基因工程的基本操作程序（第2課時） 【新教材 備課精講精研】 高二生物高效課件（人教版2019選擇性必修3）

新課程標準核心素養(yǎng)1.闡明基因工程的原理和基本操作程序。2.針對人類生產或生活中的某一需求，選取適當的基因工程的技術和方法，嘗試設計獲得某一轉基因產品的方案。3.嘗試進行PCR的基本操作并用電泳鑒定PCR的產物。1.科學思維——結合生產實例，舉例說出基因工程的基本操作程序。2.科學探究——針對人類生產和生活的某一需求，嘗試提出初步的基因工程構想，完成初步設計。第2節(jié)基因工程的基本操作程序（2）培育轉基因抗蟲棉的簡要過程：提取棉花細胞(含抗蟲基因)蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因與運載體DNA拼接導入普通棉花(無抗蟲特性)棉花植株(有抗蟲特性)思考：將生物的所有DNA直接導入受體細胞不是更簡便嗎？如果這么做，效果會怎樣？這種方法針對性差，完全靠運氣，也無法確定哪些基因導入了受體細胞?；虮磉_載體是由哪些部分組成的呢？1.構建原因

①

;②

。使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在,并且可以遺傳給下一代使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用二、基因表達載體的構建——核心步驟2.基因表達載體的組成

當誘導物存在時，可以激活或抑制目的基因的表達。終止子啟動子目的基因標記基因復制原點基因表達載體（1）啟動子：一段有特殊序列結構的____片段。DNA①本質：②位置：位于基因的____，緊挨____________。上游轉錄的起始位點③功能：RNA聚合酶識別和結合的部位，驅動基因轉錄出mRNA。誘導型啟動子：（啟動子≠起始密碼）終止子啟動子目的基因標記基因復制原點基因表達載體（2）終止子：①本質：一段有特殊序列結構的____片段。DNA②位置：位于基因的_____。下游③功能：使轉錄在所需要的地方停下來。（3）標記基因：①作用：便于重組DNA分子的篩選。（4）目的基因：②常見類型：抗生素抗性基因、熒光蛋白基因等。如Bt基因,能控制表達所需要的特殊性狀。（5）復制原點：DNA復制的起始位點。注意：目的基因必須插入到

與

之間。啟動子終止子（終止子≠終止密碼）重組DNA分子限制酶3.基因表達載體的構建過程目的基因限制酶切割位點獲取目的基因DNA連接酶基因表達載體構建模式圖限制酶啟動子限制酶切割位點終止子標記基因復制原點質粒同種限制酶或能產生相同末端的限制酶？①單酶切法目的基因3.基因表達載體的構建過程思考：單酶切的方法缺陷是什么？單酶切缺點:質粒重新環(huán)化目的基因自身環(huán)化質粒與目的基因反向連接

(后果)如何避免上述問題？abab雙酶切的優(yōu)點:防止質粒重新環(huán)化防止質粒與目的基因反向連接防止目的基因自身環(huán)化②雙酶切法【典例】如圖是利用基因工程技術培育轉基因植物，生產可食用疫苗的部分過程示意圖，其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ為四種限制性內切核酸酶。下列說法錯誤的是(

)BA.卡那霉素抗性基因的存在有利于將含有抗原基因的細胞篩選出來B.表達載體構建時需要用到限制酶SmaⅠC.圖示過程是基因工程的核心步驟D.除圖示組成外，表達載體中還應該含有啟動子和終止子等結構【變式訓練】以下關于基因表達載體的構建的說法正確的是(

) A.基因表達載體的構建是在生物體的細胞內完成的 B.基因表達載體中只有啟動子才能驅動目的基因轉錄出mRNA C.基因表達載體的組成應包括啟動子、終止密碼子、目的基因、標記基因等 D.基因表達載體通常采用抗生素合成基因作為標記基因B三、將目的基因導入受體細胞（一）導入植物細胞農桿菌轉化法花粉管通道法(最多)

導入方法1.花粉管通道法：我國科學家獨創(chuàng)①用___________將___________________直接注入____中；微量注射器含目的基因的DNA溶液子房②在植物受粉后的一定時間內，剪去____，將________滴加在________上，使目的基因借助___________進入_____；柱頭DNA溶液花柱切面花粉管通道胚囊受體細胞：受精卵子房花粉柱頭花粉管精子卵細胞胚囊③花粉管通道法的過程：

目的基因進入受體細胞內，并且在受體細胞內維持穩(wěn)定和表達的過程2.農桿菌轉化法①轉化：②農桿菌特點：a.能在自然條件下侵染___________和_________，而對大多數___________沒有侵染能力；雙子葉植物裸子植物單子葉植物b.農桿菌細胞內含有______，當它侵染植物細胞后，能將______上的______（___________）轉移到被侵染的細胞，并且將其_________________________；Ti質粒Ti質粒T-DNA可轉移的DNA整合到該細胞的染色體DNA上

將目的基因插入_____________中，通過農桿菌的_____作用，就可以使目的基因___________③利用農桿菌進行轉化的思路：Ti質粒的T-DNA轉化進入植物細胞④農桿菌轉化法的過程：T-DNA目的基因構建表達載體含目的基因的重組Ti質粒轉入農桿菌含重組Ti質粒的農桿菌導入植物細胞表現出新性狀的植物植物細胞將目的基因插入染色體DNA中植物組織培養(yǎng)兩次拼接：第一次拼接是將目的基因拼接到Ti質粒的T-DNA上；第二次拼接(非人工操作)指被插入目的基因的T-DNA拼接到受體細胞染色體的DNA上。兩次導入：第一次導入是將含目的基因的Ti質粒重新導入農桿菌；第二次導入(非人工操作)是指含目的基因的T-DNA導入受體細胞。

提醒：農桿菌轉化法中的兩次拼接、兩次導入⑤轉化的具體方法：a.可以將新鮮的從葉片上取下的圓形小片_______________，然后_____________，并__________；受體細胞為_______與農桿菌共培養(yǎng)篩選轉化細胞再生成植株體細胞b.可以將____直接浸沒在________________中一段時間，然后培養(yǎng)植株并獲得____，再進行_____、_____等；受體細胞為_______花序含有農桿菌的溶液種子篩選鑒定受精卵——顯微注射法1.受體細胞：受精卵。(因為受精卵容易表現出全能性)2.過程：2023/1/29構建基因表達載體并提純利用顯微注射將基因表達載體注入動物的受精卵中早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植獲得具有新性狀的動物（二）導入動物細胞顯微注射法——Ca2+處理法1.受體細胞：

常用原核生物作為受體細胞，其中以大腸桿菌最廣泛。2.原核生物的優(yōu)點:

繁殖快、單細胞、遺傳物質相對較少、易于培養(yǎng)。3.一般過程:2023/1/29Ca2+處理大腸桿菌使細胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)將重組的基因表達載體導入其中（Ca2+的作用：增加細胞壁的通透性）（感受態(tài)細胞）（三）導入入微生物細胞Ca2+感受態(tài)細胞吸收實例：利用轉基因大腸桿菌生產藥物注意：原核生物作為受體細胞產生的真核生物的蛋白質通常沒有生物活性（無內質網和高爾基體加工），需要在體外進行再加工。生物種類植物細胞動物細胞微生物細胞常用方法農桿菌轉化法;花粉管通道法顯微注射法Ca2＋處理法(感受態(tài)細胞法)受體細胞體細胞受精卵原核細胞小結：將目的基因導入受體細胞(1)花粉管通道法是我國科學家獨創(chuàng)的一種方法，主要適用于雙子葉植物和裸子植物。()解析：農桿菌轉化法主要適用于雙子葉植物和裸子植物。(2)農桿菌侵入植物細胞后，其Ti質粒上的T－DNA能轉移到被侵染的細胞，并且整合到該細胞的染色體DNA上。()(3)培育轉基因動物時，常選擇受精卵作為受體細胞，利用顯微注射法將目的基因直接注入受精卵中。(

)(4)將目的基因導入原核細胞時，通常用大腸桿菌作為受體細胞，并需要用Ca2＋處理大腸桿菌，使其處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的狀態(tài)。(

)×√√√【基礎過關】【典例】下列關于目的基因導入受體細胞的方法中，不正確的是(

) A.我國利用花粉管通道法培育了轉基因抗蟲棉 B.用Ca2＋處理大腸桿菌，使之成為感受態(tài)細胞 C.將目的基因導入動物細胞最常用、最有效的方法是顯微注射法 D.利用農桿菌轉化法培育大多單子葉轉基因植物

解析：目前我國的轉基因抗蟲棉是利用花粉管通道法培育的，A正確；為使大腸桿菌易吸收DNA分子，應先用氯化鈣溶液進行處理，使大腸桿菌處于易于吸收周圍環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)，B正確；顯微注射技術是將目的基因導入動物細胞最為有效的一種方法，C正確；農桿菌對大多數單子葉植物沒有侵染能力，D錯誤。D【檢測】菊花是一種雙子葉植物，易感桃蚜。桃