【课件】基因工程的基本操作程序课件2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第1课时：步骤三、四第一章第2节基因工程的基本操作程序目的基因的筛选与获取基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞第一步第二步第三步第四步目的基因的检测与鉴定基因工程的基本操作程序前情回顾1、目的基因的筛选方法：从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选（1）已知结构：科学家掌握了目的基因的序列信息2、目的基因的获取方法：（1）人工合成：（2）利用PCR获取和扩增目的基因基因工程的基本操作程序前情回顾PCR操作过程：变性复性延伸温度上升到90℃以上，双链DNA解聚为单链当温度下降到50℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。温度上升到72℃左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下加到引物的3’端合成新的DNA链。（2）需要引物的原因:DNA聚合酶不能从头合成DNA，只能从引物的3′端开始延伸DNA链。（1）引物是:能与DNA母链互补配对的短单链核酸（3）产物鉴定：琼脂糖凝胶电泳PCR能否扩增mRNA??基因表达载体的构建（核心）第二步基因工程的基本操作程序前情回顾基因表达载体的构建过程载体（质粒）DNA分子（含目的基因）带有黏性末端或平末端的切口带有相同黏性末端或平末端的目的基因片段DNA连接酶重组DNA分子（重组质粒）相同限制酶目的基因的筛选与获取基因表达载体的构建（核心）将目的基因导入受体细胞第一步第二步第三步第四步目的基因的检测与鉴定基因工程的基本操作程序前情回顾启动子：RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA。DNA复制的起始位点终止子：终止转录标记基因：便于重组DNA分子的筛选和鉴定。目的基因的筛选与获取基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞第一步第二步第三步第四步目的基因的检测与鉴定基因工程的基本操作程序自主学习：阅读课本P81-P82，回答以下问题1.总结将目的基因导入受体细胞的方法有哪些，各个方法如何操作？各自适用于什么生物？2.阅读课本P81内容，写出农杆菌转化法的思路3.结合基因表达的过程，推测可以从哪些方面进行检测与鉴定？分别什么方法检测与鉴定？前情回顾将目的基因导入植物细胞将目的基因导入动物细胞将目的基因导入微生物细胞农杆菌转化法花粉管通道法--Ca2+转化法--显微注射法目的基因导入细胞方法

目的基因（1）花粉管通道法（我国科学家独创）方法2：在植物受粉后的一定时间内，剪去柱头，将DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借助花粉管通道进入胚囊。方法1：用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入子房中目的基因适用生物：开花植物1.目的基因导入植物细胞（2）农杆菌转化法：转化：

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。

实质是基因重组。1.目的基因导入植物细胞农杆菌能在自然条件下侵染双子叶植物和裸子植物，而对大多数单子叶植物没有侵染能力。农杆菌农杆菌细胞内含有Ti质粒，侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的T-DNA转移到被侵染的细胞，并且将其整合到该细胞的染色体DNA上。（可转移的DNA）构建表达载体导入农杆菌导入植物细胞新性状植株（2）农杆菌转化法操作程序1.目的基因导入植物细胞植物组织培养Ti-DNA将目的基因插入植物细胞染色体DNA将目的基因插入到Ti质粒上的T-DNA中1.农杆菌转化法中两次拼接、两次导入的辨析(1)两次拼接：第一次拼接是将目的基因拼接到Ti质粒的T－DNA上；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。(2)两次导入：第一次导入是将含目的基因的重组Ti质粒导入农杆菌；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。核心归纳（1）导入方法：（2）受体细胞:显微注射法2.将目的基因导入动物细胞(P82)受精卵①体积大，易操作。②易表现出全能性。（3）过程：构建基因表达载体并提纯利用显微注射将基因表达载体注入动物的受精卵中早期胚胎培养胚胎移植获得具有新性状的转基因动物?科学家也用病毒DNA与目的基因一起构建的载体，去感染受体动物细胞，也能使目的基因导入动物细胞内。如用腺病毒载体，搭载新冠病毒S基因，进入人体内，使人体产生对S蛋白的免疫记忆。知识拓展病毒介导法（主要用于导入动物细胞）2.将目的基因导入动物细胞（2）常用方法：Ca2+处理原核细胞（常选择大肠杆菌）目的：可使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。（1）受体细胞：优点：繁殖快，多为单细胞，遗传物质相对较少，易于培养。3.目的基因导入微生物细胞Ca2+感受态细胞吸收种类项目植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法

受体细胞

转化过程目的基因插入Ti质粒的T­DNA上→导入植物细胞→整合到受体细胞的染色体DNA中→表达目的基因表达载体提纯→取卵（受精卵）→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物Ca2＋处理细胞→能吸收周围环境中DNA分子的生理状态细胞→重组的基因表达载体导入细胞中农杆菌转化法显微注射法Ca2＋处理法体细胞或受精卵受精卵原核细胞思考:①将表达载体导入受体细胞后，如何判断导入是否成功？②即使导入成功，如何判断目的基因是否可以正常表达？结合基因表达的过程，推测可以从哪些方面进行检测与鉴定？Bt目的基因普通棉花转基因抗虫棉mRNABt抗虫蛋白分子水平（个体水平）转录翻译1.目的：2.检测内容及方法：

类型检测内容方法分子水平的检测个体生物学水平的鉴定受体细胞的染色体DNA上是否插入了目的基因目的基因是否转录出了mRNAPCR等技术目的基因是否翻译成蛋白质抗原-抗体杂交技术个体是否具有相应性状抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等检测目的基因进入受体细胞后，是否稳定维持和表达其遗传特性方法1：PCR扩增转基因生物提取DNADNA作为模板PCR操作是否有目的基因电泳操作M：marker；1-阳性质粒；2：原始品系；3-9转Bt品系；基因是否插入染色体DNA（存在）知识拓展转Bt基因品系PCR琼脂糖凝胶电泳检测结果原因：带标记的基因探针，与目的基因DNA单链在一定条件互补配对，结合成双链，从而出现杂交带。方法2：DNA分子杂交技术基因是否转录（mRNA）转基因生物PCR操作是否扩增出目的基因逆转录cDNAmRNA作为模板RNA分子杂交(NorthernBlot)流程图提取RNA转基因生物标记的基因探针方法1：PCR扩增方法2：DNA分子杂交技术知识拓展提取RNA电泳操作抗原-抗体杂交技术提取蛋白电泳分离抗体苏云金芽孢杆菌提取Bt毒蛋白注射小鼠体内抗体标记抗体抗原杂交脱分化知识拓展

基因是否翻译（蛋白质）总结1.目的基因的筛选和获取-前提利用PCR获取和扩增化学方法人工合成2.构建基因表达载体-核心目的基因、启动子、终止子、标记基因3.将目的基因导入受体细胞-关键农杆菌转化法(植物)、显微注射法(动物)、

感受态细胞转化法(微生物);4.目的基因的检测与鉴定-保证分子检测：是否插入、转录、翻译个体水平：是否具有抗性以及抗性强度等。基因工程的基本操作程序（4个步骤）有了目的基因，我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性。使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可进行遗传、表达和发挥作用。载体进入受体细胞稳定表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。才能确定目的基因是否真正在受体细胞中稳定遗传和正确表达。1.(2022·江西南昌进贤一中高三月考)我国科学家独创的花粉管通道法，可以使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞，是一种十分简便经济的方法，对此认识正确的是A.不必构建表达载体就可以直接导入B.此方法可用于转基因动物C.受体细胞只能是植物的卵细胞D.有时可以取代农杆菌转化法√2.如图表示转基因动、植物的培育过程。下列有关叙述错误的是A.受体细胞A只能是绵羊的体细胞B.②过程中需要进行胚胎移植操作C.可采用花粉管通道法将目的基因导入受体细胞BD.③过程中一般需要生长素和细胞分裂素√培育转基因动物时，受体细胞A一般是该种动物的受精卵，A错误。A.图中Ⅰ是质粒，步骤①需要用到限制酶和DNA连接酶B.图中Ⅱ是含目的基因的重组质粒，步骤②是将重组质粒导入棉花细胞C.图中Ⅲ

是农杆菌，通过步骤③将目的基因导入植物细胞D.剔除培育成功的抗虫棉体内的四环素抗性基因不会影响抗虫基因的表达√3.如图为科学家通过基因工程培育抗虫棉时，从苏云金杆菌中提取抗虫基因“放入”棉花细胞中，与棉花的DNA分子“结合起来”而发挥作用的过程示意图。以下相关说法不正确的是4.下列哪一种方法不能用于检测目的基因是否成功导入或表达A.在显微镜下直接观察受体细胞中是否含有目的基因B.通过PCR等技术检测受体细胞的DNA分子上是否含有目的基因C.提取受体细胞合成的相应蛋白质，利用抗原—抗体特异性反应进行检测D.抗虫基因导入植物细胞后，检测植物是否具有抗虫特性√5.(2022·天津静海高二阶段练习)科学家将人的生长激素基因与某种细菌(不含抗生素抗性基因)的DNA分子进行重组，并成功地在该细菌中得以表达(如图)。下列相关叙述错误的是A.过程①合成人生长激素基因的过程

需要用到逆转录酶B.过程③是将重组质粒溶于缓冲液后

与经Ca2＋处理的细菌B混合C.成功导入了重组质粒的细菌B在含有氨苄青霉素的培养基上不能生长D.可采用抗原—抗体杂交技术检测工程菌中生长激素基因是否成功表达√6.(2022·黑龙江大庆高二期中)甘蓝型油菜中，抑制PEP基因的表达可提高油菜籽的含油量。通过基因工程将PEP基因反向连接在启动子后，构建转反义PEP基因油菜是提高油菜籽含油量的常用技术路径。请回答下列问题：(1)为将PEP基因反向连接在启动子后，构建反义PEP基因，需要将限制酶酶切位点设计在引物上，PEP基因的上游引物和下游引物中应分别引入

酶切位点。ScaⅠ、HamHⅠ(2)用激光照射油菜愈伤组织时，可在细胞膜上打出一个穿孔，转反义PEP基因表达载体由此小孔进入油菜细胞，几秒钟后小孔封闭，该过程体现了细胞膜具有

。目的基因表达载体进入细胞后，Ti质粒上的

区段可转移到油菜细胞的基因组中。流动性T－DNA(3)筛选时，需在油菜愈伤组织培养基中加入

进行初步选择。在激光照射下，存活的细胞一般会发出

。为检测反义PEP基因是否整合到染色体上，研究者通常检测细胞中是否存在ntp基因，而不检测PEP基因。不直接检测PEP基因新霉素绿色荧光的原因是_______________________。油菜细胞的基因组中本身有PEP基因(4)已知PEP基因的转录模板链为A链，则反义PEP基因的转录模板为

。转反义PEP基因油菜中PEP基因的表达受阻，原因是_____________________________________________________________________________________________。B链

以B链为模板转录出

的RNA与以A链为模板转录出的RNA配对形成双链，抑制了PEP基因的翻译过程