基因工程的基本操作程序课件【知识精讲精研+能力拓展提升】 高二下学期生物人教版选择性必修3

3.2-基因工程的基本操作程序导入转基因抗虫棉花培育转基因抗虫棉花的步骤有哪些呢？杀虫基因与载体“缝合”1.目的基因的筛选与获取2.基因表达载体的构建3.将目的基因导入受体细胞4.目的基因的检测与鉴定一、目的基因的筛选与获取用于

或

等的基因——目的基因改变受体细胞性状获得预期表达产物主要指编码蛋白质的基因“杀虫基因”让棉花产生Bt抗虫蛋白，叫作Bt抗虫蛋白基因，简称Bt基因（一）目的基因一、目的基因的筛选与获取（二）筛选合适的目的基因从相关的________和_________的基因中进行筛选已知结构功能清晰苏云金杆菌的杀虫作用与Bt基因有关掌握了Bt基因的序列信息对Bt基因的表达产物-Bt抗虫蛋白有较为深入的了解苏云金杆菌制剂可防治棉花虫害Bt基因是培育转基因抗虫棉较为合适的目的基因1.方法：2.实例一、目的基因的筛选与获取（三）目的基因获取的方法1.人工合成2.从基因文库中获取（基因文库就像一座图书馆，每一个基因就是一本书。）3.利用PCR获取和扩增目的基因一、目的基因的筛选与获取3.利用PCR获取和扩增目的基因（1）全称：____________________（2）原理：____________________（3）优点：______________________________聚合酶链式反应DNA半保留复制可以在短时间内大量扩增目的基因PCR由穆里斯等人于1985年发明，为此，穆里斯于1993年获得诺贝尔化学奖（4）PCR所需的条件参与的组分在DNA复制中的作用DNA模板4种脱氧核苷酸耐高温的DNA聚合酶2种引物提供DNA复制的模板合成DNA子链的原料催化合成DNA子链使DNA聚合酶能够从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸*引物是一小段能与_______的一段碱基序列________的____________DNA母链互补配对短单链核酸*PCR反应缓冲液中一般要添加

，以便激活

.Mg2+DNA聚合酶3.利用PCR获取和扩增目的基因（5）PCR扩增的过程：3.利用PCR获取和扩增目的基因变性复性（退火）延伸（5）扩增的过程3.利用PCR获取和扩增目的基因思考：1.1个DNA分子，经PCR技术扩增n次获得的DNA分子数为多少？所需引物多少个？2n2n+1-2思考：2.用PCR需要用解旋酶吗？为什么？

不需要，在PCR过程中，当温度上升到90℃以上时，双链DNA即可解旋为单链3.用PCR可以扩增mRNA吗？

mRNA不可以直接扩增，需要将它逆转录成cDNA再进行扩增4.如何鉴定PCR的产物？

常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定1.下图表示形成cDNA并进行PCR扩增的过程。据图分析，下列叙述正确的是(

)A.①过程所需的原料是核糖核苷酸 B.②过程所需的酶必须耐高温C.③过程需要解旋酶破坏氢键 D.④过程的引物对之间不能互补配对D2.关于PCR技术的说法不正确的是(

)A.PCR技术获取目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列B.PCR过程中只需要两个引物分子C.PCR的主要过程包括变性、复性、延伸，其中延伸阶段需要耐高温的DNA聚合酶D.PCR过程中DNA合成方向是5′到3′B二、基因表达载体的构建1.目的：让目的基因在受体细胞中

，并

给下一代；同时，使目的基因能够

。稳定存在遗传表达和发挥作用2.过程：或能产生相同末端的限制酶——基因工程的核心终止子抗生素抗性基因复制原点启动子插入基因基因表达载体模式图3.基因表达载体的组成：①启动子：RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录。②终止子：一段特殊的DNA片段，使转录终止。目的基因、启动子、终止子、标记基因和复制原点③标记基因：便于重组DNA分子的筛选④复制原点：（注意：基因表达载体中至少要存在一个标记基因）DNA聚合酶识别和结合位点，也是复制的起点1.根据基因表达载体结构图，你觉得构建基因表达载体时，目的基因插入质粒的位置有什么要求？为什么？思考：终止子抗生素抗性基因复制原点启动子插入基因基因表达载体模式图

目的基因要插在启动子和终止子之间，以便目的基因能够正常表达思考：2.用同一种限制酶切割载体和含目的基因的DNA分子，经DNA连接酶拼接得到的DNA分子是否都是基因表达载体？为什么？思考：2.用同一种限制酶切割载体和含目的基因的DNA分子，经DNA连接酶拼接得到的DNA分子是否都是基因表达载体？为什么？3.若要避免目的基因和质粒不发生自身环化和随意连接现象，应该如何选择切割的限制酶？思考：

为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，可使用不同的限制酶共同切割目的基因和质粒可选择用PstⅠ和EcoRⅠ3.如图是利用基因工程技术培育转基因植物，生产可食用疫苗的部分过程示意图，其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ为四种限制性内切核酸酶。下列说法错误的是(

)A.卡那霉素抗性基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来B.表达载体构建时需要用到限制酶SmaⅠC.图示过程是基因工程的核心步骤D.除图示组成外，表达载体中还应该含有启动子和终止子等结构B4.图甲、图乙分别表示质粒和外源DNA，其中箭头表示相关限制酶的酶切位点，下列叙述正确的是(

)A.用质粒和外源DNA构建重组质粒过程中，不能使用SmaⅠ切割B.图甲所示的质粒分子在经SmaⅠ酶切割后含有4个游离的磷酸基团C.为获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入DNA聚合酶D.用EcoRⅠ、HindⅢ和BamHⅠ中的任意一种酶切割质粒和外源基因都可以A三、将目的基因导入受体细胞（一）将目的基因导入植物细胞1.花粉管通道法（我国独创——将Bt基因导入棉花细胞）DNA溶液直接注入子房DNA溶液滴加在花柱切面上方法一方法二三、将目的基因导入受体细胞（一）将目的基因导入植物细胞2.农杆菌转化法（常用的方法）侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的T-DNA可以转移到受体细胞，并整合到受体细胞染色体的DNA上。（1）农杆菌的特点：（2）农杆菌转化步骤：用Ca2+处理农杆菌（二）将目的基因导入动物细胞显微注射法：三、将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受精卵中（三）将目的基因导入微生物Ca2+处理法三、将目的基因导入受体细胞Ca2+处理大肠杆菌感受态细胞基因表达载体与感受态细胞混合感受态细胞吸收基因表达载体细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态【小结】将目的基因导入受体细胞导入植物细胞花粉管通道法农杆菌转化法（常用）导入动物细胞：（导入受精卵）显微注射法导入微生物：Ca2+处理法5.下列关于目的基因导入受体细胞的方法中，不正确的是(

)A.我国利用花粉管通道法培育了转基因抗虫棉B.用Ca2＋处理大肠杆菌，使之成为感受态细胞C.将目的基因导入动物细胞最常用、最有效的方法是显微注射法D.利用农杆菌转化法培育大多单子叶转基因植物D6.如图表示利用基因工程生产胰岛素的三种途径，据图判断下列说法错误的是(

)A．过程①需要限制酶和DNA连接酶B．常利用显微注射法将目的基因导入受体细胞A，受体细胞A一般为乳腺细胞C．受体细胞B通常为莴苣的体细胞，经脱分化、再分化形成个体D．导入受体细胞C常用Ca2＋处理使大肠杆菌处于

感受态B四、目的基因的检测与鉴定

目的基因进入受体细胞后，是否维持稳定和表达其遗传特性，是基因工程是否成功的一步（2）检测目的基因是否转录出了mRNA（1）检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因1.分子水平的检测PCR等技术1.分子水平的检测（3）检测目的基因是否翻译成蛋白质抗原——抗体杂交技术蛋白质脱分化提取苏云金杆菌Bt毒素蛋白抗体

出现杂交带呈阳性2.个体生物学水平的鉴定——比如抗虫鉴定、抗病鉴定等目的：确认目的基因是否赋予转基因生物相应的特性及其程度例1：要确认Bt基因是否赋予棉花抗虫特性及抗性的程度，应该采用什么方法？采摘抗虫棉的叶片饲喂棉铃虫例2：要确认抗烟草花叶病毒基因是否赋予烟草抗抗病特性及抗性的程度，应该采用什么方法？接种烟草花叶病毒7.PCR在生物学实验中具有非常广泛的用途，下列不属于PCR的应用范畴的是(

)A.扩增和筛选目的基因

B.检测目的基因是否导入受体细胞C.检测目的基因是否转录出mRNA D.检测目的基因是否翻译出蛋白质D8.用PCR方法检测转基因植株是否成功导入目的基因时，得到以下电泳图谱，其中1号为DNA标准样液(Marker)，10号为蒸馏水。PCR时加入的模板DNA如图所示。据此做出分析不合理的是(

)A.PCR产物的分子大小在250至500bp之间B.3号样品为不含目的基因的载体DNAC.9号样品对应植株不是所需的转基因植株D.1