基因工程的基本操作程序【学习要求】1简述基因工程的原理及技术分析基因工程研究的理论基础2简述基因工程基本操作程序的四个步骤3说出目的基因的获得、运载体的构建、目的基因的导入与检测等常用的方法及其基本原理【自主学习】基因工程也叫做基因拼接技术、重组DNA技术，是指在体外通过人工“剪切”和拼接等方法，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞并使重组基因在受体细胞内表达。基因工程的诞生和发展大约经过了三个时期：1973-1976为开始期；1977-1981为发展期；1982年以后为迅猛发展和实际应用期。1973年，科恩和博耶实验获得重组质粒，重组DNA技术由此诞生。不久，有科学家将真核生物非洲爪蟾的基因导入大肠杆菌，使大肠杆菌产生了非洲爪蟾的信 使RNA（mRNA），表明真核生物的基因可以在原核生物中得到表达。1974-1976年，美国、日本、西欧等分别制定不同的安全条例。1977年，美国科学家使生长激素抑制素基因在大肠中表达成功。1978年，人胰岛素在大肠杆菌中成功合成。1979年，人生长激素基因在大肠杆菌中得以表达。1980年，人干扰素基因在大肠杆菌中成功表达。1982年，美国科学家帕米特培育成功带有大鼠生物激素基因的巨型小鼠，表明外源基因可以转入 动物的受精卵基因组中并可以在受精卵发育成的新个体中表现出外源基因所决定的性状态 。1基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：（1）_（2）_（3）_（4）_2目的基因的获取实施基因工程的第一步（1）目的基因的含义：主要指_（2）目的基因的获取途径：从基因文库中获取目的基因（从自然界中已有的物种中分离出来）基因文库：部分基因文库：基因组文库：cDNA文库利用PCR（聚合酶链式反应）技术扩增原理： DNA双链 的原理，将基因的核苷酸不断地加以复制，使其数量呈 方式 增加。大致过程：3基因表达载体的构建（制备重组DNA分子）基因工程的核心（1）构建目的：_（2）基因表达载体的组成（构建零件）及其作用（图解）结构名称存在部位作用启动子终止子标记基因目的基因4目的基因导入受体细胞(转化受体细胞)(1)转化：(2)转化方法：导入植物细胞的方法导入动物细胞的方法导入微生物细胞的方法5目的基因的检测与鉴定（1）分子水平的检测（筛选出获得目的基因的受体细胞）检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因（目的基因能否在真核生物中稳定遗传）DNA分子杂交技术检测目的基因是否转录出mRNA（目的基因是否发挥功能）检测目的基因是否翻译成蛋白质（2）个体生物学水平的鉴定（培养受体细胞、诱导目的基因表达、分离目的基因表达产物）【巩固练习】1、下列有关基因工程操作顺序的组合中，正确的一组是（ ）目的基因的检测与表达 目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞 目的基因的提取A、 B、 C、 D、2、下列属于基因运载体所必须具有的条件是（ ）具有某些标记基因 具有环状的DNA分子能够在宿主细胞中复制 具有多个限制性内切酶A、 B、 C、 D、3、现在人们已经实现了分子水平上遗传物质的人工重组，下列实例中属于分子水平人工重组的项目是（ ）A 器官克隆 B能产生抗体的小鼠脾细胞与骨髓瘤细胞的融合细胞C人类基因组计划 D将人的1抗胰蛋白酶基因导入到羊的DNA分子中4基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述不正确的是（ ）A常用相同的限制性内切酶处理目的基因和质粒BDNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶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5应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达到检测疾病的目的。这里的基因探针是指（ ）A人工合成的免疫球蛋白的DNA分子 B人工合成的苯丙氨酸羟化酶的DNA分子C用放射性同位素或荧光分子等标记的蛋白质分子D用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子6下列关于基因工程的叙述，正确的是（ ）A、转基因棉花是否具有抗虫特性是通过检测棉花对抗生素抗性来确定的B、抗虫棉的抗虫基因可避过花粉传递至近缘作物，从而造成基因污染C、通常用一种限制性内切酶处理目的的基因DNA，用另一种处理运载体DNAD、为育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体7科学家运用基因工程，让羊合成并分泌人的抗体，下列叙述中正确的说法有：这样导致了羊的定向变异 DNA连接酶连接了黏性末端的碱基蛋白质中的氨基酸序列可以为合成目的基因提供资料受精卵是理想的受体细胞 该羊的产生要用核移植技术该羊的产生要用胚胎移植的技术（ ）A B C D 8生物繁殖的本质是基因复制，人类正利用这一点进行基因工程，从而产生了基因污染。基因污染是指在天然的生物物种基因中掺进了人工重组的基因，这些外来基因可随被污染生物的繁殖得到增殖，再随被污染生物的传播而发生扩散。根据以上叙述，下列对基因污染产生的原因表述不正确的一项是 （ ）A基因工程间接导致了基因污染B基因工程是通过染色体重组发生基因交换，从而获得生物的新性状C基因工程对生物体作强制移植，完全打破了物种原有的屏障，破坏了生物原有的基因D人类在发展基因工程作物时，没有充分考虑并进行对生物和环境影响的研究9（多选）人们利用基因工程的方法，用大肠杆菌生产人胰岛素，这一过程涉及到A用适当的酶对胰岛素基因与运载体进行切割并连接B把重组后的DNA分子导入受体细菌内进行扩增C检测重组DNA分子是否导入受体细菌内并表达出性状D筛选出能产生胰岛素的工程菌10基因工程又叫基因拼接技术。(1)在该技术中，用人工合成方法获得目的基因的途径之一是：以目的基因转录的 为模板， 成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成 。(2)基因工程中常用的受体细胞有细菌、真菌 。(3)假设以大肠杆菌质粒作为运载体，并以同一种限制性内切酶切割运载体与且的基因，将切割后的运载体与目的基因片段混合，并加入DNA连接酶。连接产物至少有 种环状DNA分子，它们分别是 。11、聚合酶链式反应(PCR)是生物学家在实验室以少量样品制备大量DNA的生化技术，反应系统中包括微量样品基因、DNA聚合酶、引物、4种脱氧核甘酸等。反应中新合成的DNA又可作为下一轮循环反应的模板，其过程如图所示：（1）为什么通过此反应产生的DNA与样品完全一样? 。(2)每次此循环反应完成时产生两分子DNA，如果该DNA样品有1000个脱氧核苷酸，已知它的一条单链上碱基A：G：T：C1：2：3：4，则五次循环后将产生多少个DNA？ ，需要胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目至少是_个。(3)指出此过程与转录过程的三个不同点： ；_；_。121979年，科学家将动物体内的能够产生胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组并且在大肠杆菌中表达成功。如下图，请回答：（1）图中表示的是采用 合成基因的方法获得 基因的过程。（2）图中DNA是以 为模板， 形成单链DNA，在酶的作用下，合成双链DNA，从而获得所需要的基因。（3）图中代表的是 ，在它的作用下将质粒（ DNA）切出 末端。（4）图中代表 DNA含 。（5）图中表示将 。表示 DNA随大肠杆菌的繁殖而进行 。（6） DNA分子进入受体细胞后（大肠杆菌），受体细胞必须表现出 ，才能说明 完成了表达过程。（7）如果受体细胞为真核细胞,则该目的基因在遗传时是否遵循核遗传规律?说明原因。基因工程的基本操作程序2007-12-10参考答案1-8910 (1)信使RNA(mRNA)逆转录(反转录) 双链DNA(目的基因) (2)动植物细胞 (3)3 运载体自连的、目的基因片段自连的、运载体与目的基因片段相连的环状DNA分子11、 (1)新产生的DNA是以样品DNA为模板合成的 (2)32 6200 (3)复制时分别以DNA的两条单链为模板，转录时以DNA的一条单链为模板：所用的原料单位不同；（催化反应的酶不同等）。12（1）人工、目的 （2）信使RNA，反转录 （3）用一定的限制酶切割质粒，环状黏性 （4）重组，胰岛素目的基因 （5）目的基因导入大肠杆菌细肌中，体外重组，复制 （6）重组，特定性状，目的基因 （7）不遵循，因为质粒存在于细胞质中，在遗传时，遵循细胞质遗传。基因工程的基本操作程序2007-12-10参考答案1-8910 (1)信使RNA(mRNA)逆转录(反转录) 双链DNA(目的基因) (2)动植物细胞 (3)3 运载体自连的、目的基因片段自连的、运载体与目的基因片段相连的环状DNA分子11、 (1)新产生的DNA是以样品DNA为模板合成的 (2)32 6200 (3)复制时分别以DNA的两条单链为模板，转录时以DNA的一条单链为模板：所