生物变异与育种基因工程及其应用.doc

第8单元 生物变异与育种
基因工程及其应用（第一课时）

一、教学目的：
通过对高考题和典型例题的研习：
1. 复习基因工程的基本过程；
2. 复习基因工程的基本工具，重点复习限制性内切酶和质粒的特性与应用。
二、复习思路：
先以2008年高考题中的基因工程题目为例题，使学生体会高考对于基因工程内容的要求，并发现自己在学习中的问题；整堂课中，以耐盐水稻的培育过程为主线，从中分析基因工程的基本过程和各种工具的特性及应用。
三、复习重、难点：
重点：基因工程的基本过程；限制性内切酶；质粒等运载体。
难点：限制性内切酶的特性及相关应用；质粒及重组质粒的相关探究问题。
四、复习过程：
1. 2008年高考中的基因工程内容相关题目分析：
例1：（全国I-4）已知某种限制性内切酶在一线性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分子上至少有一个酶切位点被该酶切断，则理论上讲，经该酶酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是（ ）
A.3 B.4 C.9 D.12
例2：天然酿酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶类用作发酵原料的淀粉需经一系列复杂的转化过程才能被利用。研究者从某丝状真菌中获取淀粉酶基因并转人酿酒酵母菌，获得的酿酒酵母工程菌可直接利用淀粉产生酒精。请回答下列问题：
⑴将淀粉酶基因切割下来所用的工具是 ，用 将淀粉酶基因与载体拼接成新的DNA分子，下一步将该DNA分子 ，以完成工程菌的构建。
⑵若要鉴定淀粉酶基因是否插人酿酒酵母菌，可采用的检测方法是 ；若要鉴定淀粉酶基因是否翻译成淀粉酶，可采用 检测
2. 材料：为扩大可耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。我国科学家应用某些微生物的耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。
筛选
扩大
培养
试写出培育耐盐水稻的基本过程：
耐盐水稻
叶肉细胞
转基因植株
获取耐
盐基因
组织
培养
构建重
组质粒
导入

1）获取耐盐基因和限制性内切酶：为从微生物体内获取耐盐基因，需要用到的基因方法是： ________________和___________________，基本工具是___________________。
例1：下列有关基因工程中限制内切酶的描述，错误的是（ ）

A.一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列
B.限制性内切酶的活性受温度的影响
C.限制性内切酶能识别和切割RNA
D.限制性内切酶可从原核生物中提取
注意点：限制酶——基因剪刀
(1).主要存在于微生物中
(2).识别特定的DNA序列（通常4至6个碱基对）
(3).通常能形成粘性末端
(4).机理：水解特定脱氧核苷酸之间的3’,5’-磷酸二脂键
例2：限制性内切酶能识别特定的DNA序列并进行剪切，不同的限制性内切酶可以对不同的核酸序列进行剪切。现以3种不同的限制性内切酶对6.2kb大小的线状DNA进行剪切后。用凝胶电泳分离各核酸片段，实验结果如图所示。请问：3种不同的限制性内切酶在此DNA片段上相应切点的位置是（ ）

2) 基因针线——DNA连接酶
例3：获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所用的工具是
A. DNA连接酶和解旋酶 B.DNA聚合酶和限制酶
C. 限制酶和DNA连接酶 D.DNA聚合酶和RNA聚合酶
注意点：DNA连接酶——基因针线
（1）.不识别特定脱氧核苷酸序列
（2）.合成脱氧核苷酸之间的3’,5’-磷酸二脂键
例4：获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所用的限制
性内切酶作用于图中的 处，DNA连接酶作用于 处。（填“a”或“b”）
3）基因的运输工具——载体：
例5：基因工程中，需使用特定的限制酶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：
GGATCC

CCTAGG
注：GeneI 和GeneⅡ 表示两种标记基因
表示限制酶仅有的识别序列放大

GGATCC
CCTAGG
GATC
CTAG

Gene I
Gene II

GATC

CTAG
目的基因

A．质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割
B．质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割
C．目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割
D．目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割
注意：质粒是基因工程中最常用的运载体。
思考：
（1）. 质粒的特点？
（2）. 其他常用的运载体有哪些？
（3）. 运载体应该具备的条件有哪些？
4）重组基因的导入
将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有_______________法、______________法和
_______________法。
耐盐基因
离体水稻叶片组织

5）目的基因的检测与表达：
例6：由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要
利用 技术。该技术的核心是
和 。
为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既
要用放射性同位素标记的 作探针进行
分子杂交检测，又要用 方
法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。
例7：利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列各项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是
A．棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因
B．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA
C．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列
D．酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白
五、作业：完成第一轮复习随堂作业第21份及《生物新策略》中基因工程部分内容
六、板书设计：

人工合成
从基因文库中获取
方法
目的基因：指编码蛋白质结构基因
目的基因的获取
基因表达载体的构建（基因工程的核心）
鉴定
检测
目的基因的检测和鉴定
将目的基因导入受体细胞
方法
导入植物细胞的方法
导入动物细胞的方法
导入微生物的方法
基因工程的基本操作程序
DNA重组技术的基本工具
基因进入受体细胞的载体（分子运输车）：条件、种类
DNA连接酶：种类、功能
限制性内切酶：来源、功能、切割后的DNA末端
基因工程