2017 2018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

1、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,P,77,81,圖文，闡明目的基因的導(dǎo)入的四種方法,2,分析教材,P,81,83,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)?/p>

2、受體細(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

3、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,_,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

4、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.0.5,1 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

5、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,進(jìn)入,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

6、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,取卵,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,

7、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

8、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)

9、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

10、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)?光標(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

11、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

12、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,選項(xiàng),基因,表達(dá)的細(xì)胞,表達(dá)產(chǎn)物,A,細(xì)菌抗蟲(chóng)蛋白基因,抗蟲(chóng)棉葉肉細(xì)胞,細(xì)菌抗蟲(chóng)蛋白,B,人酪氨酸酶基因,正常人皮膚細(xì)胞,人酪氨酸酶,C,動(dòng)物胰島素基因,大腸桿菌工程菌細(xì)胞,動(dòng)物胰島素,D,兔血紅蛋白基因,兔成熟紅細(xì)胞,兔血紅蛋白,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

13、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,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?，且多為單?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,

14、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,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

15、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.DNA,DNA,雜交,B.DNA,RNA,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,_,_,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,要,用,_,處,理,大,腸,桿,菌,目