EcoRⅠ C.Eco B D.PstⅠ (6) 新 基 因 与 质 粒 重 组 后 的 DNA 分 子 导 入 受 体 细 胞 的 概 率 很 小 , 因 此 需 进 行 __________,才能确定受体细胞已含有目的基因。 (7)在已确定有目的基因的受体细胞中,若质粒的抗青霉素基因缺失了两个碱基,将这 样的受体细胞接种到含有青霉素的培养基中,该细胞中可能出现的结果是 __________( 多 选)。 A.抗青霉素基因不能转录 B.基因 1 和 7 没有表达 C.基因 1 和 7 不能连接 D.质粒上的酶切位置发生改变 答案 知识清单 一、1.目的基因 2.基因表达载体 3.受体细胞 4.检测 二、1.基因 调控作用的因子 2.(1)DNA 片段 受体菌 (2)所有 一部分 3.(1)核苷酸 染色体 转录 表达 (2)①复制 ②单链 引物 DNA 聚合酶 (3)基 因 核苷酸 三、 1.目的基因 首端 RNA 聚合酶 mRNA 终止子 尾端 转录 鉴别 目的基因 2.(1)遗传 (2)表达 四、1.目的基因 维持稳定 表达 2.(1)农杆菌转化法 花粉管通道法 (2)①双子叶植物 祼子植物 ②TDNA 染色体 DNA 3.(1)显微注射 (2)受精卵 + 4.(1)繁殖快 单细胞 较少 (2)Ca2 感受态细胞 五、1.DNA 分子杂交 染色体 mRNA 蛋白质 2.接种实验

对点训练 1.C [目的基因可从自然界生物体内直接获取,也可人工合成;目的基因主要指编码 蛋白质的结构基因, 也可以是一些具有调控作用的因子; 基因文库分基因组文库和部分基因 文库, 前者指拥有一种生物的全部基因, 后者仅拥有一种生物的一部分基因, 如 cDNA 文库。 ] 思路导引 明确目的基因获取的途径;对比基因组文库和 cDNA 文库异同;知道目的 基因的含义。 知识链接 目的基因获取的几种方法 1.直接分离:从自然界中已有的物种中分离,如从基因文库中获取。 2.人工合成目的基因 (1)已知核苷酸序列的较小基因, 直接利用 DNA 合成仪, 用化学方法合成, 不需要模板。 (2)以 mRNA 为模板,在反转录酶作用下人工合成。 3.利用 PCR 技术扩增目的基因 (1)原理:利用 DNA 双链复制的原理,在体外将基因的核苷酸序列不断地加以复制,使 其数量成指数方式增加。 (2)过程:如图所示

①从上图中可以看出利用设计的特异性引物对 cDNA 文库进行 PCR 扩增,提取出了相 应的目的基因,而不是对 cDNA 文库进行简单、全面地复制。 ②由于 DNA 聚合酶不能从头合成 DNA,只能从 3′端延伸 DNA 链,故目的基因的扩 增需要引物。引物是一小段单链 DNA 或 RNA。加入引物后,DNA 聚合酶能从引物的 3′ 端开始延伸 DNA 链。 2.B [PCR 技术的条件有:模板(即已知序列的 DNA 片段)、原料(即四种脱氧核苷酸)、 酶(耐高温的 DNA 聚合酶)和 ATP, 至于引物, 是根据模板合成的一小段单链 DNA 或 RNA。 ] 思路导引 了解 PCR 为体外复制 DNA 片段的核酸技术→对比与 DNA 体内复制的异同 →确定 PCR 技术所需的条件。 归纳提升 PCR 技术扩增目的基因与 DNA 复制的比较 PCR 技术 DNA 复制 碱基互补配对 相 原理 同 原料 四种脱氧核苷酸 点 条件 模板、ATP、酶 解旋 DNA 在高温下变性解旋 解旋酶催化 不 方式 体外复制 主要在细胞核内 同 场所 点 酶 热稳定的 DNA 聚合酶(Taq 酶) 细胞内含有的 DNA 聚合酶 结果 在短时间内形成大量的 DNA 片段 形成整个 DNA 分子 3.A [限制性核酸内切酶用于提取目的基因和切割载体,烟草花叶病毒的遗传物质是 RNA,不能用限制性核酸内切酶切割,A 项错误;DNA 连接酶可以连接具有相同黏性末端 的目的基因和载体,B 项正确;受体细胞可以是受精卵和体细胞,也可以是去除细胞壁的原 生质体,C 项正确;目的基因为抗除草剂基因,所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除 草剂的能力,筛选时应该用含除草剂的培养基筛选转基因细胞,D 项正确。]

知识链接 (1)基因表达载体的构建

①目的基因是指编码蛋白质的结构基因, 没有启动子, 若只将目的基因导入受体细胞中 无法转录。 ②目的基因的表达需要调控序列, 因而用做载体的质粒插入目的基因时须有启动子, 插 入后须有终止子。 ③目的基因是否导入受体细胞中需要有筛选标记——标记基因。 因此, 一个基因表达载体的组成至少应该包括:启动子、 终止子、目的基因、 标记基因。 (2)目的基因导入受体细胞的结果

上图中发生②与发生①相比, ②会使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达, 原因是 在进行细胞分裂时,细胞核上的 DNA 经复制后平均分配到两个子细胞中,保证了亲子代遗 传性状的稳定性,而①细胞分裂时,细胞质是不均分的,子细胞不一定含有目的基因。 4.(1)目的基因—载体连接物 载体—载体连接物 目的基因—目的基因连接物 分离 纯化 (2)载体—载体连接物 目的基因—载体连接物、载体—载体连接物 (3)启动子 mRNA (4)EcoRⅠ和 BamHⅠ 解析 (1)在基因表达载体的构建过程中用同种限制酶来切割目的基因和质粒,使之产 生相同的黏性末端,以利于 DNA 片段的连接。将切割后的目的基因和质粒,用 DNA 连接 酶进行连接,它们之间随机连接,可有三种产物:目的基因—载体连接物、载体—载体连接 物和目的基因—目的基因连接物。获得 DNA 连接产物以后,必须通过筛选才能获得所需的 基因表达载体,导入宿主细胞后才能表达获得基因产物。(2)从图中可以看出,目的基因的 插入位点在抗四环素基因上,可推知:目的基因—载体连接物的抗四环素基因被破坏,丧失 了抗四环素的能力, 但保留了抗青霉素的能力; 载体—载体连接物既保留了抗四环素的能力 也保留了抗青霉素的能力;目的基因 —目的基因连接物既无抗青霉素基因也无抗四环素基 因,不具备抗性。(3)目的基因表达过程中,RNA 聚合酶首先与启动子结合,指导目的基因 转录产生 mRNA,mRNA 再指导蛋白质的合成。(4)从图中可看出抗四环素基因上有两个不 同的切割位点, 所以在实际操作过程中, 为避免切割后的末端任意连接, 可用 EcoRⅠ和 BamH Ⅰ同时对目的基因和质粒进行切割,使同一切割产物的黏性末端不同。 归纳提升 将同一种限制酶切割获得的目的基因和质粒混合后加 DNA 连接酶会出现的 连接方式有:

其中片段间的连接又有两个片段间、三个片段间、多个片段间等。 5.C [目的基因的检测包括:检测转基因生物的染色体 DNA 上是否插入了目的基因, 方法是用 DNA 探针, 使 DNA 探针与基因组 DNA 杂交; 检测目的基因是否转录出了 mRNA, 方法是用基因探针与 mRNA 杂交;最后检测目的基因是否翻译了蛋白质,方法是进行抗原— 抗体杂交。] 6.(1)HindⅢ和 BamHⅠ 氨苄青霉素 (2)A (3)C (4)C 解析 (1)由图示可知:需用 HindⅢ和 BamHⅠ限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因, 因酶切后 tetR 四环素抗性基因结构被破坏而 ampR 结构完好,故用含氨苄青霉素的选择培养 基可筛选含有重组载体的大肠杆菌。(2)启动子是一段特殊的 DNA 序列,是 RNA 聚合酶识 别和结合的位点,可调控基因的特异性表达。(3)过程①表示把重组载体导入受体细胞的过 程,当受体细胞为动物细胞时,常采用显微注射法。(4)人乳铁蛋白基因是否成功表达,关 键看是否有其表达产物即人乳铁蛋白,可用抗原—抗体杂交法检测该蛋白是否存在。 知识链接 基因工程的图解 (1)抗虫棉的培育过程

(2)利用基因工程技术生产凝乳酶的过程

7.(1)获取目的基因 构建基因表达载体 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测 与鉴定 (2)不能, 皮肤细胞中的胰岛素基因未表达(或未转录), 不含有转录胰岛素基因的 mRNA (3)反转录 解旋 (4)15(a-b) (5)同一种限制酶 相同的黏性末端 DNA 连接酶 (6)CaCl2 解析 (1)基因工程的操作程序是获取目的基因、构建基因表达载体、将目的基因导入 受体细胞、目的基因的检测与鉴定。(2)图中①过程是从细胞中获取相应的 mRNA,由于基

因的选择性表达,人的皮肤细胞中的胰岛素基因不表达、不转录,因此不能形成胰岛素 mRNA。(3)从 mRNA→DNA 是反转录的过程,需要反转录酶。过程③DNA 分子的扩增需用 解旋酶将双链 DNA 分解为单链。 (4)一个 DNA 分子中的鸟嘌呤(b 个)和胸腺嘧啶之和占碱基 总数(2a 个)的一半,所以一个 DNA 分子片段中胸腺嘧啶数为(a-b)个。连续复制 4 次,共 产生 DNA 分子 24=16 个,由于半保留复制,故需要提供的胸腺嘧啶数量为(a-b)×(16-1) =15(a-b)。(5)构建基因表达载体时需将目的基因与载体用同一种限制酶切割,产生相同的 黏性末端, 才可以在 DNA 连接酶的作用下连接形成基因表达载体。 (6)将目的基因导入细菌, + 常用 Ca2 处理细菌细胞,使其变为感受态细胞,可吸收含目的基因的载体进入细菌细胞内。 归纳提升 (1)基因工程中有 3 种工具,但工具酶只有 2 种。 (2)工具酶本质为蛋白质,载体本质为小型 DNA 分子,但不一定是环状。 (3)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,表达产物为带颜色物质等。 (4)受体细胞中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。一般不用支原体,原因是它营寄生生活;一定不能用哺乳 动物成熟红细胞,原因是它无细胞核,不能合成蛋白质。 (5)基因工程的“四步曲”中,唯一没发生碱基互补配对的是:将目的基因导入受体细 胞。 课后作业 1.D [PCR 利用的是 DNA 双链复制原理,即将双链 DNA 之间的氢键打开,变成单链 DNA,作为聚合反应的模板链。反转录法则是以目的基因转录成的信使 RNA 为模板,在反 转录酶的作用下,先反转录形成互补的单链 DNA,再合成双链 DNA。①④则不需要模板。] 2.B [目的基因导入受体细胞的原理是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径,受体细胞是 植物细胞的,往往可用卵细胞(受精卵)或体细胞(经组织培养成为完整个体)。] 3.C [在基因工程的四个基本操作程序中,只有第三步将目的基因导入受体细胞不进 行碱基互补配对。] 4.C [目的基因不能插入 A、B 两个基因中,则导入的重组质粒应该是具有两种抗生 素的抗性。] 5.B [启动子是该表达载体所必需的,功能是启动插入基因的转录过程。氨苄青霉素 抗性基因可以作为标记基因,但不是必须用它作标记基因。限制酶和 DNA 连接酶都不是表 达载体所需要的。] 6.B [若质粒上插入的位臵在 c 点,那么抗四环素基因和抗青霉素基因都没有被破坏, 导入该重组质粒的细菌在含青霉素的培养基和在含四环素的培养基上均能生长。] 7.A [由图示可知 a 为反转录法获得目的基因,用到反转录酶;b 为直接从生物体获 得目的基因,用到限制酶;c 为用 PCR 技术扩增获取目的基因,用到 Taq 酶,且三种方法均 在生物体外进行,故 A 正确。因水稻为真核生物,所以②中含内含子,但方法 a 获得的目 的基因内无内含子序列,所以 B、C 错误。方法 a 遵循中心法则,D 错误。] 8.B [①过程是反转录,利用反转录酶合成 DNA 片段,所需要的原料含有 A、T、G、 C;②是目的基因与质粒 DNA 重组阶段,需要限制酶切断质粒 DNA,再用 DNA 连接酶将目 的基因与质粒连接在一起;③如果受体细胞是细菌,则不应该用致病菌,而炭疽杆菌是致病 菌;④过程是基因的表达过程,原料中含有 A、U、G、C。] 9.(1)4 (2)将目的基因导入受体细胞 人工合成 (3)质粒(其他合理答案也可) (4)DNA 分子杂交技术 目的基因是否转录出了 mRNA 目的基因是否翻译成蛋白质 抗原—抗体 10.(1)可转移至受体细胞并且整合到受体细胞染色体 DNA 上 (2)转化 (3)农杆菌转 化法 (4)目的基因是否插入到受体细胞染色体 DNA 上 DNA 分子杂交技术 解析 (1)Ti 质粒的最大优点是能将目的基因导入到受体细胞的染色体 DNA 中, 从而使 目的基因在棉花体内稳定维持和表达。(2)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。(3)将目的基因导入植物细胞方法很多,以农杆菌中的 Ti 质 粒为目的基因载体的称为农杆菌转化法。(4)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, 只有通过检测与鉴定才能知道。 目的基因能否在真核生物中稳定遗传的 关键是转基因生物染色体的 DNA 上是否插入了目的基因, 可以用 DNA 分子杂交技术检测; 目的基因只能稳定遗传并不能达到转基因的目的,还要检测目的基因是否发挥其功能作用, 即是否转录出了 mRNA 和翻译形成了蛋白质。 归纳提升 结合下图理解农杆菌转化法的过程

农杆菌转化法中有二次拼接和二次导入。第一次拼接是将目的基因拼接到 Ti 质粒上 T -DNA 的中间部位,第二次拼接(非人工操作)指被插入目的基因的 T-DNA 被拼接到受体 细胞的染色体 DNA 上; 第一次导入是将含目的基因的 Ti 质粒重新导入农杆菌, 第二次导入 (非人工操作)是指含目的基因的 T-DNA 进入受体细胞。 11.(1)2 (2)A (3)表达的相同基因最多,差异表达的基因最少 (4)B (5)C (6)筛选 (7)B、D 解析 (1)同种生物的不同类型细胞中,表达的基因并不相同,但基因在选择性表达时 都需要核糖体的参与,因此,所有细胞中控制核糖体蛋白质合成的基因是全部表达的。 (2) 细胞 1 表达了 5 个基因,细胞 6 表达了 4 个基因,其中,与细胞 1 重复 4 个,重复率最高, 说明合成的蛋白质有 4 种相同,细胞功能最近似。(3)表达的相同基因最多,差异表达的基 因最少,合成相同的蛋白质就最多,差异的蛋白质就最少。蛋白质的类型和结构决定功能, 相同的蛋白质越多,细胞功能近似程度越高。(4)由题意知,基因 1 和基因 7 连接形成新基 因,新基因作为一个整体,因此切割时,不应切在基因 1 和基因 7 的中间。(5)若将新基因 插入到质粒 A 处,应用限制酶在 A 处切割。选项中,所选择的酶只有 Eco B。(6)目的基因 导入受体细胞后,是否可以稳定维持和表达,只有通过检测与鉴定才能知道。若新基因已导 入, 受体细胞产生了新基因表达的物质, 经选择培养基培养后, 可筛选出含有新基因的细胞。 若新基因未导入,或导入但未表达,受体细胞未产生新基因表达的物质,细胞在选择培养基 中无法生长。(7)分析题意知,受体细胞中已确定含有目的基因,故抗青霉素基因缺失两个 碱基不影响新基因(目的基因)的连接与导入。抗青霉素基因缺失两个碱基后,质粒的碱基序 列有了变化,可能会影响到酶切位点的变化,且重组质粒的碱基序列也有了变化,可能会影 响到目的基因的表达。


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