3.2.2將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測(cè)與鑒定課件高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修三

第2課時(shí)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的檢測(cè)與鑒定第3章基因工程人教版高中生物選擇性必修3

學(xué)習(xí)目標(biāo)1.列舉將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞、動(dòng)物細(xì)胞和微生物細(xì)胞的方法。2.列舉檢測(cè)與鑒定目的基因在受體細(xì)胞中是否穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性的方法。3.能夠用流程圖的形式概括出基因工程的基本操作程序。4.針對(duì)人類生產(chǎn)或生活中的某一需求，能運(yùn)用基因工程技術(shù)嘗試設(shè)計(jì)獲得某一轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的方案。

情境導(dǎo)入轉(zhuǎn)基因抗蟲棉目的基因的篩選與獲取基因表達(dá)載體的構(gòu)建將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測(cè)與鑒定1997年，我國(guó)政府首次批準(zhǔn)商業(yè)化種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。到2015年，我國(guó)已育成轉(zhuǎn)基因抗蟲棉新品種100多個(gè)，減少農(nóng)藥用量40萬噸，增收節(jié)支社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益450億元。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞一目的基因的檢測(cè)與鑒定二目錄目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程，稱為轉(zhuǎn)化。實(shí)質(zhì)：將目的基因整合到受體細(xì)胞基因組中。一

將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞一將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法導(dǎo)入植物細(xì)胞導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞導(dǎo)入微生物細(xì)胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法花粉管通道法顯微注射法Ca2+轉(zhuǎn)化法（我國(guó)科學(xué)家獨(dú)創(chuàng)）（常用）轉(zhuǎn)化的概念：感受態(tài)細(xì)胞Ca2+處理細(xì)胞重組基因表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合感受態(tài)細(xì)胞吸收重組DNA分子42℃,1min冰上3minCa2＋處理

常用原核生物作為受體細(xì)胞，其中以大腸桿菌應(yīng)用最為廣泛，一般先用Ca2＋處理大腸桿菌細(xì)胞，使細(xì)胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)，然后再將重組的基因表達(dá)載體導(dǎo)入其中。一

將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞一1.導(dǎo)入微生物細(xì)胞1操作方法：2過程：將新鮮的從葉片上取下的圓形小片與農(nóng)桿菌共培養(yǎng)，然后篩選轉(zhuǎn)化細(xì)胞，并再生成植株將花序直接浸沒在含有農(nóng)桿菌的溶液中一段時(shí)間，然后培養(yǎng)植株并獲得種子，再進(jìn)行篩選、鑒定等導(dǎo)入體細(xì)胞導(dǎo)入受精卵將目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA中，通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用，使目的基因進(jìn)入植物細(xì)胞。一

將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞一2.導(dǎo)入植物細(xì)胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法1操作方法：分析將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞和目的基因的檢測(cè)與鑒定任務(wù)1．在用土壤農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的過程中，一定要將目的基因插入Ti質(zhì)粒的T－DNA上的原因是什么？大型環(huán)狀DNA（可轉(zhuǎn)移的DNA）農(nóng)桿菌細(xì)胞內(nèi)含有Ti質(zhì)粒，當(dāng)它侵染植物細(xì)胞后，能將Ti質(zhì)粒上的T-DNA（可轉(zhuǎn)移的DNA）轉(zhuǎn)移到被侵染的細(xì)胞，并且將其整合到該細(xì)胞的染色體DNA上。構(gòu)建表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞目的基因插入植物細(xì)胞染色體DNA上表達(dá)新性狀轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌植物組織培養(yǎng)Ti質(zhì)粒目的基因2過程：一

將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞一2.導(dǎo)入植物細(xì)胞第一次拼接

是將目的基因拼接到Ti質(zhì)粒的T-DNA上；第二次拼接

指被插入目的基因的T-DNA拼接到受體細(xì)胞染色體DNA上。第一次導(dǎo)入是將含目的基因的重組Ti質(zhì)粒導(dǎo)入農(nóng)桿菌；第二次導(dǎo)入

是指含目的基因的T-DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞。第一次拼接第二次拼接第一次導(dǎo)入第二次導(dǎo)入一

將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞一2.導(dǎo)入植物細(xì)胞兩次拼接和兩次導(dǎo)入：

方法1方法2a.用微量注射器將含目的基因的DNA溶液直接注入子房中b.在植物受粉后的一定時(shí)間內(nèi)，剪去柱頭，將DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借助花粉管通道進(jìn)入胚囊導(dǎo)入受精卵（我國(guó)科學(xué)家獨(dú)創(chuàng)）適用生物：開花植物花粉管通道法一

將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞一2.導(dǎo)入植物細(xì)胞顯微注射法示意圖普通鼠與生長(zhǎng)速度加快的轉(zhuǎn)基因鼠目的基因的表達(dá)載體提純?nèi)÷眩ㄊ芫眩╋@微注射受精卵發(fā)育獲得具有新性狀的動(dòng)物①個(gè)體大，易操作。②受精卵全能性高，易培養(yǎng)成完整個(gè)體。一

將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞一3.導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞顯微注射法1操作方法：2過程：生物種類植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞微生物細(xì)胞常用方法受體細(xì)胞轉(zhuǎn)化過程農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射技術(shù)Ca+處理法體細(xì)胞或受精卵受精卵原核細(xì)胞將目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA→農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細(xì)胞→整合到受體細(xì)胞的DNA上→表達(dá)將含有目的基因的表達(dá)載體提純→取受精卵→顯微注射→受精卵發(fā)育→獲得具有新性狀的動(dòng)物Ca+處理細(xì)胞→微生物細(xì)胞膜的通透性增加形成感受態(tài)細(xì)胞→重組質(zhì)粒與感受態(tài)細(xì)胞混合→感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子將目的基因?qū)氩煌?xì)胞的方法一

將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞一小結(jié)核心歸納受體細(xì)胞的選擇(1)對(duì)于植物來說，受體細(xì)胞可以是受精卵或體細(xì)胞，因?yàn)橹参锛?xì)胞具有全能性。(2)對(duì)于動(dòng)物來說，受體細(xì)胞一般是受精卵，因?yàn)槭芫训娜苄愿?，而高度分化的?dòng)物體細(xì)胞的全能性受到抑制。(3)大腸桿菌和酵母菌在基因工程中都可以作為受體細(xì)胞，但又有所不同。大腸桿菌為原核細(xì)胞，而酵母菌為真核細(xì)胞(具有多種細(xì)胞器)，所以在生產(chǎn)需要加工和分泌的蛋白質(zhì)時(shí)，酵母菌比大腸桿菌有優(yōu)勢(shì)。分析將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞和目的基因的檢測(cè)與鑒定任務(wù)在含抗生素的選擇培養(yǎng)基上能生長(zhǎng)的是導(dǎo)入了載體的細(xì)胞，這里的載體可能是基因表達(dá)載體，也可能是未插入目的基因的空載體。因此第四步需要對(duì)目的基因是否導(dǎo)入進(jìn)行進(jìn)一步的檢測(cè)。此外，即便在選擇培養(yǎng)基上能生長(zhǎng)的細(xì)胞中導(dǎo)入的是基因表達(dá)載體，但是仍然不知道目的基因插入的位置、方向等是否正確，能否正確表達(dá)，因此也需要在轉(zhuǎn)錄和翻譯以及個(gè)體水平上進(jìn)行檢測(cè)和鑒定。2．基因表達(dá)載體中已經(jīng)具備標(biāo)記基因(如抗生素抗性基因)，對(duì)受體細(xì)胞進(jìn)行了篩選，為什么基因工程的第四步還要對(duì)目的基因進(jìn)行檢測(cè)和鑒定？

將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞一

目的基因的檢測(cè)與鑒定二目錄Bt基因mRNABt抗蟲蛋白抗蟲棉目的

：檢測(cè)目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞后，是否穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性類型檢測(cè)內(nèi)容方法分子水平的檢測(cè)個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定檢測(cè)受體細(xì)胞的染色體DNA上是否插入了目的基因檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNAPCR等技術(shù)檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)抗原-抗體雜交技術(shù)個(gè)體是否具有相應(yīng)性狀抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等一

目的基因的檢測(cè)與鑒定二如：檢測(cè)棉花的染色體DNA上是否插入了Bt基因或檢測(cè)Bt基因——通過PCR等技術(shù)檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物提取DNAPCR操作是否擴(kuò)增出目的基因M：marker；1-陽性質(zhì)粒；2：原始品系；3-9轉(zhuǎn)Bt品系；

PCR瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)結(jié)果電泳操作一

目的基因的檢測(cè)與鑒定二1.分子水平的檢測(cè)①檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入電泳技術(shù)在目的基因的檢測(cè)和鑒定中的應(yīng)用思路將受體細(xì)胞的所有DNA分子提取出來進(jìn)行電泳實(shí)驗(yàn)，與marker對(duì)比判斷是否含目的基因。非轉(zhuǎn)基因棉花轉(zhuǎn)基因抗蟲棉陰性對(duì)照一

目的基因的檢測(cè)與鑒定二拓展

基因探針是一段帶有檢測(cè)標(biāo)記（熒光或同位素標(biāo)記），且順序已知的，與目的基因能互補(bǔ)的核酸序列（DNA或RNA）。檢測(cè)

將待測(cè)DNA與目的基因探針混合，如果發(fā)生了核酸雜交，則說明有目的基因一

目的基因的檢測(cè)與鑒定二如：檢測(cè)Bt基因是否翻譯出mRNA——通過PCR等技術(shù)檢測(cè)提取棉花細(xì)胞mRNA逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生DNA對(duì)擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)用與Bt基因相關(guān)的引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增BtM3C0T-9T-2T-51T-5T-23T-11T-20T-21T-34T-1010個(gè)PCR陽性棉花植株中，有四株Bt基因發(fā)生轉(zhuǎn)錄②檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄一

目的基因的檢測(cè)與鑒定二1.分子水平的檢測(cè)如：檢測(cè)Bt基因是否翻譯成Bt抗蟲蛋白——通過抗原-抗體雜交檢測(cè)蘇云金芽孢桿菌提取Bt毒蛋白注射小鼠體內(nèi)抗體標(biāo)記抗體提取蛋白電泳分離抗原抗體雜交③檢測(cè)目的基因是否翻譯一

目的基因的檢測(cè)與鑒定二1.分子水平的檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物鑒定方法成功標(biāo)志抗病毒（菌）植物抗除草劑植物獲取目的基因產(chǎn)物的轉(zhuǎn)基因生物分析將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞和目的基因的檢測(cè)與鑒定任務(wù)3．如果目的基因是抗蟲基因，在個(gè)體水平上怎么檢測(cè)？如果目的基因是耐鹽基因呢？如果目的基因是抗蟲基因，則要進(jìn)行抗蟲接種實(shí)驗(yàn)。如果目的基因是耐鹽基因，則要用一定濃度的鹽水澆灌。病毒（菌）接種實(shí)驗(yàn)未染病噴灑除草劑正常生長(zhǎng)提取細(xì)胞產(chǎn)物與天然產(chǎn)品進(jìn)行功能活性比較功能、活性正常抗性鑒定、活性鑒定等2.個(gè)體水平檢測(cè)：拓展延伸1．復(fù)制水平的檢測(cè)(DNA分子雜交技術(shù))(1)原理：堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。(2)基因探針：用放射性同位素或熒光物質(zhì)標(biāo)記的目的基因。拓展延伸1．復(fù)制水平的檢測(cè)(DNA分子雜交技術(shù))(3)檢測(cè)受體細(xì)胞是否含目的基因的具體過程：拓展延伸2．表達(dá)水平的檢測(cè)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄水平的檢測(cè)原理與復(fù)制水平的檢測(cè)原理相似，只是被檢測(cè)的物質(zhì)不再是轉(zhuǎn)基因生物基因組DNA，而是轉(zhuǎn)基因生物細(xì)胞內(nèi)的mRNA；進(jìn)行翻譯水平的檢測(cè)則是利用抗原與抗體特異性結(jié)合的原理。跟蹤訓(xùn)練1.C基因編碼具有高度特異性殺蟲活性的C蛋白，V基因編碼的V蛋白是結(jié)構(gòu)和作用機(jī)理不同于C蛋白的殺蟲蛋白。利用C－V融合基因和載體(如圖)，獲得具有高抗蟲性的轉(zhuǎn)基因玉米。下列敘述錯(cuò)誤的是

A.此載體中的T－DNA可轉(zhuǎn)移至植物細(xì)胞基因組中B.可采用含卡那霉素的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因植株C.可從分子水平、個(gè)體水平對(duì)轉(zhuǎn)基因玉米進(jìn)行檢測(cè)與鑒定D.與轉(zhuǎn)一種抗蟲基因相比，此玉米可延緩害蟲抗性基因頻率增加√可采用含潮霉素的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因植株，B錯(cuò)誤。2.(2023·陜西西安高二調(diào)研)科學(xué)家將蘇云金桿菌中的Bt抗蟲蛋白基因(抗蟲基因)導(dǎo)入棉花的愈傷組織細(xì)胞并進(jìn)行組織培養(yǎng)獲得棉花植株。經(jīng)棉鈴蟲飼喂實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)棉花植株并無抗蟲性狀，科學(xué)家提取棉花葉片細(xì)胞中的有關(guān)成分進(jìn)行了如下操作。下列有關(guān)分析錯(cuò)誤的是

A.提取細(xì)胞中的蛋白質(zhì)，采用抗原—抗體雜交技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，若檢測(cè)到細(xì)胞中無Bt

抗蟲蛋白，則說明抗蟲基因不能表達(dá)B.若經(jīng)A項(xiàng)檢測(cè)確定細(xì)胞中無Bt抗蟲蛋白，可采用PCR等技術(shù)檢測(cè)細(xì)胞中的RNA，若

測(cè)到Bt抗蟲蛋白的mRNA，則說明抗蟲基因能正常轉(zhuǎn)錄和翻譯C.若經(jīng)B項(xiàng)檢測(cè)確定細(xì)胞中無