3.2基因工程的基本操作程序第1课时课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

从社会中来 1997年，我国政府首次批准商业化种植转基因抗虫棉。到2015年，我国已育成转基因抗虫棉新品种100多个，减少农药用量40万吨，增收节支社会经济效益450亿元。你知道转基因抗虫棉抗虫的机制是什么吗？培育转基因抗虫棉一般需要哪些步骤呢？ 普通棉花 转基因抗虫棉 培育转基因抗虫棉的四个步骤 普通棉花 （无抗虫特性） 棉花细胞 抗虫棉 提取 表达Bt基因 导入 与载体拼接 重组DNA分子 1.目的基因的筛选与获取 2.基因表达载体的构建 （核心） 3.将目的基因导入受体细胞 4.目的基因的检测与鉴定 Bt基因 苏云金杆菌 基因工程操作的每一步涉及的技术和方法有哪些？ 第3章 基因工程 第2节 基因工程的基本操作程序 （第1课时） 本节聚焦 1、基因工程的基本操作程序主要包括哪几个步骤？ 2、基因工程操作的每一步涉及的技术和方法有哪些？ 阅读教材P76-80，思考并回答下列问题： 自主探究（思） 1、举例说明什么是目的基因？ 2、培育转基因抗虫棉的目的基因是什么？杀虫机理是什么？基因表达产物会 不会对人畜产生危害？ 3、如何筛选目的基因？ 4、如何获取目的基因？ 5、什么是PCR？原理、目的、优点、提出者。 6、PCR的进行需要哪些条件？ 7、PCR的大致过程。如何对产物进行鉴定？ 8、基因表达载体的构建目的、组成、构建方法？ 概念： 在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因就是目的基因。 根据不同需要，目的基因不同，主要指的是编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。 1、目的基因 第一步：目的基因的筛选与获取 实例： 与生物抗逆性、生产药物、毒物降解和工业用酶等相关的基因。 举例说明什么是目的基因？ 苏云金(芽孢)杆菌 含有 Bt抗虫蛋白基因 （简称Bt基因） 伴胞晶体蛋白 (Bt抗虫蛋白) 表达 破坏鳞翅目昆虫的消化系统 杀死棉铃虫 导入 棉花产生Bt抗虫蛋白抵抗虫害 （抗虫棉） 棉花细胞 目的基因 思考1：培育转基因抗虫棉的目的基因是什么？ 思考2：Bt基因的杀虫机理是怎样的？ 当Bt抗虫蛋白被分解为多肽后，多肽与害虫肠上皮细胞的特异性受体结合，导致细胞膜穿孔，最后造成害虫死亡。 思考3：抗虫棉中的Bt抗虫蛋白会不会对人畜产生危害？ Bt抗虫蛋白只有在某类昆虫肠道的碱性环境中才能表现出毒性，而人和牲畜的胃液呈酸性，肠道细胞也没有特异性受体，因此，Bt抗虫蛋白不会对人畜产生上述影响。 第一步：目的基因的筛选与获取 如何筛选目的基因？ 2.目的基因的筛选 掌握了Bt基因的序列信息 Bt基因是培育转基因抗虫棉较为合适的目的基因 对Bt基因的表达产物--Bt抗虫蛋白有较为深入的了解 苏云金杆菌的杀虫作用与Bt基因有关 (1)较为有效的方法：从相关的已知结构和功能清晰的基因中筛选。 实例：Bt抗虫蛋白基因（Bt基因）的筛选过程 (2)利用测序技术、序列数据库（如GenBank）、序列对比工具（如BLAST）等，找到合适的目的基因。 DNA测序仪 核苷酸序列比对 氨基酸序列比对 美国国家生物信息中心 序列比对工具：可将输入的核酸或蛋白质序列与数据库中的已知序列进行比对，获得序列相似度等信息，从而判断序列的来源或进化关系。 序列数据库：以碱基顺序或氨基酸残基顺序为基本内容的分子生物信息数据库 测序技术:测定核酸和蛋白质序列 编码区上游 编码区下游 原核细胞 真核细胞 编码区 非编码区 ①不能转录为相应的mRNA, 不能编码蛋白质。 ②调控遗传信息表达,上游有启动子，下游有终止子。 能转录相应的mRNA，能编码蛋白质 ,原核生物编码区连续不间断，真核生物编码区间隔的、不连续的, 外显子能编码蛋白质，内含子不能编码蛋白质。 补充1：基因的结构 基因1 基因2 基因3 DNA片段 转录 初级RNA 成熟mRNA 非编码区 非编码区 编码区 与RNA聚合酶结合位点 外显子 内含子 1 2 3 4 5 启动子 终止子 补充2：真核细胞基因编码区表达 剪切、拼接 翻译 蛋白质 补充3：原核细胞与真核细胞的基因结构比较 不能编码蛋白质的序列 = 非编码区 原核生物的基因： 不能编码蛋白质的序列 真核生物的基因： = 非编码区+内含子 原核细胞 真核细胞 不同点 编码区是 的 编码区是间隔的、 的 相同点 都由能够编码蛋白质的 和具有调控作用 的 区组成的 连续 不连续 编码区 非编码 第一步：目的基因的筛选与获取 3.目的基因的获取 （1）人工合成 在我国首批具有较高抗虫活性的转基因抗虫棉的培育过程中，科学家采用的是人工合成的方法。 前提： 方法： 基因比较小、核苷酸序列已知 通过DNA合成仪用化学方法直接合成 DNA合成仪 （2）从基因文库中获取 将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入到受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。 基因文库的种类: 基因组文库: 部分基因文库: 含有一种生物所有基因的文库 只含有一种生物部分基因的文库，如cDNA文库 cDNA：先由mRNA在逆转录酶作用下获得单链DNA，再利用DNA聚合酶，将单链DNA复制，产生双链DNA，即为cDNA。 如何获取目的基因？ PCR扩增仪 第一步：目的基因的筛选与获取 3.目的基因的获取 （3）利用PCR获取和扩增目的基因 PCR是聚合酶链式反应的缩写，是一项根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。 PCR由穆里斯等人于1985年发明，为此，穆里斯于1993年获得诺贝尔化学奖。 什么是PCR？原理、操作环境、目的、优点、提出者。 DNA半保留复制 体外（PCR扩增仪） 对目的基因的核苷酸序列进行大量复制。 可在短时间内大量扩增目的基因。 优点： 目的： 操作环境： 原理: 概念： 提出者： 苏云金杆菌 Bt基因 快速获得大量Bt基因 提取 PCR 模板： 体内DNA复制要点回顾 (1)条件 酶： 能量： (2)复制原则： 碱基互补配对原则 （保证复制的准确进行） DNA聚合酶 DNA解旋酶 复制分叉 子链 DNA模板链 DNA聚合酶 DNA模板链 子链 DNA DNA的两条链 原料： ATP DNA解旋酶 DNA聚合酶等 4种游离的脱氧核苷酸(A、T、G、C) 合成子链 解旋 形成新DNA (3)子链的延伸方向： 5'端→3'端,DNA聚合酶只 能从5'端向3'端延伸子链。 PCR的进行需要哪些条件？ 第一步：目的基因的筛选与获取 3.目的基因的获取 （3）利用PCR获取和扩增目的基因 体内DNA复制组分 在DNA复制中的作用 PCR中参与的组分 解旋酶 DNA母链 4种脱氧核苷酸 DNA聚合酶 引物 无需解旋酶，用高温(90℃以上)代替 DNA模板(含目的基因的DNA片段) 4种脱氧核苷酸(dNTP，提供原料和能量) 为反应提供相对稳定的pH环境。 一般要添加Mg2+，真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2+激活。 提供DNA复制的模板 合成DNA子链的原料 打开DNA双链 催化合成DNA子链 使DNA聚合酶能够从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸 耐高温的DNA聚合酶(Taq酶） 2种引物(分别与两条模板链结合) 缓冲液： 温度： 控制温度使DNA复制在体外反复进行。 条件: dATP 腺嘌呤脱氧核苷酸 dADP 腺苷（A) 脱氧 核糖 P P P ~ ~ OH H 1、在PCR过程中实际加入的为dNTP（即dATP、dGTP、dTTP、dCTP），既可作为合成DNA子链的原料，又可为DNA 的合成提供能量。 dNTP——脱氧核苷三磷酸 腺嘌呤 合作探究（议） 任务一：讨论利用PCR获取和扩增目的基因 DNA复制过程需要引物的原因： 引物定义： ①DNA聚合酶不能从头合成子链，只能从引物的3'端延伸DNA链。 ②引物为DNA聚合酶提供了游离的3′端，使DNA聚合酶从3′端延伸子链。 2、什么是引物？引物结合在模板链的那一端？DNA复制时为什么需要引物？ 引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。（长度通常为20-30个核苷酸）。 细胞内通常以RNA单链为引物，细胞外（PCR）一般以DNA单链为引物。 -3′ 5′- 3′- -5′ 子链延伸 -5′ 3′- 5′- -3′ 子链延伸 引物有2种，且只能结合在DNA母链的3’端作为复制起始点，使DNA聚合酶能够从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸。DNA复制时，子链延伸的方向是从5’→3’端。 结合位置： 合作探究（议） 任务一：讨论利用PCR获取和扩增目的基因 3、PCR扩增时至少需要___种引物，PCR扩增的前提是根据一段已知目的基因两端的核苷酸序列合成引物。PCR所需引物是依据________两端的核苷酸序列设计而成的，图1中引物A与引物B______（填“相同”或“不同”），其在PCR过程中_____（填“能”或“不能”）重复利用。 2 4、设计引物的要求：（或引物失效的原因） 图2是某同学设计的两组引物（只标注了部分碱基序列）都不合理，请分别说明理由。 ①第1组（2种引物）之间_____（能不能）发生碱基互补配对，原因是： ___________________________ . ②第2组（同种引物）之间不能发生碱基互补配对，原因是_____________________。 防止引物自身折叠 防止引物之间配对，导致引物不能与模板链结合 能，可以在引物的5’端添加不同限制酶识别序列，保证目的基因与载体链接. 不能 合作探究（议） 任务一：讨论利用PCR获取和扩增目的基因 不能 目的基因 不同 5、为使目的基因与载体连接，能否在引物中添加限制酶识别序列，如果可以加在哪一端？ 第一步：目的基因的筛选与获取 3.目的基因的获取 （3）利用PCR获取和扩增目的基因 PCR的大致过程。如何对产物进行鉴定？ 过程: 耐高温的DNA聚合酶(Taq酶） 4种脱氧核苷酸（DNTP） 引物 待扩增的DNA片段（模板） 5’ 5’ 变性 复性 延伸 温度上升到90℃以上，双链DNA解聚为单链 当温度下降到50℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。 温度上升72℃左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸在TaqDNA聚合酶作用下合成新DNA链。 注意：复性温度过高会破坏引物与模板碱基互补配对。 过低，会造成引物与模板结合位点增加，导致非特异性产物增加。 复性温度的设定与引物长度、碱基组成有关，当长度相同，但G-C含量高，需更高温度。 第一步：目的基因的筛选与获取 3.目的基因的获取 （3）利用PCR获取和扩增目的基因 过程: 90 50 72 ℃ 变性 3` 5` 5` 3` 第一轮循环：变性 ①变性：当温度超过90℃时，双链DNA解聚为单链。 注意：不需要解旋酶 90 50 72 ℃ 复性 第一轮循环：复性 ②复性：当温度下降到50℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。 注意：引物结合在模板链 端，引导子链从 方向复制。 3' 5'端→3'端 90 50 72 ℃ 延伸 第一轮循环：延伸 ③延伸：当温度上升到72℃左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。 注意：复性和延伸都是从子链 方向进行。 5'端→3'端 第一步：目的基因的筛选与获取 3.目的基因的获取 （3）利用PCR获取和扩增目的基因 过程: 90 50 72 ℃ 变性 第二轮循环：变性 第一轮循环的产物作为第二轮反应的模板，经过变性、复性和延伸三步产生第二轮的产物. 90 50 72 ℃ 复性 第二轮循环：复性 90 50 72 ℃ 延伸 第二轮循环：延伸 90 50 72 ℃ 变性 第三轮循环：变性 第二轮循环的产物作为第三轮反应的模板，经过变性、复性和延伸三步产生第三轮的产物； 90 50 72 ℃ 复性 第三轮循环：复性 90 50 72 ℃ 延伸 第三轮循环：延伸 视频：PCR PCR技术与DNA复制过程比较 比较项目 细胞内DNA复制 PCR技术 区别 解旋方式 解旋酶催化 DNA在高温下变性解旋 场所 主要在细胞核内 细胞外(主要在PCR扩增仪内) 酶 解旋酶、DNA聚合酶等 热稳定的DNA聚合酶（Taq 酶） 温度 细胞内温和条件 控制温度，需在不同温度下进行 结果 合成整个DNA分子 扩增特定的DNA片段或基因 联系 ①模板:均需要脱氧核苷酸双链作为模板 ②原料:均为四种脱氧核苷酸（dATP、dTTP、dGTP、dCTP） ③酶:均需DNA聚合酶 ④引物:都需要引物，使DNA聚合酶从引物开始进行互补链的合成 PCR的结果： 成 形式扩增（约为 ，其中n为扩增循环的次数） 指数 2n 第一步：目的基因的筛选与获取 3.目的基因的获取 （3）利用PCR获取和扩增目的基因 产物鉴定： 琼脂糖凝胶电泳 DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷，在电场的作用下，这些带电分子会向与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就叫电泳。 常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR的产物。 6、PCR技术获取目的基因时至少要经过几次循环才能从DNA分子中分离出目的基因？ 5’ 3’ 5’ 5’ 第一次循环 第二次循环 3’ 5’ 第三次循环 3’ 3’ 经过3次，可以产生两条单链等长的目的基因片段。 合作探究（议） 任务一：讨论利用PCR获取和扩增目的基因 一 PCR扩增DNA规律 复制次数 1 2 3 n DNA分子数 2 4 8 2n 含引物的DNA分子数 2 4 8 2n 含其中一种引物的DNA分子数 1＝21－1 3＝22－1 7＝23－1 2n－1 同时含两种引物的DNA分子数 0＝21－2 2＝22－2 6＝23－2 2n－2 共消耗引物的对数 1＝21－1 3＝22－1 7＝23－1 2n－1 脱氧核苷酸链等长的DNA分子数 0＝21－2 0＝22－4 2＝23－6 2n－2n 复制次数 1 2 3 n DNA分子数 2 4 8 2n 含引物的DNA分子数 2 4 8 2n 含其中一种引物的DNA分子数 1＝21－1 3＝22－1 7＝23－1 2n－1 同时含两种引物的DNA分子数 0＝21－2 2＝22－2 6＝23－2 2n－2 共消耗引物的对数 1＝21－1 3＝22－1 7＝23－1 2n－1 脱氧核苷酸链等长的DNA分子数 0＝21－2 0＝22－4 2＝23－6 2n－2n （1）如果循环n次，DNA分子的数量________。 （2）子代DNA分子中两条链等长数目为_________个，两条链不等长数目为_______个 （4）子代DNA分子中含引物的DNA数目为____，含引物A（或B）的DNA数目为____个，同时含两种引物的DNA数目是________。 （5）复制过程中共需引物________对，________个。第n次复制需要引物____个. 2n-2n 2n 2n-1 2n＋1-2 2n 2n 2n－2 2n－1 2n 合作探究（议） 任务一：讨论利用PCR获取和扩增目的基因 7.完成相关计算 8、用PCR可以扩增mRNA吗？ mRNA不可以直接扩增，需要将它逆转录成cDNA再进行扩增。 ①逆转录酶以RNA为模板合成一条与RNA互补的DNA链，形成RNA-DNA杂交分子； ②核酸酶H降解RNA-DNA杂交分子中的RNA链，使之变成单链DNA； ③以单链DNA为模板，在DNA聚合酶的作用下合成另一条互补的DNA链，形成双链DNA分子，即cDNA 合作探究（议） 任务一：讨论利用PCR获取和扩增目的基因 获取了足够量的目的基因后，能直接把目的基因导入受体细胞吗？ 游离的DNA片段进入受体细胞，一般会直接被分解。就算可以进行转录和翻译成蛋白质，游离的DNA片段也无法随着细胞分裂进行复制，导致子代细胞不再含有目的基因。 二、基因表达载体的构建 ---基因工程的核心 目的： ①让基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代; ②使目的基因能够表达和发挥作用。 组成： ①启动子 本质：有特殊序列结构的DNA片段 位置：基因的上游 功能：RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA。 ③终止子： 本质：有特殊序列结构的DNA片段 位置：基因的下游 功能：终止转录 ④标记基因 ⑤复制原点 ②目的基因 DNA复制的起始位点 能控制表达所需要的特殊性状 便于重组DNA分子的筛选和鉴定。 5‘ 3‘ 3‘ 5‘ Bt 基因 （目的基因） PCR（设计引物时，在5’端加上酶切位点） Bt 基因 EcoR Ⅰ酶切位点 EcoR Ⅰ酶切位点 质粒 EcoR Ⅰ 酶切位点 DNA连接酶 重组DNA分子 基因表达载体构建图示 载体 （质粒） DNA分子 （含目的基因） 同一种限制酶处理 带有黏性末端或平末端的切口 带有相同黏性末端或平末端的目的基因片段 DNA连接酶 重组DNA分子（重组质粒） 过程： 二、基因表达载体的构建 ---基因工程的核心 载体 基因表达载体 ①用一定的限制酶切割载体，使其出现一个切口。 ②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片段。 ③用DNA连接酶将切下的Bt基因片段拼接到载体的切口处，形成了一个重组DNA分子。 项目 启动子 终止子 起始密码子 终止密码子 本质 位置 功能 有特殊序列结构的DNA片段 有特殊序列结构的DNA片段 mRNA上3个相邻碱基 mRNA上3个相邻碱基 RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA 使转录在所需要的地方停下来 翻译的起始信号(编码氨基酸) 翻译的结束信号(一般不编码氨基酸) 启动子、终止子、起始密码子、终止密码子对比 目的基因上游 目的基因下游 mRNA首端 mRNA尾端 载体 目的基因 自连 片段间的连接 目的基因自连 质粒自连 目的基因与质粒连接 目的基因与目的基因连接 质粒与质粒连接 正向连接 反向连接 1 1’ 2 2’ 1 2 2’ 1’ 2 2’ 1’ 1 1、使用一种DNA限制酶进行切割，共有几种连接情况? 合作探究（议） 任务二：基因表达载体的构建 -G -CTTAA GATCT- A- AATTC- G- 2、如何防止目的基因和质粒的自身环化以及目的基因的反向连接？ 选择2种不同的限制酶同时对目的基因和质粒切割，减少自连情况出现。 -A -TCTAG 载体 合作探究（议） 任务二：基因表达载体的构建 启动子下游和终止子上游。因为只有插入在启动子和终止子之间，目的基因才可以正常表达。 3、载体和表达载体相同吗？构建基因表达载体时目的基因插入的位置应该在哪里？为什么？ 标记基因 启动子 插入目的基因 终止子 复制原点 限制酶切割位点 载体≠表达载体：二者都有标记基因和复制原点，表达载体在载体基础上增加了目的基因、启动子、终止子三部分结构。 诱导型启动子 作用 激活或抑制目的基因表达 诱导型启动子： 诱导物 合作探究（议） 任务二：基因表达载体的构建 4、请结合下图，回答问题： ①构建基因表达载体时，能否用SmaⅠ限制酶切割质粒？为什么？ 不能，因为SmaⅠ切割会破坏质粒的抗生素抗性基因。 ②只使用EcoRⅠ分别切割质粒和外源DNA，能否构建基因表达载体？如果能有何弊端？ 能 ①质粒、目的基因发生自身环化； ②质粒与目的基因会发生反向连接。 ③与只使用EcoRⅠ相比较，使用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点是什么？ ①可以防止质粒、目的基因的自身环化连接； ②还可以防止目的基因与载体的反向连接。 合作探究（议） 任务二：基因表达载体的构建 5、 限制酶的选择遵循什么原则？ 所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中不选择________。 ①不破坏目的基因原则：如图甲中可选择_______，而不选择________。 ②保留标记基因、启动子、终止子、复制原点原则： 通常选择与切割目的基因相同的限制酶切割质粒，如图中_________； 为避免目的基因和质粒自身环化和随意连接（或为了保证目的基因和质粒发生定向连接）可选择________________两种不同的限制酶分别切割目的基因和质粒。 ③确保出现相同黏性末端原则： PstⅠ SmaⅠ SmaⅠ PstⅠ PstⅠ和EcoRⅠ 合作探究（议） 任务二：基因表达载体的构建 课后练习（检） 1、判断正误 （1）DNA复制过程中双螺旋结构全部解旋后，开始进行DNA 的复制( ) （2）复制时只需要DNA聚合酶的催化。（ ） （3）PCR 过程使用的DNA聚合酶的特点是耐高温( ) （4）PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应( ) （5）PCR 扩增技术中，需用解旋酶使双链DNA解聚( ) （6）基因工程操作程序的核心步骤是目的基因的获取( ) （7）基因表达载体中含有启动子和终止密码子( ) （8）标记基因不一定是抗生素抗性基因( ) 2、下列关于PCR技术的叙述，正确的是(　　) A.PCR技术建立在对扩增的目的基因序列完全已知的基础上 B.该技术需要解旋酶和耐高温的DNA聚合酶 C.该技术需要一对特异性的引物，要求一对引物的序列是互补的 D.该技术应用DNA半保留复制原理，也需要模板、原料、能量、酶等条件 × × √ × × × × √ D 3.下列有关体内DNA复制与PCR技术比较的叙述，错误的是( ) A.二者子链的延伸方向相同，均为5′端→3′端 B.二者均需要解旋酶破坏氢键来实现解旋 C.体内DNA复制需要能量，PCR反应也需要能量 D.二者遵循的碱基互补配对原则相同 B 4.下图表示利用PCR技术扩增目的基因的部分过程，其原理与细胞内DNA复制类似。下列叙述错误的是( ) A.耐高温的DNA聚合酶总将游离的脱氧核苷酸连接到3′端 B.在第三轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段 C.引物之间或引物自身发生碱基互补配对，则不能有效扩增目的基因 D.从理论上推测，第三轮循环产物中含有引物A的DNA片段占3/4 D 课后练习（检） 5.用PCR扩增下面的DNA片段： 5′GACCTGTGGAAGC……CATACGGGATTG3′ 3′CTGGACACCTTCG……GTATGCCCTAAC5′ 供选择的引物有：①5′GACCTGTGGAAGC3′ ②5′CATACGGGATTG3′ ③5′GTATGCCCTAAC3′④5′CAATCCCGTATG3′共四种，应选择(　　) A．①②  B．②③  C．③④  D．①④ 6、科学家利用质粒(如图)成功构建了蛛丝蛋白基因的重组质粒，并在家蚕丝腺细胞中获得大量蛛丝蛋白。下列有关说法错误的是(　　) A.为防止目的基因自身环化，可以用限制酶XbaⅠ和SacⅠ来切割目的基因 B.启动子是DNA聚合酶的识别和结合部位，可以驱动遗传信息的转录 C.构建基因表达载体时选用蚕丝蛋白基因的启动子利于基因在家蚕丝腺细胞中表达 D.基因表达载体中的标记基因可以用来鉴别与选择含有蛛丝蛋白基因的受体细胞 课后练习（检） D B 7、图甲、乙中的箭头表示三种限制性内切核酸酶的酶切位点，AmpR表示氨苄青霉素抗性基因，neo表示新霉素抗性基因。下列叙述不正确的是（ ） A.在构建重组质粒时，可用PstⅠ和Hind Ⅲ 切割质粒和外源DNA B.在酶切过程中，不能破坏质粒中全部的标记基因 C.若只用PstⅠ处理质粒和外源DNA分子片段，无法避免自身环化和反向连接 D.导入重组质粒的大肠杆菌可以在含氨苄青霉素的培养基中生长 课后练习（检） 8、如图甲、乙中标注了相关限制酶的酶切位点，下列关于培育转基因大肠杆菌的叙述，错误的是（ ） A.若通过PCR技术提取该目的基因应 　该选用引物甲和引物丙 B.图1中的质粒用BclⅠ切割后，含有 　2个游离的磷酸基团 C.构建基因表达载体时为了防止目的 　基因和质粒的自身环化，可以选用 BamHⅠ和HindⅢ剪切 D.在导入目的基因的受体细胞中，四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因不能同时表达 C D A.NdeⅠ和BamHⅠ B.NdeⅠ和XbaⅠ C.XbaⅠ和BamHⅠ D.EcoRⅠ和KpnⅠ 如图为某质粒限制酶酶切图谱。某基因不含图中限制酶识别序列，为使该基因与该质粒构建重组质粒，切割目的基因和质粒时应该选择哪两种酶( ) A 课后练习（检） 9、如图是利用基因工程技术生产可食用疫苗的部分过程，其中Pst Ⅰ、Sma Ⅰ、EcoR Ⅰ和Apa Ⅰ为四种限制性内切核酸酶。下列说法正确的是______________。 ①图示过程需要的工具只有限制酶和载体 ②限制酶识别的核苷酸序列和切割位点是特定的 ③图中的质粒只能来自原核细胞 ④限制酶作用于双链DNA中的氢键，将其断开 ⑤需要用限制酶Pst Ⅰ和EcoR Ⅰ来切割质粒 ⑥表达载体中的卡那霉素抗性基因在受体细胞中能复制 ⑦表达载体中抗原基因的终止子位于抗青霉素基因的下游 ⑧表达载体中目的基因的上游有启动子 ②⑤⑥⑧ 10．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解链为单链的条件是________________。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反应中不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是_______________________________________。 (3)含有限制酶的细胞中通常还具有相应的甲基化酶，这两种酶对DNA分子有相同的作用序列，但具有不同的催化功能。甲基化酶可以对DNA序列进行修饰，使限制酶不能对这一序列进行识别和切割。含有某种限制酶的细胞，可以利用限制酶切割外源DNA，但不破坏细胞自身的DNA，其原因可能有：①______________________________________ ②_________________________________________。 (4)利用PCR扩增目的基因的过程由高温变性(90 ℃以上)、低温复性(50 ℃左右)、适温延伸(72 ℃左右)三个步骤构成一个循环，为使得DNA聚合酶能够重复利用，选用的酶应在_________________处理后仍然具备催化活性。 课后练习（检） 解旋酶 加热至90℃以上 氢键 大肠杆菌的DNA聚合酶在高温下会失活 细胞自身DNA分子没有限制酶的识别序列 甲基化酶对细胞的DNA分子进行修饰 90℃以上高温 11.某质粒上有SalⅠ、HindⅢ、BamHⅠ三种限制酶切割位点，同时还含有四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因。利用此质粒获得转基因抗盐烟草的过程如图1所示，请回答下列问题： (1)将抗盐基因导入烟草细胞内，使烟草植株产生抗盐性状，这种新性状(变异性状)的来源属于_______________。 (2)如果将抗盐基因直接导入烟草细胞，一般情况下，烟草不会具有抗盐特性，原因是抗盐基因在烟草细胞中不能______，也不能__________________________。 (3)在构建重组质粒时，应选用__________________ 两种酶对质粒和含抗盐基因的DNA进行切割，以保证重组DNA序列的唯一性。 (4)如图2表示运用影印培养法(使一系列培养皿的相同位置上能出现相同菌落的一种接种培养方法)检测基因表达载体是否导入了农杆菌。 培养基除了含有细菌生长繁殖必需的成分外，培养基A和培养基B分别还含有____________、_________。从检测筛选的结果分析，含有目的基因的是______(填图2中的数字)菌落中的细菌。 课后练习（检） 基因重组 复制 表达（合成抗盐基因的mRNA） HindⅢ和SalⅠ 氨苄青霉素 四环素 4、6 课后练习（检） 12. 八氢番茄红素合酶(其基因用psy表示)和胡萝卜素脱饱和酶(其基因用crtl表示)参与β-胡萝卜素的合成。pmi为磷酸甘露醇异构酶基因，它编码的蛋白质可使细胞在特殊培养基上生长。科学家将psy和crtl基因转入水稻，使水稻胚乳中富含β-胡萝卜素，由此生产出的大米称为 “黄金大米”。请根据以上信息回答下列问题。 （1）科学家在培育“黄金大米”时，将ctrⅠ和psy基因导入含pmi基因的质粒中，构建了质粒pSYN12424。该项研究的目的基因是__________________，标记基因是________________，质粒pSYN12424的作用是_________________________。 （2）在构建质粒载体时，目的基因序列中能否含有用到的限制酶的识别序列？ 为什么？ ctrⅠ基因和psy基因 pmi基因 将目的基因送入水稻细胞 若目的基因序列中含有用到的限制酶的识别序列，则可能被切断。 视频：PCR之歌 Lavf58.33.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$