北师大版生物选修三 第4章 第2节 第2课时目的基因的导入和检测 学案.docx

第2课时目的基因的导入和检测目标导读1.结合教材p7781图文，阐明目的基因的导入的四种方法。2.分析教材p8183内容，掌握目的基因的检测与表达产物的测定。重难点击1.目的基因的导入方法。2.目的基因的检测与表达产物测定的原理方法。方式一通过前面的学习，我们了解了基因工程中目的基因的获取和基因表达载体的构建。在目的基因与载体连接成重组dna分子以后，下面的重要工作主要是将其导入受体细胞进行扩增和筛选，获得大量的重组dna分子，这就是外源基因的无性繁殖，即克隆(cloning)。方式二目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过检测与鉴定才能知道。这是基因工程的第四步工作。以上步骤完成后，在全部的受体细胞中，真正能够摄入重组dna分子的受体细胞是很少的。因此，必须通过一定的手段对受体细胞中是否导入了目的基因进行检测。检测的方法有很多种，例如，大肠杆菌的某种质粒具有青霉素抗性基因，当这种质粒与外源dna组合在一起形成重组质粒，并被转入受体细胞后，就可以根据受体细胞是否具有青霉素抗性来判断受体细胞是否获得了目的基因。重组dna分子进入受体细胞后，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程。一、目的基因的导入1花粉管通道法(如图)(1)概念：是指外源基因利用植物受精后花粉萌发形成的花粉管通道进入受体细胞，借助天然的种胚系统形成含有目的基因的种胚。常用的两种方法有柱头滴加法和花粉粒携带法。(2)实验：利用花粉管通道法将目的基因导入棉花的实验操作程序原理：授粉后使外源dna能沿着花粉管通道渗入，经过珠心通道进入胚囊，转化尚不具备正常细胞壁的卵细胞、合子或早期胚胎细胞。操作过程a提取含有目的基因的总dna或者质粒dna，配成质量分数为0.01%的溶液。b用棉线捆住将要在第二天开花的花朵，不让花朵自动开放。c第二天清晨给花朵进行人工授粉，授粉后套袋，作好标记。d0.51 h后用一定浓度的dna溶液涂抹柱头。e收获种子，种植，进行抗虫性检测。(3)特点优点：简单经济、快捷实用，且不受植物基因型的限制，理论上适用于任何开花植物。缺点：工作效率较低，且后代的遗传情况较复杂。2氯化钙法(1)适用条件：运载体是质粒，受体细胞是大肠杆菌。(2)作用原理：氯化钙使大肠杆菌细胞成为感受态细胞，细胞膜的通透性发生变化，允许含有目的基因的运载体分子进入。(3)过程(4)结果：短时间内获得大量的目的基因及目的基因的表达产物。3农杆菌介导的遗传转化法(1)农杆菌：是一种土壤细菌，侵染植物细胞后，会使植物组织形成肿瘤，受感染的细胞可产生正常细胞不能产生的生物碱，是农杆菌生长所必需的碳源和氮源。(2)原理：农杆菌的ti质粒上的tdna可以转移到受体细胞，插入植物基因组，引起植物细胞的变化。(3)过程：目的基因插入到ti质粒的tdna上农杆菌导入植物细胞稳定维持和表达。(4)应用：在植物转基因技术中占据主导地位，特别是在双子叶植物上尤为普遍。(5)优点：转化频率高、成本低、操作简单，而且转基因后代的遗传组成比较容易分析。4基因枪法将连接到载体上的目的基因的dna溶液与金粉或钨粉共同保温，使dna吸附于金属颗粒表面，然后，在一个真空的小室中，利用高压放电将带有基因的金属颗粒轰击进入受体，实现转基因的目的。小贴士当受体细胞是动物细胞时，经常采用显微注射技术：目的基因表达载体提纯取卵(受精卵)显微注射受精卵发育获得具有新性状的转基因动物。下图是农杆菌转化法的示意图，请分析：1在用土壤农杆菌介导的遗传转化法将目的基因导入植物细胞的过程中，为什么要将目的基因插入到ti质粒的tdna上？答案农杆菌中的ti质粒上的tdna(可转移的dna)可转移至受体细胞，并且能插入到植物的基因组中。2将基因表达载体导入农杆菌细胞时，应怎样处理农杆菌细胞才更有利于导入？答案基因表达载体(重组质粒)导入农杆菌细胞时，要用氯化钙处理农杆菌细胞，使其处于感受态，更有利于重组质粒的导入。3植物基因工程常用的受体细胞可以是体细胞，而动物基因工程一般只用受精卵，为什么？答案植物体细胞的全能性较高，可经植物组织培养过程形成完整植物体，因此受体细胞可以是体细胞；动物体细胞的全能性受到严格限制，因此，动物基因工程中的受体细胞一般只用受精卵。1下列有关目的基因导入的叙述中，不正确的是()a我国科学家培育抗虫棉时目的基因的导入使用的是花粉管通道法b基因枪法和花粉管通道法的共同特征是都可以导入单纯的目的基因c当运载体是质粒，大肠杆菌是受体细胞时可以利用氯化钙法导入目的基因d农杆菌能够将目的基因导入受体细胞的结构是tdna答案b解析基因枪法是将连接到载体上的目的基因的dna溶液吸附于金属颗粒表面后，送入受体细胞中的，不是单纯的目的基因。2将目的基因导入玉米茎尖分生区细胞和小鼠受精卵，应分别采用的方法是()a显微注射技术农杆菌介导的遗传转化法b基因枪法花粉管通道法c农杆菌介导的遗传转化法显微注射技术d基因枪法显微注射技术答案d解析玉米是单子叶植物，对单子叶植物来说，常用的方法是基因枪法；对于动物细胞来说，常用的方法是显微注射技术。二、目的基因的检测与表达产物的测定1形态检测(1)检测目的基因的表型性状：直接根据目标性状的有无判断目的基因是否表达。(2)检测报告基因的表型性状：在构建表达载体时，把一个报告基因(抗生素抗性基因或荧光标记基因)与目的基因连在一起，通过检测报告基因的表达情况，来间接检测目的基因的表达。2分子检测(1)检测目的基因是否整合到受体生物基因组中pcr检测：根据目的基因的序列设计引物，常用pcr技术对基因进行扩增，如果能扩增出目的基因片段，说明目的基因已整合到受体细胞中。分子杂交检测：把目的基因片段进行放射性同位素标记或进行生物素荧光标记，用标记好的基因段作探针，与受体生物的基因组dna进行杂交，如果有杂交斑点，说明目的基因已经被导入受体细胞。(2)检测目的基因是否转录和翻译：提取目的基因的mrna，检测目的基因的转录情况，分离目的基因编码的蛋白质，检测目的基因的表达情况。下图是用基因探针检测目的基因的示意图，据图分析：1图中的基因探针的本质是什么？答案用放射性同位素或生物素荧光标记好的目的基因的单链片段。2dna分子杂交的原理是什么？除了用于目的基因的检测与鉴定以外，试举例说明还有哪些应用？答案碱基互补配对原则。还可用于亲子鉴定、刑事侦察、生物亲缘关系确定等。3可不可以用这种探针检测目的基因是否转录？如何检测？答案可以。从转基因生物中提取的是mrna，用标记的目的基因作探针，与mrna杂交，如果显示出杂交带，则表明目的基因转录出了mrna。4检测棉花中导入的抗虫基因是否表达的最简便的方法是什么？答案用叶片饲养棉铃虫，观察棉铃虫是否死亡。3目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过检测和鉴定才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是()检测受体细胞是否有目的基因检测受体细胞是否有致病基因检测目的基因是否转录出mrna检测目的基因是否翻译成蛋白质a bc d答案c解析目的基因的检测包括：检测转基因生物的染色体dna上是否插入了目的基因，方法是用dna探针与基因组dna杂交，还可用pcr检测。检测目的基因是否转录出了mrna，方法是dnamrna杂交。最后检测目的基因是否翻译出了蛋白质，方法是进行抗原抗体杂交。4下表有关基因表达的选项中，不可能的是()选项