基因工程概述 同步课件(苏教版选修3)

第一节基因工程概述课程 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 1．简述基因工程的诞生2．简述基因工程的原理及技术课标解读1．简述基因工程的概念含义2．简述基因工程诞生历程3．认同基因工程的诞生和发展离不开理论突破和技术创新4．简述基因工程的原理5．说出DNA重组技术的基本工具及其作用、特点6．简述基因工程基本操作程序以及各步骤的一般方法、原理7．模拟重组DNA分子的操作过程基因工程是指在____通过人工“____”和“____”等方法，对生物的基因进行的____和重新组合，然后____受体细胞并使重组基因在受体细胞中____，产生人类需要的________的技术，又称为_________技术。基因工程是在_____水平上操作、改变生物的________的技术，包括基因的____、体外_________以及在受体细胞内的____和____等过程。基因工程的诞生和发展1．基因工程的概念体外拼接改造导入表达基因产物重组DNA遗传性状分离重组转移复制表达剪切基因(1)艾弗里：证明了_____是遗传物质。(2)沃森和克里克：阐明了_______________结构。(3)尼伦贝格等破译了_________。(1)酶：_______________酶、_________酶和_______酶。(2)载体：_____等。(1)1973～1976年为_____期1973年，美国科学家____等将两种不同来源的DNA分子进行体外重组，并首次实现了在大肠杆菌中的表达，创立了_____________的新技术——基因工程。2．理论铺垫3．工具基础4．发展阶段及其主要实验DNADNA分子双螺旋遗传密码限制性核酸内切DNA连接逆转录质粒定向改造生物开始科恩(2)1977～1981年为_____期①1977年美国科学家使得___________________在大肠杆菌中成功表达；②1978年，_________在大肠杆菌中成功合成；③1979年，___________基因在大肠杆菌中得以表达；④1980年，_________基因在大肠杆菌中成功表达。(3)1982年以后为_________和_________期1982年，美国科学家帕米特等培育出_____小鼠。这一实验被认为是基因工程发展史上的一个_______。基因工程的原理是什么？提示基因重组。基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和实施的，因此又叫做DNA重组技术或基因拼接技术。[思维激活1]发展生长激素抑制素基因人胰岛素人生长激素人干扰素迅猛发展实际应用巨型里程碑(1)细胞生物的遗传物质都是DNA，它们都是以4种脱氧核苷酸为基本单位构成的规则双螺旋结构。(2)所有生物共用一套密码子。(3)生物的遗传都遵循中心法则。(1)克服远缘杂交不亲和的障碍。(2)目的性强，能定向地改造生物的遗传性状。1．理论基础2．优点名师点津基因工程的理解基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平基本过程剪切→拼接→导入→表达结　果人类需要的生物类型和生物产品下列有关基因工程的叙述，正确的是(　　)。A．基因工程是细胞水平上的生物工程B．基因工程的目的是获得目的基因表达的蛋白质产物C．基因工程产生的变异属于人工诱变D．基因工程育种的优点之一是定向地使生物产生可遗传的变异解析　基因工程是在生物体外，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，然后导入受体细胞内并使之表达，产生出人类所需要的基因产物，可定向改造生物的遗传性状。 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 　D【巩固1】(1)功能①每种限制酶只能识别特定的_______序列。②在合适的条件下使每条链_________的2个核苷酸之间的___________断开，从而切割DNA分子。从功能上看限制性核酸内切酶具有什么特点？提示特异性，即只能识别特定的核苷酸序列，并在每条链的特定部位切割DNA分子。基因工程的工具——酶与载体[思维激活2]1．限制性核酸内切酶——“___________”核苷酸特定部位磷酸二酯键分子手术刀(2)切割方式①错位切，形成_____末端。②平切，形成_____末端。功能：能把DNA这把“梯子”的_________处连接起来。DNA连接酶能把DNA的“扶手断口”处连接起来，本质是形成哪种化学键？提示磷酸二酯键。[思维激活3]黏性平口分子针线扶手断口2．DNA连接酶——“_________”(1)常用的载体有_____、_______以及一些____________。(2)_____是最早应用的载体，它是细菌细胞中的一种很小的____________。(3)最简单的质粒载体必须包括三个部分①复制区，含有_________。②_________基因，主要是抗性基因，可用于____和____重组DNA分子。③_____基因(外源基因)插入位点，即_______________酶的切割位点，便于外源DNA分子的插入。3．_____——运载工具(“分子运输车”)载体质粒噬菌体动、植物病毒环状DNA分子复制原点遗传标记鉴定筛选目的限制性核酸内切质粒限制性核酸内切酶(1)来源主要是从原核生物(如细菌)中分离纯化而来的一类酶。(2)种类约4000种。(3)作用实质限制性核酸内切酶切割过程实质上是使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。如图1和图2：1．图1双链DNA结构和磷酸二酯键位置图2限制性核酸内切酶切割DNA分子示意图(4)酶切方式与结果按照切割方式的不同，可分为错位切和平切两种，依次形成黏性末端和平口末端。①错位切与黏性末端：限制性核酸内切酶在识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开形成黏性末端，如图所示。②平切与平口末端：限制性核酸内切酶在识别序列的中心轴线处切开形成平口末端，如图所示。名师点津(1)限制性核酸内切酶切割断裂的是磷酸二酯键，而不是氢键。(2)将一个基因从DNA分子上切割下来，形成2个切口，可同时产生4个黏性末端或平口末端。(3)由于限制性核酸内切酶的专一性，所以用同一种限制性核酸内切酶切割不同的DNA分子产生的黏性末端的碱基互补配对，可以连接在一起形成重组DNA分子。(1)作用实质：将两个DNA分子“缝合”起来，恢复被限制性核酸内切酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键(如下图)。2．DNA连接酶(2)限制性核酸内切酶与DNA连接酶的关系名师点津氢键的断裂与重新形成均与限制性核酸内切酶和DNA连接酶无关。(3)DNA连接酶与DNA聚合酶的比较DNA连接酶DNA聚合酶作用实质都是催化两个核苷酸之间形成磷酸二酯键是否需模板不需要需要连接DNA链双链单链作用过程在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键将单个核苷酸加到已存在的核苷酸链片段的3′端上，形成磷酸二酯键作用结果将两个DNA片段连接成重组DNA分子合成新的DNA分子联系DNA连接酶和DNA聚合酶都是催化DNA链之间磷酸二酯键的形成，但不催化氢键的形成知识拓展常用的DNA连接酶E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶来源：大肠杆菌作用：使黏性末端之间连接来源：T4噬菌体作用：既能连接黏性末端也能连接平口末端，但后者效率较低(1)使用载体的目的①作为运载工具，将目的基因导入到受体细胞中去。②使目的基因在受体细胞内能够表达和发挥作用。(2)基因的载体必须具备的条件①在宿主细胞中能稳定保存并能大量复制。②有多个限制酶的单一切点，可适于多种限制性核酸内切酶切割，以便与多种外源基因连接，又可防止丢失某些片段。③有一定的标记基因，便于鉴定和筛选。3．载体(3)载体的种类：质粒、噬菌体以及某些动、植物病毒。(4)基因工程中最常用的载体——质粒①分布：许多细菌和某些酵母菌的细胞质中。②结构：裸露、结构简单的、能自我复制的小型环状DNA分子，其中含有复制原点、目的基因插入位点(即限制性核酸内切酶切割位点)、遗传标记基因(如抗生素的抗性基因)。大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌等细菌中都有质粒。它存在于细菌的细胞质中，上面一般含几个到几百个基因，控制着细菌的抗药性、固氮、抗生素合成等性状。由于土壤农杆菌很容易感染植物细胞，使细胞生有瘤状物，所以科学家培育转基因植物时，常用土壤农杆菌中的质粒做载体。名师点津一般来说，天然质粒往往不能满足人类的所有要求，因此人们根据不同的目的和需要，对某些天然的质粒进行人工改建，如大肠杆菌pBR322质粒(教材P15)。下列有关基因工程中限制性核酸内切酶的描述，错误的是(　　)。A．一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B．限制性核酸内切酶的活性受温度的影响C．限制性核酸内切酶能识别和切割RNAD．限制性核酸内切酶可从原核生物中提取解析　基因的分子手术刀是限制性核酸内切酶，主要存在于微生物中。一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并能在特定的位点切割DNA分子。酶的活性会受到温度、pH等的影响。答案　C【巩固2】下列关于DNA连接酶作用的叙述，正确的是(　　)。A．将单个核苷酸加到某DNA片段末端，可形成磷酸二酯键B．连接两条DNA链上碱基之间的氢键C．将断开的两个DNA片段的骨架连接起来；重新形成磷酸二酯键D．只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，而不能将双链DNA片段平口末端之间进行连接解析　DNA连接酶的功能是催化两个双链DNA分子片段之间的磷酸二酯键的形成，从而将两个DNA分子连接起来；有的DNA连接酶既能连接黏性末端，也能连接平口末端。答案　C【巩固3】以原核生物细胞(如大肠杆菌)为重组DNA表达体的基因工程的“施工”过程主要是：____________―→________________―→____________―→__________________________―→___________________________________。基因工程的_____虽然不变，但随着_________和________的不同，基因工程的“施工”步骤也不完全相同。例如，利用基因工程培育贮藏性能优良的抗软化番茄新品种与用大肠杆菌生产目的蛋白的方法步骤便有所不同。基因工程的一般过程与技术1．基因工程的一般过程2．获取目的基因制备重组DNA分子转化受体细胞筛选获得目的基因的受体细胞培养受体细胞并实现目的基因功能表达原理研究目标研究对象(1)目的基因主要是指编码蛋白质的结构基因，例如，与生物抗逆性相关的基因、与优良品质相关的基因、与生物药物和保健品相关的基因、与毒物降解相关的基因以及与工业所用酶相关的基因等。目的基因可以从自然界中已有的物种中分离出来，也可以用人工的方法合成。(2)获取目的基因①从基因文库中获取目的基因：用多种限制性核酸内切酶或者机械的方法，将某种生物的细胞DNA切成不同片段，并把所有片段随机地分别连接到用同种限制性核酸内切酶切过的基因载体上，然后分别转移到适当受体细胞如细菌中，通过1．目的基因的获取细胞增殖而构成各个片段的无性繁殖系。如果所制备的克隆数目已多到可把某种生物的全部基因都包含在内时，这一组克隆就成为该种生物的基因文库。用DNA探针从基因文库中准确提取目的基因：由于DNA双链的核苷酸顺序是彼此互补的，当DNA分子杂交时，首先将双链DNA加热或提高pH，使双链解开(这一过程称变性，相反的过程称为复性)，根据所需基因的核苷酸顺序制成一段与之互补的核苷酸短链，并用同位素标记，即成为探针。用这一探针探查基因文库中已经变性的DNA片段，如果有一个DNA片段能和探针片段互补结合而成双链(分子杂交)，这一片段就含有所需要的基因。②用人工合成目的基因的方法主要有两条途径：一条途径是以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需要的基因，称为反转录法；另一条途径是根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通过化学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因，称为化学合成法。真核细胞的基因编码区含有不能表达的内含子，因此，不能直接用于基因的扩增和表达。获取真核细胞中的目的基因时，一般用人工合成的方法。a．反转录法过程：优点：专一性强，目的基因不含内含子。缺点：操作过程麻烦，mRNA生存时间短，技术要求高。b．化学合成法过程：优点：专一性强，目的基因不含内含子，可合成自然界不存在的新基因。缺点：目前，对于许多复杂的、尚不知道核苷酸序列的基因不能用此法合成。基因的结构基因结构包括编码区和非编码区两部分，编码区即为指导合成蛋白质的区域。原核细胞中的基因结构：编码区是连续的(如图)，也就是说编码区转录后形成一条mRNA，然后直接翻译成蛋白质。【深化拓展】真核细胞中的基因结构：编码区是不连续的，包括内含子和外显子。内含子是位于基因编码区中的不编码蛋白质的DNA片段，外显子是位于基因编码区中可以编码蛋白质的DNA片段(如图)。③通过PCR技术扩增目的基因。名师点津聚合酶链式反应技术(PCR技术)(1)概念：在生物体外通过酶促反应有选择地大量扩增目的基因或序列的技术。(2)原理：DNA的半保留复制。(3)条件：引物、模板——目的基因、原料——四种脱氧核苷酸(即dCTP、dATP、dGTP、dTTP)、耐高温的DNA聚合酶(Taq酶)等。降温到55~60℃，引物与单链相应互补序列结合加热到70~75℃，在热稳定的DNA聚合酶（Taq酶）的作用下进行延伸(4)过程变性：加热到90～95℃，DNA受热变性后解旋为单链复性(退火)延伸(5)结果：目的基因以2n的方式呈指数式大量扩增。(6)PCR技术扩增目的基因与DNA复制的比较PCR技术DNA复制相同点原理碱基互补配对原料四种脱氧核苷酸条件模板、ATP、酶不同点解旋方式DNA在高温下变性解旋解旋酶催化场所体外如PCR仪中主要在细胞核内酶热稳定的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(1)构建基因表达载体的目的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使目的基因能够表达和发挥作用。(2)重组DNA分子的组成(基因表达载体的组成)2.制备重组DNA分子——基因表达载体的构建①目的基因②启动子：位于目的基因的首端，是转录开始的地方。③终止子：位于目的基因的尾端，使转录停止的部位。④标记基因：用于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受体细胞筛选出来，常为抗生素抗性基因。(3)制备过程目的基因与载体结合的过程，实质上是不同来源的DNA重新组合的过程。其基本过程如下(以质粒作为载体)：(1)转化的定义转化是指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。(2)转化方法根据受体和载体的类型不同，所采用的导入方法也不同。目前经常使用的目的基因导入方法有：花粉管通道法、氯化钙法、农杆菌介导的遗传转化法、基因枪法及电击法、聚乙二醇(PEG)法等。〈1〉将目的基因导入植物细胞①常用的受体细胞：植物的受精卵或者体细胞。3．转化和转化的方法②常用方法a．农杆菌转化法农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，能在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物，而对大多数单子叶植物没有感染的能力。当植物体受到损伤时，伤口处的细胞会分泌大量的酚类化合物，吸引农杆菌移向这些细胞，这时农杆菌中的Ti质粒上的T­DNA(可转移的DNA)可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体DNA上。根据农杆菌的这种特点，如果将目的基因插入到Ti质粒的T­DNA上，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因进入植物细胞，并将其插入到植物细胞中的染色体DNA上，使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。b．基因枪法又叫微弹轰击法将目的基因包裹在微小的金粉粒子或钨粉粒子表面，然后将微粒用基因枪高速射入到受体细胞或组织中。c．花粉管通道法在授粉前后，将含目的基因的溶液滴加在柱头上，或用含目的基因的溶液处理花粉粒，让花粉粒吸入目的基因，然后授粉，这样利用花粉管作为通道即可导入外源基因，实现基因的遗传转化。此法所用的外源基因可以是单纯的目的基因、含目的基因的载体，甚至是含目的基因的DNA。此法利用了植物的自然生殖过程，省去了组织培养阶段，既简单经济，又快捷实用，原则上适用于任何开花植物。〈2〉将目的基因导入动物细胞显微注射技术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。显微注射技术是用口径为1μm的DNA注射器，将大量的浓度在1～3μg/mL的并且含有目的基因的表达载体注入动物受精卵内，然后把经过注射的受精卵移植到雌性动物的子宫或输卵管内，使受精卵发育为具有新性状的转基因动物。〈3〉将目的基因导入微生物细胞原核生物作为受体细胞的优点是：繁殖速度快，容易培养，多为单细胞，遗传物质相对较少等。早期的基因工程操作都用原核生物作为受体细胞，其中以大肠杆菌最为常见。氯化钙法载体是质粒，受体细胞是细菌，其导入过程如下：受体细胞：细菌　　CaCl2细胞壁的通透性增大　　　　　　　　　　重组质粒进入受体细胞　　　　　　　　　　目的基因随受体细胞的繁殖而复制名师点津导入受体细胞的必须是重组DNA分子，而不能直接导入目的基因。(1)受体细胞的筛选与鉴定①常用方法：插入灭活法。② 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ：见教材P15“知识海洋”。(2)目的基因的 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 与鉴定4．重组细胞的筛选和目的基因的检测检测水平检测内容方　法结果显示分子水平的检测检测转基因生物的染色体上是否插入了目的基因DNA分子杂交技术(DNA探针＋转基因生物DNA)是否显示出杂交带检测目的基因是否转录分子杂交技术(DNA探针＋转基因生物mRNA)是否显示出杂交带检测目的基因是否翻译成蛋白质抗原—抗体杂交技术是否显示出杂交带个体水平的检测包括抗虫、抗病的接种实验，以确定是否有抗性及抗性程度；基因工程产品需要与天然产品进行活性比较等5.抗软化番茄的培育(1)目的基因　抗多聚半乳糖醛酸酶基因。(2)受体细胞　番茄体细胞。(3)转化方法　农杆菌转化法。(4)培育过程：抗多聚半乳糖醛酸酶基因与农杆菌质粒结合形成重组质粒→重组质粒导入农杆菌―→用农杆菌侵染普通番茄细胞→利用植物组织培养方法培养导入目的基因成功的番茄体细胞→含有抗多聚半乳糖醛酸酶基因的抗软化番茄。(详见教材P17)【巩固4】下列有关基因工程操作的叙述正确的是(　　)。A．用同种限制酶切割载体与目的基因可获得相同的黏性末端B．以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列相同C．检测到受体细胞含有目的基因就标志着基因工程操作的成功D．用含抗生素抗性基因的质粒作为载体是因为其抗性基因便于与外源基因连接解析　一种氨基酸可以由多种密码子控制，因此以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因通常不同；只有目的基因表达，使受体表现出目标性状或获得目标产物才标志着基因工程操作的成功；抗生素抗性基因作为标记基因，用于检测目的基因是否导入受体细胞。答案　A不属于目的基因与载体结合过程的是(　　)。A．用一定的限制性核酸内切酶切割质粒露出黏性末端B．用同种限制性核酸内切酶切割目的基因露出黏性末端C．将重组DNA导入受体细胞中进行扩增D．将切下的目的基因插入到质粒切口处解析　将重组DNA导入受体细胞属于转化受体细胞阶段。答案　C【巩固5】下列选项不属于将目的基因导入植物细胞的方法是(　　)。A．基因枪法B．显微注射法C．农杆菌转化法D．花粉管通道法解析　本题考查基因工程操作程序中的目的基因导入受体细胞的方法，也叫转化方法。其中将目的基因导入植物细胞采用的方法有农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法等；将目的基因导入动物细胞最常用的方法是显微注射法。答案　B【巩固6】用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解析　基因工程中限制性核酸内切酶和DNA连接酶是构建重组质粒必需的工具酶。质粒作为载体必须具有标记基因。导入的目的基因不一定能够成功表达。答案　B【巩固7】下列关于培育抗软化番茄的叙述中，错误的是(　　)。A．运载工具是质粒B．受体细胞是番茄体细胞C．目的基因为多聚半乳糖醛酸酶基因D．目的基因的表达延缓了细胞的软化解析　抗软化番茄的培养中目的基因为抗多聚半乳糖醛酸酶基因。答案　C【巩固8】基因工程中，需使用特定的限制酶(限制性核酸内切酶的简称)切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。根据图示判断下列操作正确的是(　　)。【例1】示例一　基因工程的基本工具及作用A．目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割B．目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割C．质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割D．质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割思维导图深度剖析　本题中要遵循一个原则：不能同时将两个标记基因切开，至少保留一个，所以只能用酶Ⅰ切割质粒；而从目的基因右侧碱基序列可知只能用酶Ⅱ切割目的基因才能得到含目的基因的DNA片段。答案　D思维发散　(1)限制酶Ⅰ与限制酶Ⅱ切出的黏性末端相同吗？(2)不同限制酶切出的黏性末端一定不同吗？(3)若用题干中两种限制酶分别切割同一DNA分子，理论上哪一种限制酶切割后形成更多种类的DNA片段？提示　(1)相同　(2)不一定　(3)限制酶Ⅱ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。【例2】示例二　基因工程基本操作程序据图回答下面的问题。(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．tetRC．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思维导图深度剖析　(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氨苄青霉素抗性基因结构完好，故用含氨苄青霉素的选择培养基可筛选出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。答案　(1)HindⅢ和BamHⅠ　氨苄青霉素　(2)A　(3)C　(4)C[思维发散1](1)中用两种限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因之后构建基因表达载体，而例1中的载体与目的基因只用一种限制酶切割之后构建基因表达载体，两者相比，本题操作有什么优点？[思维发散2]若要检测早期胚胎细胞中人乳铁蛋白基因是否转录，常用什么技术？提示　1.可以防止酶切后单个含目的基因的DNA片段自身连接成环状等，提高了目的基因与载体结合成重组DNA的概率，从而提高了基因工程的成功率。2．核酸分子杂交技术。思维拓展1．基因工程的基本操作流程图(人教版)将某种生物体内的DNA全部提取出来，选用适当的限制酶，将DNA切成一定范围大小的DNA片段，然后，将这些DNA片段分别与载体连接起来，导入受体菌的群体中储存，每个受体菌都含有了一段不同的DNA片段。也就是说，这个群体包含了这种生物的所有基因，叫做这种生物的基因组文库。如果用某种生物发育的某个时期的mRNA反转录产生的多种互补DNA(也叫cDNA)片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，那么，这个受体菌群体就叫做这种生物的cDNA文库。两种基因文库的主要区别(如下表所示)。2．基因文库的构建(人教版)文库类型cDNA文库基因组文库文库大小小大基因中启动子(具有启动作用的DNA片段)无有基因中内含子(位于编码蛋白质序列内的非编码DNA片段)无有基因多少某种生物的部分基因某种生物的全部基因物种间的基因交流可以部分基因可以下列关于基因工程的叙述，不正确的是(　　)。A．基因工程的原理是基因重组B．运用基因工程技术，可使生物发生定向变异C．一种生物的基因转接到另一种生物的DNA分子上，属于基因工程的内容D．是非同源染色体上非等位基因的自由组合解析　基因工程实现了将一种生物的基因与另一种生物的基因组合到同一个体中的愿望，所以这是一种基因重组现象。基因工程是两种生物间的基因重组，而非同源染色体上非等位基因的自由组合仅限于一种生物的一个个体减数分裂时才能实现。答案　D1．下列关于DNA重组技术中基本工具的叙述，正确的是(　　)。A．限制酶的作用部位是特定的两个核苷酸之间的氢键B．目的基因经限制酶切割后一定会形成黏性末端C．DNA连接酶用来连接两个核苷酸之间的磷酸二酯键D．质粒DNA分子上一定含有抗四环素基因解析　限制酶的作用部位是两个核苷酸之间的磷酸二酯键，而不是氢键。被限制酶切开后的DNA可以形成黏性末端，也可能形成平口末端。有的质粒上可能含有一些其他抗性基因。答案　C2．下列DNA片段能够用DNA连接酶连接起来的是(　　)。…GC　　　G…　GT…　…CTGCA　CG…　…G…CG　TGCAC…　CA…　…G　　　　GC…　…CTTAA　①　　　②　　　③　　　　④　　⑤　　　　⑥A．①和⑤B．①和⑤、②和④C．①和③D．①和③、④和⑥解析　黏性末端如果碱基数目相同且能够互补配对即可用DNA连接酶相连；平口末端则碱基相同且两条链序列相反即可用DNA连接酶连接，具备这个特点的只有①和⑤。答案　A3．已知某种限制酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如图中箭头所指，如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是(　　)。4．图线性DNA分子的酶切示意图A．3B．4C．9D．12解析　三个酶切位点切割的情况有三种：只切一处，切两处，切三处。分开研究即可，共有a、b、c、d、ab、bc、cd、abc、bcd9种DNA片段。答案　C请回答下面有关基因工程的问题。(1)构建基因表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生黏性末端，也可能产生________末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生________(相同、不同)黏性末端的限制酶。(2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是________。在用表达载体转化大肠杆菌时，常用________处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂交技术称为________。为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成________，常用抗原—抗体杂交技术。5．(3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的________中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的________上。解析　(1)DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平口末端。当限制酶在它识别序列的中心轴两侧将DNA切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中心轴线切开时，产生的是平口末端。要使目的基因和质粒直接进行连接，应使用同种限制酶切割目的基因和质粒，使二者产生相同黏性末端。(2)一个基因表达载体的组成，除含有目的基因外，还必须有启动子、终止子和标记基因。启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因首端，是RNA聚合酶识别和结合部位，可以驱动目的基因转录出mRNA。在用表达载体转化大肠杆菌时，为便于表达载体进入，常用CaCl2(或Ca2＋)处理大肠杆菌。要检测目的基因是否转录出对应的mRNA，可采用分子杂交技术，即用目的基因片段作探针，与mRNA杂交，如果显示出杂交带，则表明目的基因转录出了mRNA。(3)运用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞时，要先将目的基因插入农杆菌Ti质粒的T－DNA中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入到植物细胞的染色体DNA上。答案　(1)平口　相同　(2)驱动胰岛素基因转录出mRNA(其他合理答案也可)　CaCl2溶液(或Ca2＋)　分子杂交技术　蛋白质(其他答案也可)　(3)T­DNA　染色体DNA(其他答案也可)课堂小结