3.2.2基因工程的基本程序第2课时课件高二下学期生物人教版选择性必修3

第2节

基因工程的基本操作程序第二课时

第三章

基因工程立标1.阐明基因工程的原理和基本操作程序。2.针对人类生产或生活中的某一需求，选取适当的基因工程的技术和方法，尝试设计获得某一转基因产品的方案。3.尝试进行PCR的基本操作并用电泳鉴定PCR的产物。二、基因表达载体的构建--基因工程的核心1.载体还需要哪些结构？各个结构有什么作用？2.目的基因插入什么位置？目的基因插入位点是随意的吗？3.请文字和箭头表示基因表达载体的构建过程。4.用一种DNA限制酶进行切割，是否只会得到一种重组DNA？如果不能，怎么改进？自学：阅读课本80页1-3段，结合图3-6，明确基因表达载体组成和过程。二、基因表达载体的构建--基因工程的核心在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代启动子：位于基因的上游，RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动转录。终止子：位于基因的下游，终止转录标记基因：目的基因：复制原点：DNA复制的起始位点。能控制表达所需要的特殊性状鉴别或筛选含有重组DNA分子的受体细胞【思考】目的基因该插入什么位置？启动子和终止子之间的部位二、基因表达载体的构建--基因工程的核心【思考】

辨析：“启动子与终止子”和“起始密码子与终止密码子”。项目启动子终止子起始密码子终止密码子化学成分位置作用DNA片段DNA片段mRNA上三个相邻碱基mRNA上三个相邻碱基目的基因首端目的基因尾端mRNA首端mRNA尾端RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA决定转录的结束翻译的起始信号决定翻译过程的结束AAGUGUUAUmRNA解疑二、基因表达载体的构建--基因工程的核心3.过程1.如何选择合适的限制酶进行切割？2.使用一种DNA限制酶进行切割，是否只会得到一种重组DNA？有何缺点？怎么改进？①不破坏必要结构的原则；②能使质粒和目的基因都切出相同的黏性末端;③应选择切割位点位于目的基因两端的限制酶单酶切缺点：①质粒、目的基因自身环化；②质粒与目的基因反向连接。选择2种不同的限制酶同时对目的基因和质粒切割，减少自连情况（自身环化）出现--双酶切法载体（质粒）DNA分子（含目的基因）限制酶处理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）同一种二、基因表达载体的构建--基因工程的核心1.(2023·新课标卷)某同学拟用限制酶(酶1、酶2、酶3和酶4)、DNA连接酶为工具,将目的基因(两端含相应限制酶的识别序列和切割位点)和质粒进行切割、连接,以构建重组表达载体。限制酶的切割位点如图所示。下列重组表达载体构建方案合理且效率最高的是(

)A.质粒和目的基因都用酶3切割,用E.coliDNA连接酶连接B.质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割,用T4DNA连接酶连接C.质粒和目的基因都用酶1和酶2切割,用T4DNA连接酶连接D.质粒和目的基因都用酶2和酶4切割,用E.coliDNA连接酶连接C练习与解疑一、基因表达载体的构建--基因工程的核心限制酶的选择原则：练习与解疑如图甲中可选择PstⅠ，而不选择SamⅠ。所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中不选择SmaⅠ。(1)不破坏目的基因原则：(2)保留标记基因、启动子、终止子、复制原点原则：自学：请同学们自主阅读教材P81-82，小组合作思考讨论完成问题。

1.转化的概念？2.总结将目的基因导入受体细胞的方法有哪些？各自适用于什么生物？3.农杆菌的特点？农杆菌转化法的原理。4.请文字和箭头表示农杆菌转化法的过程。三、将目的基因导入受体细胞--关键1.概念：目的基因进入受体细胞，并且在受体细胞内维持稳定并表达的过程，称为转化。2.将目的基因导入受体细胞的方法植物细胞动物细胞微生物细胞农杆菌转化法花粉管通道法基因枪——显微注射法——Ca2+处理法(感受态细胞法)我国科学家独创【练习】将目的基因导入大肠杆菌细胞和小鼠受精卵,常用的方法分别是()A.显微注射,农杆菌转化法B.农杆菌转化法,花粉管通道法C.Ca2+转化法,显微注射D.基因枪法,显微注射C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。三、将目的基因导入受体细胞--关键（1）花粉管通道法（我国科学家独创）子房注射：用微量注射器将含目的基因的DNA溶

液直接注入子房中花柱滴加：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。三、将目的基因导入受体细胞--关键（2）农杆菌转化法——植物细胞实质是基因重组农杆菌特点：易感染双子叶植物和裸子植物，对大多数单子叶植物没有感染能力。原理：Ti质粒上的T-DNA可以转移到被侵染的受体细胞，并将其整合到该细胞染色体的DNA上。被插入目的基因的T-DNA拼接到受体细胞染色体的DNA上。三、将目的基因导入受体细胞--关键1．(2025·济南高二检测)土壤农杆菌侵染植物细胞时，其Ti质粒上的T-DNA片段可转入植物的基因组中。当利用农杆菌以Ti质粒作为载体进行转基因，下列相关叙述正确的是(

)A.目的基因应插入T-DNA片段外，以防止破坏T-DNAB.用Ca2+处理农杆菌，以利于其侵染植物细胞C.Ti质粒是一种环状DNA分子，属于细菌的拟核DNAD.T-DNA片段有利于介导外源DNA整合到植物细胞的染色体上练习与解疑D三、将目的基因导入受体细胞--关键2．在基因工程中，常采用花粉管通道法和农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞。下图为花粉管通道法的一般原理示意图。下列相关叙述正确的是(

)A．外源DNA进入胚囊最终获

得的种子均含有目的基因B．植物生长各个时期均可

通过花粉管通道导入外源DNAC．花粉管通道法最大的优点是无需植物组织培养，技术简单D．含外源DNA的种子发育成植株后均具有相应性状练习与解疑C（3）显微注射法——动物细胞构建基因表达载体并提纯利用显微注射法将基因表达载体注入动物的受精卵中获得具有新性状的动物早期胚胎培养胚胎移植（移植到同期发情的母畜子宫内）三、将目的基因导入受体细胞--关键（4）Ca2+处理法——微生物细胞Ca2+处理目的：可使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。受体细胞：(1)原核细胞（常选择大肠杆菌）(2)优点：繁殖快，多为单细胞，遗传物质相对较少，易于培养。吸收Ca2+感受态细胞过程：Ca2+处理细胞感受态细胞表达载体与感受态细胞混合感受态细胞吸收DNA分子三、将目的基因导入受体细胞--关键

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

转化过程评议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三、将目的基因导入受体细胞--关键1．(2025·重庆高二检测)如图为农杆菌转化法培育转基因抗病毒番茄植物的过程示意图，下列叙述不正确的是(

)BA．农杆菌转化法普遍适用于大多数双子叶植物和裸子植物B．过程A需要限制酶和DNA连接酶的参与，可将重组质粒直接侵

染植物细胞C．抗病毒基因整合到番茄细胞的染色体DNA上需要借助T-DNA的

转移D．转基因抗病毒番茄植株是否培育成功可通过抗病毒接种实验进行鉴定练习与解疑三、将目的基因导入受体细胞--关键三、将目的基因导入受体细胞--关键练习与解疑2.农杆菌能侵染双子叶植物而对大多数单子叶植物没有侵染能力,是因为受伤的双子叶植物能分泌某些酚类物质诱导Ti质粒中的Vir基因区段表达,该表达产物能诱导Ti质粒产生一条新的T—DNA单链分子,此单链分子可进入植物细胞并整合到染色体上。下列相关叙述错误的是(

)A.可以通过在伤口处施加相关酚类物质而使单子叶植物也成为农

杆菌易感植物B.农杆菌侵染宿主细胞的原理与肺炎链球菌转化实验的原理类似C.使用农杆菌转化法时,目的基因应插入Ti质粒的T—DNA中D.合成新的T—DNA单链需要的DNA连接酶与限制酶,均在宿主细胞

内合成D四、目的基因的检测与鉴定--保证

自学：请同学们自主阅读教材P82，小组合作思考讨论完成问题。1.检测目的、内容及方法2.分子水平的检测内容及方法3.个体生物学水平的鉴定内容及方法1.目的：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类型检测内容方法分子水平的检测受体细胞的染色体DNA上是否插入了目的基因PCR等技术个体生物学水平的鉴定目的基因是否转录出了mRNA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1）基因是否插入染色体DNAPCR技术转基因生物提取DNADNA作为模板PCR操作是否扩增出目的基因电泳操作M：marker；1-阳性质粒；2：原始品系；3-9转Bt品系；转Bt基因品系PCR琼脂糖凝胶电泳检测结果三、将目的基因导入受体细胞--关键原理:碱基互补配对原则(2)目基因是否转录转基因生物的DNA探针15N变性变性15N思考：DNA分子杂交检测目的基因的原理是什么？碱基互补配对原则杂交DNA分子（可检测）（1）基因是否插入染色体DNA②DNA分子杂交三、将目的基因导入受体细胞--关键基因探针是一段带有检测标记（荧光或同位素标记），且顺序已知的，与目的基因能互补的核酸序列（DNA或RNA）。应是单链，若为双链，必须先行变性处理成单链。(3)目的基因是否翻译--抗原-抗体杂交技术过程：提取转基因植物的蛋白质+相应抗体→是否出现杂交带三、将目的基因导入受体细胞--关键原理：抗原与抗体的特异性结合三、将目的基因导入受体细胞--关键2.个体生物学水平的鉴定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）感染（抗病接种实验）未出现病斑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—检测是否具有抗性以及抗性强度等练习与解疑1．(2024·深圳高二检测)下列关于目的基因检测与鉴定的叙述，错误的是(

)A．可以根据受体细胞是否具有某种抗性来判断受体细

胞是否获得了目的基因B．受体细胞必须表现出目的基因控制的特定性状，才能说明目的基因完成了表达过程C．目的基因检测的第一步是检测目的基因是否插入转基因生物的(染色体)DNA上D．检测到受体细胞含有目的基因就标志着基因工程操作成功三、将目的基因导入受体细胞--关键D1.研究人员将一种海鱼的抗冻蛋白基因afp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）afp基因是培育抗冻番茄用到的目的基因。（

）（2）构建含有afp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afp基因，就代表抗冻番茄培育成功（

）√××一.概念检测

P83练习与应用第2节

基因工程的基本操作程序