高中生物第4章基因工程第2節(jié)基因工程的操作程序第2課時(shí)目的基因的導(dǎo)入和檢測(cè)同步備課課件北師大版選修3

,第2課時(shí) 目的基因的導(dǎo)入和檢測(cè),第4章 第2節(jié) 基因工程的操作程序,目標(biāo)導(dǎo)讀 1.結(jié)合教材P7781圖文，闡明目的基因的導(dǎo)入的四種方法。 2.分析教材P8183內(nèi)容，掌握目的基因的檢測(cè)與表達(dá)產(chǎn)物的測(cè)定。 重難點(diǎn)擊 1.目的基因的導(dǎo)入方法。 2.目的基因的檢測(cè)與表達(dá)產(chǎn)物測(cè)定的原理方法。,課堂導(dǎo)入,方式一 通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，我們了解了基因工程中目的基因的獲取和基因表達(dá)載體的構(gòu)建。 在目的基因與載體連接成重組DNA分子以后，下面的重要工作主要是將其導(dǎo)入受體細(xì)胞進(jìn)行擴(kuò)增和篩選，獲得大量的重組DNA分子，這就是外源基因的無(wú)性繁殖，即克隆(cloning)。,方式二 目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性，只有通過(guò)檢測(cè)與鑒定才能知道。這是基因工程的第四步工作。以上步驟完成后，在全部的受體細(xì)胞中，真正能夠攝入重組DNA分子的受體細(xì)胞是很少的。因此，必須通過(guò)一定的手段對(duì)受體細(xì)胞中是否導(dǎo)入了目的基因進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)的方法有很多種，例如，大腸桿菌的某種質(zhì)粒具有青霉素抗性基因，當(dāng)這種質(zhì)粒與外源DNA組合在一起形成重組質(zhì)粒，并被轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞后，就可以根據(jù)受體細(xì)胞是否具有青霉素抗性來(lái)判斷受體細(xì)胞是否獲得了目的基因。重組DNA分子進(jìn)入受體細(xì)胞后，受體細(xì)胞必須表現(xiàn)出特定的性狀，才能說(shuō)明目的基因完成了表達(dá)過(guò)程。,一、目的基因的導(dǎo)入,二、目的基因的檢測(cè)與表達(dá)產(chǎn)物的測(cè)定,內(nèi)容索引,當(dāng)堂檢測(cè),一、目的基因的導(dǎo)入,1.花粉管通道法(如圖),基礎(chǔ)梳理,(1)概念：是指外源基因利用植物受精后花粉萌發(fā)形成的 進(jìn)入受體細(xì)胞，借助天然的 形成含有目的基因的種胚。常用的兩種方法有 滴加法和 攜帶法。 (2)實(shí)驗(yàn)：利用花粉管通道法將目的基因?qū)朊藁ǖ膶?shí)驗(yàn)操作程序 原理：授粉后使 能沿著花粉管通道滲入，經(jīng)過(guò)珠心通道進(jìn)入胚囊，轉(zhuǎn)化尚不具備正常 的卵細(xì)胞、合子或早期胚胎細(xì)胞。 操作過(guò)程 a.提取含有 的總DNA或者 DNA，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi) 的溶液。,花粉管通道,種胚系統(tǒng),柱頭,花粉粒,外源DNA,細(xì)胞壁,目的基因,質(zhì)粒,0.01%,b.用棉線(xiàn)捆住將要在第二天開(kāi)花的花朵，不讓花朵自動(dòng)開(kāi)放。 c.第二天清晨給花朵進(jìn)行 ，授粉后 ，作好標(biāo)記。 d.0.51 h后用一定濃度的DNA溶液 。 e.收獲種子，種植，進(jìn)行 檢測(cè)。 (3)特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)、快捷實(shí)用，且不受植物 的限制，理論上適用于任何 植物。 缺點(diǎn)：工作效率較低，且后代的遺傳情況較復(fù)雜。,人工授粉,套袋,涂抹柱頭,抗蟲(chóng)性,基因型,開(kāi)花,2.氯化鈣法 (1)適用條件：運(yùn)載體是 ，受體細(xì)胞是 。 (2)作用原理：氯化鈣使大腸桿菌細(xì)胞成為 細(xì)胞，細(xì)胞膜的 發(fā)生變化，允許含有目的基因的 分子進(jìn)入。,質(zhì)粒,大腸桿菌,感受態(tài),通透性,運(yùn)載體,(3)過(guò)程,重組質(zhì)粒,氯化鈣,培養(yǎng)液,重組質(zhì)粒,(4)結(jié)果：短時(shí)間內(nèi)獲得大量的目的基因及目的基因的 。 3.農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化法 (1)農(nóng)桿菌：是一種土壤 ，侵染植物細(xì)胞后，會(huì)使植物組織形成 ，受感染的細(xì)胞可產(chǎn)生正常細(xì)胞不能產(chǎn)生的 ，是農(nóng)桿菌生長(zhǎng)所必需的 。 (2)原理：農(nóng)桿菌的 質(zhì)粒上的 可以轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞，插入植物 ，引起植物細(xì)胞的變化。 (3)過(guò)程：目的基因插入到Ti質(zhì)粒的 上 農(nóng)桿菌導(dǎo)入植物細(xì)胞穩(wěn)定維持和表達(dá)。,表達(dá)產(chǎn)物,細(xì)菌,腫瘤,生物堿,碳源和氮源,Ti,T-DNA,基因組,T-DNA,(4)應(yīng)用：在植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)中占據(jù)主導(dǎo)地位，特別是在 植物上尤為普遍。 (5)優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)化 、 、操作簡(jiǎn)單，而且轉(zhuǎn)基因后代的遺傳組成比較容易分析。 4.基因槍法 將連接到載體上的 的DNA溶液與 共同保溫，使DNA吸附于金屬顆粒表面，然后，在一個(gè)真空的小室中，利用高壓放電將帶有基因的金屬顆粒轟擊進(jìn)入受體，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因的目的。,雙子葉,頻率高,成本低,目的基因,金粉或鎢粉,當(dāng)受體細(xì)胞是動(dòng)物細(xì)胞時(shí)，經(jīng)常采用顯微注射技術(shù)：目的基因表達(dá)載體提純?nèi)÷?受精卵)顯微注射受精卵發(fā)育獲得具有新性狀的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。,小貼士,問(wèn)題探究,右圖是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的示意圖，請(qǐng)分析：,答案 農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的T-DNA(可轉(zhuǎn)移的DNA)可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并且能插入到植物的基因組中。,1.在用土壤農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的過(guò)程中，為什么要將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的T-DNA上？,答案,3.植物基因工程常用的受體細(xì)胞可以是體細(xì)胞，而動(dòng)物基因工程一般只用受精卵，為什么？,答案,答案 植物體細(xì)胞的全能性較高，可經(jīng)植物組織培養(yǎng)過(guò)程形成完整植物體，因此受體細(xì)胞可以是體細(xì)胞；動(dòng)物體細(xì)胞的全能性受到嚴(yán)格限制，因此，動(dòng)物基因工程中的受體細(xì)胞一般只用受精卵。,2.將基因表達(dá)載體導(dǎo)入農(nóng)桿菌細(xì)胞時(shí)，應(yīng)怎樣處理農(nóng)桿菌細(xì)胞才更有利于導(dǎo)入？,答案 基因表達(dá)載體(重組質(zhì)粒)導(dǎo)入農(nóng)桿菌細(xì)胞時(shí)，要用氯化鈣處理農(nóng)桿菌細(xì)胞，使其處于感受態(tài)，更有利于重組質(zhì)粒的導(dǎo)入。,拓展應(yīng)用,1.下列有關(guān)目的基因?qū)氲臄⑹鲋?，不正確的是 A.我國(guó)科學(xué)家培育抗蟲(chóng)棉時(shí)目的基因的導(dǎo)入使用的是花粉管通道法 B.基因槍法和花粉管通道法的共同特征是都可以導(dǎo)入單純的目的基因 C.當(dāng)運(yùn)載體是質(zhì)粒，大腸桿菌是受體細(xì)胞時(shí)可以利用氯化鈣法導(dǎo)入目的 基因 D.農(nóng)桿菌能夠?qū)⒛康幕驅(qū)胧荏w細(xì)胞的結(jié)構(gòu)是T-DNA,解析 基因槍法是將連接到載體上的目的基因的DNA溶液吸附于金屬顆粒表面后，送入受體細(xì)胞中的，不是單純的目的基因。,答案,解析,2.將目的基因?qū)胗衩浊o尖分生區(qū)細(xì)胞和小鼠受精卵，應(yīng)分別采用的方法是 A.顯微注射技術(shù) 農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化法 B.基因槍法 花粉管通道法 C.農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化法 顯微注射技術(shù) D.基因槍法 顯微注射技術(shù),答案,解析,解析 玉米是單子葉植物，對(duì)單子葉植物來(lái)說(shuō)，常用的方法是基因槍法；對(duì)于動(dòng)物細(xì)胞來(lái)說(shuō)，常用的方法是顯微注射技術(shù)。,二、目的基因的檢測(cè)與表達(dá)產(chǎn)物的測(cè)定,1.形態(tài)檢測(cè) (1)檢測(cè)目的基因的表型性狀：直接根據(jù) 的有無(wú)判斷目的基因是否表達(dá)。 (2)檢測(cè)報(bào)告基因的表型性狀：在構(gòu)建表達(dá)載體時(shí)，把一個(gè)報(bào)告基因 ( 基因或 基因)與目的基因連在一起，通過(guò)檢測(cè)報(bào)告基因的表達(dá)情況，來(lái)間接檢測(cè)目的基因的表達(dá)。,目標(biāo)性狀,基礎(chǔ)梳理,抗生素抗性,熒光標(biāo)記,2.分子檢測(cè) (1)檢測(cè)目的基因是否整合到受體生物基因組中 PCR檢測(cè)：根據(jù)目的基因的序列設(shè)計(jì) ，常用PCR技術(shù)對(duì)基因進(jìn)行擴(kuò)增，如果能擴(kuò)增出目的基因片段，說(shuō)明目的基因已 到受體細(xì)胞中。 分子雜交檢測(cè)：把目的基因片段進(jìn)行 標(biāo)記或進(jìn)行_ 標(biāo)記，用標(biāo)記好的基因段作 ，與受體生物的 進(jìn)行雜交，如果有 ，說(shuō)明目的基因已經(jīng)被導(dǎo)入受體細(xì)胞。 (2)檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄和翻譯：提取目的基因的 ，檢測(cè)目的基因的轉(zhuǎn)錄情況，分離目的基因 ，檢測(cè)目的基因的表達(dá)情況。,引物,整合,放射性同位素,生物素,熒光,探針,基因組DNA,雜交斑點(diǎn),mRNA,編碼的蛋白質(zhì),問(wèn)題探究,下圖是用基因探針檢測(cè)目的基因的示意圖，據(jù)圖分析：,2.DNA分子雜交的原理是什么？除了用于目的基因的檢測(cè)與鑒定以外，試舉例說(shuō)明還有哪些應(yīng)用？,1.圖中的基因探針的本質(zhì)是什么？,答案 用放射性同位素或生物素?zé)晒鈽?biāo)記好的目的基因的單鏈片段。,答案 堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。還可用于親子鑒定、刑事偵察、生物親緣關(guān)系確定等。,答案,3.可不可以用這種探針檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄？如何檢測(cè)？,答案 可以。從轉(zhuǎn)基因生物中提取的是mRNA，用標(biāo)記的目的基因作探針，與mRNA雜交，如果顯示出雜交帶，則表明目的基因轉(zhuǎn)錄出了mRNA。,答案 用葉片飼養(yǎng)棉鈴蟲(chóng)，觀(guān)察棉鈴蟲(chóng)是否死亡。,4.檢測(cè)棉花中導(dǎo)入的抗蟲(chóng)基因是否表達(dá)的最簡(jiǎn)便的方法是什么？,答案,拓展應(yīng)用,3.目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性，只有通過(guò)檢測(cè)和鑒定才能知道。下列屬于目的基因檢測(cè)和鑒定的是 檢測(cè)受體細(xì)胞是否有目的基因 檢測(cè)受體細(xì)胞是否有致病基因 檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA 檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì) A. B. C. D.,答案,解析,解析 目的基因的檢測(cè)包括：檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是用DNA探針與基因組DNA雜交，還可用PCR檢測(cè)。檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，方法是DNAmRNA雜交。最后檢測(cè)目的基因是否翻譯出了蛋白質(zhì)，方法是進(jìn)行抗原抗體雜交。,解析 兔成熟紅細(xì)胞中無(wú)細(xì)胞核和核糖體，所以兔血紅蛋白基因在兔成熟紅細(xì)胞中不能表達(dá)產(chǎn)生兔血紅蛋白。,4.下表有關(guān)基因表達(dá)的選項(xiàng)中，不可能的是,答案,解析,課堂小結(jié),目的基因的導(dǎo)入,植物,法 介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化法 法,動(dòng)物,顯微注射技術(shù) 細(xì)胞核移植法,微生物： 法,目的基因的檢測(cè)與表達(dá),形態(tài)檢測(cè),分子檢測(cè),檢測(cè) 分子雜交檢測(cè),花粉管通道,農(nóng)桿菌,基因槍,氯化鈣,PCR,當(dāng)堂檢測(cè),1.我國(guó)科技工作者利用基因工程方法成功培育出抗蟲(chóng)棉，下列導(dǎo)入目的基因的做法，正確的是 將毒素蛋白注射到棉受精卵中 將編碼毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中 將編碼毒素蛋白的DNA序列，與細(xì)菌質(zhì)粒重組導(dǎo)入細(xì)菌，用該細(xì)菌感染棉的體細(xì)胞，再進(jìn)行組織培養(yǎng) 花粉管未愈合前，剪去柱頭，滴加編碼毒素蛋白的DNA序列，使其借助花粉管通道進(jìn)入受體細(xì)胞 A. B. C. D.,2,3,4,5,1,答案,解析,解析 基因工程一般要經(jīng)歷四個(gè)步驟：首先獲得目的基因，即獲得編碼毒素蛋白的DNA序列，再將其與運(yùn)載體(質(zhì)粒)結(jié)合，形成重組質(zhì)粒。然后，把它導(dǎo)入受體細(xì)胞(棉的體細(xì)胞或受精卵)，隨著受體細(xì)胞繁殖而復(fù)制，最終表達(dá)出所需要的性狀。,2,3,4,5,1,2.下列關(guān)于基因表達(dá)載體導(dǎo)入微生物細(xì)胞的敘述中，不正確的是 A.常用原核生物作為受體細(xì)胞，是因?yàn)樵松锓敝晨欤叶酁閱渭?xì) 胞，遺傳物質(zhì)相對(duì)較少 B.受體細(xì)胞所處的一種能吸收周?chē)h(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)稱(chēng)為感 受態(tài) C.感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子需要適宜的溫度和酸堿度 D.感受態(tài)細(xì)胞吸收重組表達(dá)載體DNA分子的液體只要調(diào)節(jié)為適宜的pH 即可，沒(méi)必要用緩沖液,答案,2,3,4,1,5,解析,解析 將基因表達(dá)載體導(dǎo)入微生物細(xì)胞時(shí)，需在一定條件(如適宜的溫度、pH等)下，將基因表達(dá)載體和感受態(tài)的微生物細(xì)胞混合培養(yǎng)，在培養(yǎng)過(guò)程中，可能會(huì)影響pH的變化，因此要加入緩沖液，以保持適宜的pH。,2,3,4,1,5,2,3,4,1,5,3.利用外源基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，可生產(chǎn)人類(lèi)所需要的產(chǎn)品。下列選項(xiàng)中能說(shuō)明目的基因完成了在受體細(xì)胞中的表達(dá)的是 A.棉花二倍體細(xì)胞中檢測(cè)到細(xì)菌的抗蟲(chóng)基因 B.大腸桿菌中檢測(cè)到人胰島素基因及其mRNA C.山羊乳腺細(xì)胞中檢測(cè)到人生長(zhǎng)激素DNA序列 D.酵母菌細(xì)胞中提取到人干擾素蛋白,答案,解析,解析 基因表達(dá)的產(chǎn)物是蛋白質(zhì)，因此，只有在受體細(xì)胞中檢測(cè)或提取到了相應(yīng)蛋白質(zhì)才能證明目的基因在受體細(xì)胞中完成了表達(dá)。A、C項(xiàng)只能說(shuō)明完成了目的基因的導(dǎo)入，B項(xiàng)只能說(shuō)明完成了目的基因的導(dǎo)入和目的基因的轉(zhuǎn)錄過(guò)程。,4.檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物是否轉(zhuǎn)錄出mRNA，應(yīng)通過(guò)何種分子雜交方法實(shí)現(xiàn) A.DNADNA雜交 B.DNARNA雜交 C.RNA蛋白質(zhì)雜交 D.抗原抗體雜交,2,3,4,1,答案,5,解析 A、B、D三項(xiàng)分別是在復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯水平上檢測(cè)基因工程是否成功，C項(xiàng)所述分子雜交方法是不存在的。,解析,5.螢火蟲(chóng)能發(fā)光是因?yàn)槲灮鹣x(chóng)體內(nèi)通過(guò)熒光素酶催化的系列反應(yīng)所產(chǎn)生的現(xiàn)象。如果熒光素酶存在于植物體內(nèi)，也能使植物體發(fā)光，一直以來(lái)熒光素酶的唯一來(lái)源是從螢火蟲(chóng)腹部提取的。但加利福尼亞大學(xué)的一組科學(xué)家成功地通過(guò)基因工程實(shí)現(xiàn)了將熒光素酶基因?qū)氲酱竽c桿菌體內(nèi)，并在大腸桿菌體內(nèi)生產(chǎn)熒光素酶。請(qǐng)你根據(jù)已知的知識(shí)回答下列有關(guān)問(wèn)題： (1)獲取目的基因通常有兩種途徑，分別為_(kāi) _。,2,3,4,1,5,化學(xué)合成法和從基因組中直接,答案,分離法,(2)在該過(guò)程中需要多種酶的參與，其中包括_等。 (3)下列可作為受體細(xì)胞的生物有 A.土壤農(nóng)桿菌 B.結(jié)核桿菌 C.噬菌體 D.病毒 (4)在此轉(zhuǎn)基因工程中，是由質(zhì)粒承擔(dān)運(yùn)載體的。在將體外重組的DNA插入大腸桿菌體內(nèi)之前通常