2017 2018版高中生物 第一章 基因工程 113 导入检测和鉴定目的基因 苏教版选修31

1、第,3,课时,导入、检测和鉴定目的基因,第一章,第一节,基因工程概述,学习导航,1,理解目的基因导入受体细胞的方法,2,掌握检测与鉴定目的基因的方法,重难点击,1,目的基因导入受体细胞的方法,2,检测和鉴定目的基因的方法,课堂导入,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及基,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,由于外源基因与载体构成的重组,DNA,分子性质不同、宿主细胞不同，将,重组,DNA,导入宿主细胞的具体方

2、法也不相同,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，只有通过检测和鉴定才能知道。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、

3、导入目的基因,内容索引,当堂检测,二、检测和鉴定目的基因,一、导入目的基因,受体细胞,植物细胞,动物细胞,常用方法,_,法,法,过程,将目的基因插入,Ti,质,粒的,上,农,杆菌,导入植物细胞,整合到受体细胞染,色体的,上,表达,将含有目的基因的,表达载体提纯,取,卵,受精卵,受精卵发育,获,得具有新性状的动,Ca,2,因表,细胞,胞吸,基础梳理,将目的基因导入受体细胞的方法和过程,DNA,T,DNA,感受,显微注射,态,DNA,分子,农杆菌转化,感受态细胞,显微注射,问题探究,1,农杆菌转化法的分析,1,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,答案,答案,基因表达载体,重组质粒

4、,导入农杆菌细胞时，要用,Ca,2,处理农杆,菌细胞，使其处于感受态，利于重组质粒的导入,2,在用土壤农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞的过程中，为什么一,定要将目的基因插入到,Ti,质粒的,T,DNA,上,答案,答案,农杆菌中的,Ti,质粒上的,T,DNA,可转移的,DNA,可转移至受体细,胞，并且整合到受体细胞的染色体,DNA,上,2,植物基因工程常用的受体细胞为什么可以是体细胞，而动物基因工程一,般只用受精卵,3,为什么微生物细胞适合作为基因工程的受体细胞,答案,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,

5、因此动物基因工程中的受体细胞一般只用受精卵,答案,微生物细胞具有繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少的优点,拓展应用,1,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植物，因而,在植物基因工程中得到了广泛的运用。如图为农杆菌转化法的示意图,试回答下列问题,解析,一般农杆菌不能感染的植物是单子叶植物，可感染双子叶植物和裸,子植物。利用其感染性，可实现目的基因导入植物细胞。真正可转移至受,体细胞并整合到受体细胞染色体的,DNA,上的是农杆菌,T,DNA,片段，因此,目的基因必须插入到该部位才能成功,1,一般情况下农杆菌不能感染的植物是,_,利用农杆菌自然条,件下感染植物的特点，能实现,_,

6、具体原理是在,农杆菌的,Ti,质粒上存在,T,DNA,片段，它具有可转移至受体细胞,并整合到受体细胞,_,上的特点，因此只要将携带外源,基因的,DNA,片段插入到,_,部位,即可,答案,解析,单子叶植物,将目的基因导入植物细胞,染色体的,DNA,T,DNA,片段,内部,解析,根据,T,DNA,这一转移特点，可以推测该,DNA,片段能控制合成,DNA,连接酶、限制酶以实现与双子叶植物细胞染色体,DNA,的整合,2,根据,T,DNA,这一转移特点，推测该,DNA,片段上可能含有控制,_,_,酶合成的基因,答案,解析,DNA,连,接酶、限制,解析,植物细胞受伤后可产生酚类物质，促进农杆菌向植物细胞转

7、移,3,图中,c,过程中，能促进农杆菌向植物细胞转移的物质是,_,类化合物,答案,解析,酚,解析,植物基因工程中除了农杆菌转化法之外，还有基因枪法和花粉管通,道法等,4,植物基因工程中除了农杆菌转化法之外，还可采取,_,_,至少写出两种,答案,解析,基因枪法、花粉管,通道法,一题多变,判断正误,1,获得上述转基因植物的核心步骤是,a,2,用含有重组,Ti,质粒的土壤农杆菌去感染植物细胞，从而把目的基因导,入植物细胞，在这个过程中所有细胞都导入了目的基因,3,在过程,a,中只需要,DNA,连接酶参与,4,用含有重组,Ti,质粒的土壤农杆菌去感染植物细胞，要经过植物组织培,养才能获得表现出新性状的

8、植物,5,因病毒能够侵染正常细胞，有的病毒还能将自己的核酸整合到宿主细,胞的染色体上，所以动植物病毒也可作为基因工程的载体,答案,易错点拨,农杆菌转化法中两次拼接、两次导入的辨析,第一次拼接是将目的基因拼接到,Ti,质粒的,T,DNA,的中间部位，第二次,拼接,非人工操作,指被插入目的基因的,T,DNA,拼接到受体细胞染色体,的,DNA,上；第一次导入是将含目的基因的,Ti,质粒重新导入农杆菌，第,二次导入,非人工操作,是指含目的基因的,T,DNA,导入受体细胞,解析,不同受体细胞导入目的基因的方法不同，每种方法都有利弊。目,的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法，该方法比较经济和有,效；

9、目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射法；目的基因导入大,肠杆菌细胞最常用的转化方法就是用钙离子处理细胞，使细胞的生理状,态发生改变，完成转化,2,下列关于目的基因导入受体细胞的描述，不正确的是,A,基因枪法导入植物体细胞的方法比较经济和有效,B,显微注射技术是转基因动物中采用最多的方法,C,大肠杆菌最常用的转化方法，是使细胞的生理状态发生改变,D,农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞最常用的方法,答案,解析,二、检测和鉴定目的基因,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,基础梳理,1.DNA,水平检测,采用,主要做法是用,标,记的已知,DNA

10、,片段作,检测受体细胞。如果能发生特异性结合,说明目的基因已经插入转基因生物,中,放射性同位素,DNA,分子杂交法,基因探针,染色体的,DNA,2.RNA,水平检测,采用,技术。用已标记的,作为探针,与待测生物体内提取的,分子杂交，观察是否出现杂交带,3,蛋白质水平检测,采用,法。从待测转基因生物中提,取,用相应的,进行杂交，若有杂交带出现，表明目的基,因已经表达了,4,个体水平检测,对个体的,进行检测,目的基因,分子杂交,mRNA,抗原,抗体杂交,蛋白质,抗体,生物学特定性状,问题探究,1,观察目的基因的检测示意图,如下图所示,回答下列问题,1,检测转基因生物的染色体,DNA,上是否插入了目

11、的基因，采用,DNA,分,子杂交技术。这种技术的主要做法是什么,答案,主要做法是用标记了放射性,同位素的目的,DNA,片段作为探针,检测受体细胞的,DNA,中有无目的基,因。显示出杂交带，说明目的基因,已经插入染色体,DNA,中,答案,2)DNA,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,答案,3,检测目的基因是否转录出了,mRNA,采用分子杂交技术，这种技术与,DNA,分子杂交技术有何异同,答案,相同之处是都采用分子杂交技术，不同之处是从转基因生物中提,取的是,mRNA,同样用标记

12、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,答案,4,检测目的基因是否翻译出蛋白质的方法是什么？其原理是什么,答案,抗原,抗体杂交法。原理是抗原能与相应抗体特异性结合,2,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,答案,关于不同分子检测的原理、场所、探针的异同,1,原理：转录水平的检测原理与复制水平的检测原理是相似的，只是被,检测的物质不再是转基因生物的基因组,DNA,而是转基因生物细胞内的,mRNA,翻译水平的检测，则是利用抗原与抗体特异性结合的原理,2,场所：不论是复制水平、转录水平还是

13、翻译水平的检测，都是在体外,进行的,3,探针：在,DNA,分子,mRNA,分子上检测目的基因是否插入、目的基因,是否转录时，用的探针都是放射性同位素等标记的含有目的基因的,DNA,片段,归纳,总结,拓展应用,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,有通过鉴定和检测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是,检测受体细胞的染色体上是否有目的基因,检测受体细胞是否有致,病基因,检测目的基因是否转录出了,mRNA,检测目的基因是否翻,译出了蛋白质,A,B,C,D,答案,4,判断正误,1,如果检测出标记基因表达的性状，说明载体已导入受体细胞,2,检测目的基因是否翻译成蛋白质是目

14、的基因能否在真核生物中稳定遗,传的关键,3)DNA,探针用来检测目的基因是否导入,4,鉴定转化的基因是否成功表达，在分子水平上可应用的方法是抗原,抗体杂交,答案,题后归纳,目的基因的检测与鉴定的方法汇总,_,_,杂交,导入微生物细胞,分子水平检测,_,_,目,的,基,因,课堂小结,检测和,鉴定,DNA,分子杂交法,基,因,工,程,的,基,本,操,作,程,构建基因表达载体,导入目的基因,_,水平的鉴定,抗原,抗体,个体,当堂检,测,1,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,显微注射法,农杆菌转化法,B,基因枪法,花粉管通道法,C,农杆菌转化法,显微注射法,D,基

15、因枪法,显微注射法,2,3,4,5,1,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法,答案,解析,2,下图表示一项重要生物技术的关键步骤,X,是获得外源基因并能够表,达的细胞。下列有关说法不正确的是,A.X,是能合成胰岛素的细菌细胞,B,质粒是细胞核或拟核外能自主复制的小型环状,DNA,C,目的基因与质粒的重组只需要,DNA,连接酶,D,该细菌的性状被定向改造,答案,2,3,4,1,5,解析,2,3,4,1,5,3,下列关于基因表达载体导入微生物细胞的叙述中，不正确的是,A,常用原核生物作为受体细胞，是因为原核生物繁殖快，且多为单细胞

16、,遗传物质相对较少,B,受体细胞所处的一种能吸收周围环境中,DNA,分子的生理状态称为感受态,C,感受态细胞吸收,DNA,分子需要适宜的温度和酸碱度,D,感受态细胞吸收重组表达载体,DNA,分子的液体只要调节为适宜的,pH,即,可，没必要用缓冲液,答案,解析,解析,将基因表达载体导入微生物细胞时，需在一定条件,如适宜的温度,pH,等,下，将基因表达载体和感受态的微生物细胞混合培养，在培养过,程中，可能会影响,pH,的变化，因此要加入缓冲液，以保持适宜的,pH,4,检测转基因生物染色体,DNA,上是否插入了目的基因的常用方法是,A.DNA,分子杂交技术,B,荧光分子标记技术,C,放射性同位素标记技术,D,显微注射技术,2,3,4,1,答案,5,解析,检测目的基因常采用,DNA,分子杂交技术，即在含有目的基因的,DNA,片段上用放射性同位素进行标记，以此作为基因探针，并使基因探,针与基因组,DNA,杂交，若显示出杂交带，则表明目的基因已插入染色体,DNA,中,解