基因工程的基本操作程序第4课时课件-高二下学期生物人教版选择性必修3

基因工程的基本操作程序（第四课时）第3章基因工程人教版高中生物选择性必修3Bt基因mRNABt抗虫蛋白害虫死亡抗虫棉思考：只有一部分Bt基因能成功导入棉花细胞并表达Bt抗虫蛋白，这需要检测和鉴定才能知道，如何进行检测和鉴定呢?思考：培育转基因抗虫棉的最终目的就是要赋予棉花抗虫特性，怎样检测棉花是否具有抗虫特性呢?04第四步：目的基因的检测与鉴定四第四步：目的基因的检测与鉴定①检测转基因生物染色体DNA上是否插入了目的基因②检测目的基因是否转录出了mRNA③检测目的基因是否翻译成蛋白质（一）分子水平检测（二）个体生物学水平鉴定方法：抗虫或抗病接种实验

PCR等技术——“抗原—抗体杂交技术”之前我们使用过标记基因检测目的基因是否插入，还记得吗？目的基因的检测与鉴定(1)原理：将目的基因插入含有两种抗生素抗性基因的载体时，如果插入到某种抗生素抗性基因内部，则会导致该抗生素抗性基因失活。如图，目的基因插入到四环素抗性基因内部，则四环素抗性基因失活。延伸：筛选含目的基因的受体细胞（以大肠杆菌为例）(2)受体细胞可能有：①含目的基因的细菌②含质粒的细菌③含重组质粒的细菌延伸：筛选含目的基因的受体细胞（以大肠杆菌为例）——无抗性——有氨苄青霉素和四环素抗性——有氨苄青霉素抗性(3)筛选方法：①将转化后的细菌放在含氨苄青霉素培养基上培养，能生长的是含重组质粒的细菌、含质粒的细菌，如图1、2、3、4、5菌落；②再利用灭菌的绒布影印到含四环素培养基上，不生长的即为含目的基因的菌落，如图1、5。最后，可在含氨苄青霉素的培养基上挑取1、5菌落进行培养。延伸：筛选含目的基因的受体细胞（以大肠杆菌为例）科学家利用基因工程生产人胰岛素过程中所使用的质粒和目的基因的部分结构如下图所示。请回答下列问题：经典题(1)基因工程的核心是基因表达载体的构建，图中质粒上的____________可作为标记基因将含有目的基因的细胞筛选出来。LacZ（β-半乳糖苷酶基因）和AmpR（氨苄青霉素抗性基因）(4)β-半乳糖苷酶可分解无色的X-gal并产生蓝色的产物，使菌落呈现蓝色，否则菌落为白色。将大肠杆菌与基因表达载体混合培养一段时间后，将大肠杆菌接种到添加_____________________的培养基上培养，待长出菌落后，应挑选___________的菌落作为工程菌生产人胰岛素。氨苄青霉素和X-gal白色目的基因插入位点经典题(4)β-半乳糖苷酶可分解无色的X-gal并产生蓝色的产物，使菌落呈现蓝色，否则菌落为白色。将大肠杆菌与基因表达载体混合培养一段时间后，将大肠杆菌接种到添加_____________________的培养基上培养，待长出菌落后，应挑选___________的菌落作为工程菌生产人胰岛素。氨苄青霉素和X-gal白色目的基因插入位点导入重组质粒导入空质粒未导入成功在加入氨苄青霉素和X-gal的培养基中白色活菌蓝色活菌死亡白色经典题四第四步：目的基因的检测与鉴定①检测转基因生物染色体DNA上是否插入了目的基因②检测目的基因是否转录出了mRNA③检测目的基因是否翻译成蛋白质（一）分子水平检测（二）个体生物学水平鉴定方法：抗虫或抗病接种实验

PCR等技术——“抗原—抗体杂交技术”PCR和核酸分子杂交技术可更加精准地鉴定受体细胞中是否转入了目的基因！目的基因的检测与鉴定（一）分子水平的检测①检测转基因生物染色体DNA上是否插入了目的基因②检测目的基因是否转录出了mRNA③检测目的基因是否翻译成蛋白质（一）分子水平检测（二）个体生物学水平鉴定方法：抗虫或抗病接种实验

PCR等技术——“抗原—抗体杂交技术”方法：PCR等技术转基因生物提取DNA根据目的基因的序列设计PCR引物PCR操作是否扩增出目的基因电泳什么是电泳？电泳：在电场的作用下，DNA、RNA、蛋白质等这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就是电泳。正极负极电场力电泳：在电场的作用下，DNA、RNA、蛋白质等这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就是电泳。正极负极电场力电泳：DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。正极负极电场力电泳常用缓冲液pH8.0～8.3DNA分子在此pH条件下带负电荷若此时电场里没有任何障碍物，所有DNA片段会以同样的速度向正极移动，怎么让它们移动速度不相同呢？电泳：DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。正极负极电场力电泳常用缓冲液pH8.0～8.3DNA分子在此pH条件下带负电荷若此时电场里没有任何障碍物，所有DNA片段会以同样的速度向正极移动，怎么让它们移动速度不相同呢？琼脂糖凝胶琼脂糖凝胶是以琼脂糖为支持介质制备的凝胶。琼脂糖的熔点在62〜65°C之间，融化后在37°C下可维持液态数小时，30°C时凝固成胶。电泳：DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。正极负极电场力电泳常用缓冲液pH8.0～8.3DNA分子在此pH条件下带负电荷若此时电场里没有任何障碍物，所有DNA片段会以同样的速度向正极移动，怎么让它们移动速度不相同呢？琼脂糖凝胶琼脂糖凝胶是以琼脂糖为支持介质制备的凝胶。琼脂糖的熔点在62〜65°C之间，融化后在37°C下可维持液态数小时，30°C时凝固成胶。电泳：正极负极电场力琼脂糖凝胶琼脂糖凝胶是以琼脂糖为支持介质制备的凝胶。琼脂糖的熔点在62〜65°C之间，融化后在37°C下可维持液态数小时，30°C时凝固成胶。加样孔（加入待测DNA样本）电泳：正极负极电场力琼脂糖凝胶琼脂糖凝胶是以琼脂糖为支持介质制备的凝胶。琼脂糖的熔点在62〜65°C之间，融化后在37°C下可维持液态数小时，30°C时凝固成胶。片段短，迁移速率快片段长，迁移速率慢在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关凝胶的浓度越大，迁移速率越慢DNA分子越大，迁移速率越慢DNA分子构象有环状、链状等怎么知道这些DNA片段的大小呢？①检测转基因生物染色体DNA上是否插入了目的基因②检测目的基因是否转录出了mRNA③检测目的基因是否翻译成蛋白质（一）分子水平检测（二）个体生物学水平鉴定方法：抗虫或抗病接种实验

PCR等技术——“抗原—抗体杂交技术”方法：PCR等技术非转基因棉花转基因抗虫棉阴性对照PCR提取培育出的转基因植株细胞中的DNA，依据目的基因两端的特异性序列设计两种引物，对转基因植物细胞中的DNA进行PCR扩增。对扩增产物进行电泳鉴定。②检测目的基因是否转录出了mRNA（一）分子水平检测逆转录cDNAmRNA作为模板方法：PCR等技术转基因生物提取RNART-PCR是否扩增出目的基因电泳BtM3C0T-9T-2T-51T-5T-23T-11T-20T-21T-34T-1010个PCR阳性棉花植株中，有四株Bt基因发生转录（一）分子水平的检测如果出现杂交带，说明目的基因已经翻译③检测目的基因是否翻译成蛋白质——通过抗原—抗体杂交技术从棉花中提取蛋白质用相应抗体进行抗原—抗体杂交检测如果出现杂交带，说明目的基因已经翻译抗原抗体特异性结合基因探针：是一小段单链的DNA或RNA，带有放射性同位素标记，并能与目的基因的的一条链发生碱基互补配对。DNA1DNA2检测目的基因是否插入和转录，还可以用探针。延伸：

基因探针：一般是指一小段单链DNA或RNA，能与____________________碱基互补配对，并带有________________标记或荧光标记。

例如，胰岛素基因探针，既能与胰岛素基因的一条链形成杂交分子，也可与胰岛素基因转录形成的________形成杂交分子。用胰岛素基因探针既可以检测受体细胞中是否含有_____________，也可以检测胰岛素基因是否______。

人体的细胞中，胰岛B细胞的______________（DNA/RNA/DNA和RNA）能与胰岛素基因探针形成杂交分子，而其他细胞中只有______（DNA/RNA）能与之形成杂交分子。目的基因的一条链放射性同位素mRNA胰岛素基因转录DNA和RNADNA延伸：（二）个体水平的鉴定通过抗虫、抗病的接种实验鉴定生物是否具有抗性以及抗性的程度等。又如，有的基因工程产品需要与天然产品的功能进行活性比较，以确定转基因产品的功能活性是否与天然产品相同。（二）个体水平的鉴定例：通过采摘抗虫棉的叶片饲喂棉铃虫来确定Bt基因是否赋予了棉花抗虫特性以及抗性的程度。转基因抗虫棉转基因生物鉴定方法成功标志抗虫植物抗病毒（菌）植物抗盐植物抗除草剂植物获取目的基因产物的转基因生物饲喂害虫（抗虫接种实验）害虫死亡病毒（菌）接种实验未染病盐水浇灌正常生长喷洒除草剂正常生长提取细胞产物与天然产品进行功能活性比较功能、活性正常抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等1.目的基因的筛选和获取-前提利用PCR获取和扩增人工合成2.构建基因表达载体-核心启动子、终止子、标记基因、复制原点3.将目的基因导入受体细胞-关键农杆菌转化、花粉管通道(植物)、显微注射法(动物)、Ca+处理法(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。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。01基因工程的基本操作程序类型检测内容方法结果显示分子水平检测目的基因是否插入转基因生物的DNA上PCR技术、电泳电泳带(琼脂糖凝胶电泳来鉴定)目的基因是否转录出mRNAPCR技术、电泳目的基因是否翻译成蛋白质抗原—抗体杂交(蛋白质和蛋白质之间)是否出现杂交带个体生物学水平鉴定是否具有抗性及抗性程度对转基因生物进行抗性的接种实验是否赋予了预期抗性或蛋白质活性基因工程产品与天然产品的功能活性是否相同比较基因工程产品与天然产品的功能活性1.研究人员将一种海鱼的抗冻蛋白基因加整合到土壤农杆菌的Ti质粒上，然后用它侵染番茄细胞，获得了抗冻的番茄品种。判断下列相关表述是否正确。（1）将加基因整合到Ti质粒上就是构建基因表达载体。（）（2）构建含有加基因的Ti质粒需要限制酶、DNA连接酶和核酸酶。（）（3）只要检测出番茄细胞中含有目的基因，就代表抗冻番茄培育成功。（）××√一、概念检测练习与应用2.利用PCR既可以快速扩增特定基因，也可以检测基因的表达。下列有关PCR的叙述错误的是（

）A.PCR用的DNA聚合酶是一种耐高温酶B.变性过程中双链DNA的解开不需要解旋酶C.复性过程中引物与模板链的结合遵循碱基互补配对原则D.延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP和4种核糖核苷酸一、概念检测D练习与应用二、拓展应用1.研究人员在研究转基因烟草中外源卡那霉素抗性基因的遗传稳定性时，发现44株转基因烟草中有4株该基因的遗传不符合孟德尔遗传规律，在它们的自交后代中出现了较多的没有卡那霉素抗性的植株。请查找相关资料，尝试对这个问题作出解释。外源基因插入基因组中可能为单位点插入，或者同一染色体多位点插入，或者不同染色体多位点插入。大多数情况下，插入的位点难以做到定点插入；插入的拷贝数也是随机的。因此，外源基因在转基因植物中的遗传是很复杂的。例如，科研人员在对转GUS基因(β-葡糖醛酸糖苷酶基因)的烟草进行基因表达分析时，发现部分转基因植株的染色体DNA中整合了多个拷贝的基因，从而导致GUS基因失活。除此之外，外源基因丢失、基因重排等也都可能影响外源基因的稳定性。1.（2021·全国甲卷·高考真题）PCR技术可用于临床的病原菌检测。为检测病人是否感染了某种病原菌，医生进行了相关操作：①分析PCR扩增结果；②从病人组织样本中提取DNA；③利用PCR扩增DNA片段；④采集病人组织样本。回答下列问题：（1）若要得到正确的检测结果，正确的操作顺序应该是_________（用数字序号表示）。（2）操作③中使用的酶是____________________________。PCR反应中的每次循环可分为变性、复性、_____三步，其中复性的结果是________________________________。（3）PCR（多聚酶链式反应）技术是指___________________________________________________________________________________________________________________。该技术目前被广泛地应用于疾病诊断等方面。

一项根据DNA半保留复制的原理，在体外参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术④②③①Taq酶(耐高温的DNA聚合酶）延伸引物通过碱基互补配对与单链DNA结合当堂巩固当堂巩固2．下列有关PCR的叙述，错误的是（

）A．PCR扩增过程中双链DNA的解开不需要解旋酶B．用于PCR扩增的