[学习目标] 1.简述基因工程的原理。2.简述获取目的基因的方法。3.简述构建基因表达载体的过程。4.简述将目的基因导入受体细胞的过程。5.简述目的基因的检测与鉴定。
一、基因工程的基本技术操作 基因工程涉及哪些技术操作？
答案 主要包括：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、目的基因的检测和鉴定等步骤。 二、获取目的基因
阅读教材内容，回答相关问题： 1．什么是目的基因？
答案 主要是指编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。 2．获取目的基因的常用方法有哪些？
答案 (1)从基因文库中获取；(2)利用PCR技术扩增目的基因；(3)化学方法直接人工合成等。 3．什么是基因文库？如何构建基因文库？
答案 先用酶切等方法将某种生物细胞的整个基因组DNA切割成大小合适的片段，再分别与载体连接起来，导入受体菌的群体并储存起来，这样每个受体菌可能分别含有该种生物的不同基因，这个群体被称为基因文库。
4．基因文库包括基因组文库和部分基因文库两种，二者有何不同？
答案 基因组文库包含了某种生物全部的基因，部分基因文库只包含了某种生物的部分基因。 5．如何从基因文库中获取某种目的基因呢？
答案 只要根据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置、基因的转录产物mRNA、基因的表达产物蛋白质等信息，就可以直接从基因文库中获取目的基因。 6．什么是PCR技术？其原理是什么？
答案 PCR是多聚酶链式反应的缩写。这项技术是在体外通过酶促反应有选择地大量扩增目的基因或DNA序列的技术。原理是DNA分子半保留复制。 7．分析下面DNA的复制过程示意图，并填空。
DNA复制是一个边解旋边复制的过程，以解开的每一段母链为模板，在DNA聚合酶等酶的作用下，利用细胞内游离的四种脱氧核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则，各自合成与母链互补的一段子链，复制结束后，一个DNA分子就形成了两个完全相同的DNA分子。 8．结合上述过程，总结利用PCR技术进行DNA复制需要哪些条件？
答案 引物、模板DNA、四种脱氧核苷酸和热稳定DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶)，及严格控制的温度条件等。
9．分析下图PCR技术示意图，并填空。
(1)变性：加热至94℃，使DNA中的氢键断裂，双链解开。 (2)退火(复性)：冷却至55℃，引物与单链相应互补序列结合。
(3)延伸：加热至72℃，在DNA聚合酶的作用下，沿模板延伸子链，最终合成2条DNA分子。
10．若PCR过程中，扩增循环的次数是n，则目的基因的量将被扩增2n倍。
11．对于比较小的目的基因，在弄清脱氧核苷酸序列后，通过DNA合成仪直接人工合成。 三、构建基因表达载体 阅读教材，回答相关问题： 1．基因工程的核心是什么？
答案 基因工程的核心是构建基因表达载体。
2．由基因表达载体模式图可以看出，基因表达载体除含有目的基因外，还必须有启动子、终止子、标记基因、复制原点等。目的基因插在启动子和终止子之间。
基因表达载体模式图
3．请尝试分析各结构的作用。
答案 (1)启动子：位于目的基因上游的一段核苷酸序列，是RNA聚合酶识别、结合的部位。它驱动基因的转录活动，并引发相应的mRNA合成。
(2)终止子是一段特殊的DNA片段，是载体上终止目的基因转录的核苷酸序列。
(3)标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，以便筛选出含有目的基因的细胞。常用的标记基因主要是抗性基因、某些生化表型基因。 4．对切割质粒和目的基因的酶有何要求？
答案 用同一种限制酶切割含目的基因的DNA分子和质粒，这样形成的黏性末端相同。 5．终止子与终止密码子有何不同？
答案 终止子是DNA分子上决定转录停止的一段特殊结构的DNA片段；终止密码子是指mRNA分子上决定翻译停止的三个相邻碱基。 四、导入目的基因
1．阅读教材，比较各类目的基因导入受体细胞的方法，并填写下表。 生物种类 常用方法 受体细胞 植物细胞 农杆菌转化法 体细胞 将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上→农杆转化过程 菌→导入植物细胞→融合到受体细胞染色体的DNA上→表达 动物细胞 显微注射法 受精卵 将含有目的基因的表达载体提纯→取受精卵→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物 ＋微生物细胞 Ca2处理法 ＋原核细胞 Ca2处理细胞→感受态细胞→重组表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子 2.农杆菌转化法主要适用于哪些生物？ 答案 主要适用于双子叶植物和裸子植物。 五、检测和鉴定目的基因 阅读教材相关内容，回答问题。 1．基因的功能是什么？
答案 基因通过复制把遗传信息传递给下一代，并通过转录和翻译，控制蛋白质的合成，从
而控制生物的个体性状表现。
2．目的基因在受体细胞内能够维持稳定和表达其遗传特性，需要逐步进行检测。分析下面示意图，回答问题。
(1)上图采用DNA分子杂交法，目的是要检测什么？
答案 检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因。 (2)什么是基因探针？
答案 一段用放射性同位素标记，且与目的基因或特定的靶分子序列互补的核酸序列。如果出现杂交带，就表明目的基因已插入染色体DNA中或已经转录出了mRNA。
(3)如果要检测目的基因是否转录出了mRNA分子，还应该从RNA水平检测重组体，此时与基因探针杂交的是什么物质？
答案 从待测转基因生物细胞中提取的mRNA分子。
(4)检测目的基因是否翻译成蛋白质：采用抗原—抗体杂交法。具体做法又如何？
答案 从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，若有杂交带出现，表明目的基因已形成蛋白质产品。
3．细胞中合成相应蛋白质，生物体却不一定呈现特定的性状。
观察图示，判断抗虫棉的接种实验属于个体水平鉴定，通过做抗虫(或抗病)的接种实验，以确定是否具有抗性及抗性的程度。
一、利用PCR技术扩增目的基因
样品DNA经PCR技术扩增，可以获取大量DNA分子克隆。在试管中进行DNA的人工复制