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第2课时　
将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定
第3章　基因工程
人教版高中生物 选择性必修3
学习目标
1.列举将目的基因导入植物细胞、动物细胞和微生物细胞的方法。
2.列举检测与鉴定目的基因在受体细胞中是否稳定维持和表达其遗传特性的方法。
3.能够用流程图的形式概括出基因工程的基本操作程序。
4.针对人类生产或生活中的某一需求，能运用基因工程技术尝试设计获得某一转基因产品的方案。
情境导入
转基因抗虫棉
目的基因的筛选与获取
基因表达载体的构建
将目的基因导入受体细胞
目的基因的检测与鉴定
1997年，我国政府首次批准商业化种植转基因抗虫棉。到2015年，我国已育成转基因抗虫棉新品种100多个，减少农药用量40万吨，增收节支社会经济效益450亿元。
将目的基因导入受体细胞
一
目的基因的检测与鉴定
二
目录
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，称为转化。
实质：将目的基因整合到受体细胞基因组中。
一
将目的基因导入受体细胞
一
将目的基因导入受体细胞的方法
导入植物细胞
导入动物细胞
导入微生物细胞
农杆菌转化法
花粉管通道法
显微注射法
Ca2+转化法
（我国科学家独创）
（常用）
转化的概念：
感受态细胞
Ca2+处理细胞
重组基因表达载体与感受态细胞混合
感受态细胞吸收重组DNA分子
42℃,1min
冰上3min
Ca2＋处理
常用原核生物作为受体细胞，其中以大肠杆菌应用最为广泛，一般先用Ca2＋处理大肠杆菌细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，然后再将重组的基因表达载体导入其中。
一
将目的基因导入受体细胞
一
1.导入微生物细胞
1
操作方法：
2
过程：
将新鲜的从叶片上取下的圆形小片与农杆菌共培养，然后筛选转化细胞，并再生成植株
将花序直接浸没在含有农杆菌的溶液中一段时间，然后培养植株并获得种子，再进行筛选、鉴定等
导入体细胞
导入受精卵
将目的基因插入Ti质粒的T-DNA中，通过农杆菌的转化作用，使目的基因进入植物细胞。
一
将目的基因导入受体细胞
一
2.导入植物细胞
农杆菌转化法
1
操作方法：
分析将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定
任务
1．在用土壤农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞的过程中，一定要将目的基因插入Ti质粒的T－DNA上的原因是什么？
大型环状DNA
（可转移的DNA）
农杆菌细胞内含有Ti质粒，当它侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的T-DNA（可转移的DNA）转移到被侵染的细胞，并且将其整合到该细胞的染色体DNA上。
构建
表达载体
导入
植物细胞
目的基因
插入
植物细胞染色体DNA上
表达
新性状
转入
农杆菌
植物组织培养
Ti质粒
目的基因
2
过程：
一
将目的基因导入受体细胞
一
2.导入植物细胞
第一次拼接 是将目的基因拼接到Ti质粒的T-DNA上；
第二次拼接 指被插入目的基因的T DNA拼接到受体细胞染色体DNA上。
第一次导入 是将含目的基因的重组Ti质粒导入农杆菌；
第二次导入 是指含目的基因的T-DNA导入受体细胞。
第一次拼接
第二次拼接
第一次导入
第二次导入
一
将目的基因导入受体细胞
一
2.导入植物细胞
两次拼接和两次导入：
方法1
方法2
a.用微量注射器将含目的基因的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
导入
受精卵
（我国科学家独创）
适用生物：开花植物
花粉管通道法
一
将目的基因导入受体细胞
一
2.导入植物细胞
显微注射法示意图
普通鼠与生长速度加快的转基因鼠
目的基因的表达载体提纯
取卵
（受精卵）
显微注射
受精卵
发育
获得具有新性状的动物
①个体大，易操作。
②受精卵全能性高，易培养成完整个体。
一
将目的基因导入受体细胞
一
3.导入动物细胞
显微注射法
1
操作方法：
2
过程：
生物种类 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
农杆菌转化法
显微注射技术
Ca+处理法
体细胞或受精卵
受精卵
原核细胞
将目的基因插入Ti质粒的T-DNA→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的DNA上→表达
将含有目的基因的表达载体提纯→取受精卵→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物
Ca+处理细胞→微生物细胞膜的通透性增加形成感受态细胞→重组质粒与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子
将目的基因导入不同细胞的方法
一
将目的基因导入受体细胞
一
小 结
核心归纳
受体细胞的选择
(1)对于植物来说，受体细胞可以是受精卵或体细胞，因为植物细胞具有全能性。
(2)对于动物来说，受体细胞一般是受精卵，因为受精卵的全能性高，而高度分化的动物体细胞的全能性受到抑制。
(3)大肠杆菌和酵母菌在基因工程中都可以作为受体细胞，但又有所不同。大肠杆菌为原核细胞，而酵母菌为真核细胞(具有多种细胞器)，所以在生产需要加工和分泌的蛋白质时，酵母菌比大肠杆菌有优势。
分析将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定
任务
在含抗生素的选择培养基上能生长的是导入了载体的细胞，这里的载体可能是基因表达载体，也可能是未插入目的基因的空载体。因此第四步需要对目的基因是否导入进行进一步的检测。此外，即便在选择培养基上能生长的细胞中导入的是基因表达载体，但是仍然不知道目的基因插入的位置、方向等是否正确，能否正确表达，因此也需要在转录和翻译以及个体水平上进行检测和鉴定。
2．基因表达载体中已经具备标记基因(如抗生素抗性基因)，对受体细胞进行了筛选，为什么基因工程的第四步还要对目的基因进行检测和鉴定？
将目的基因导入受体细胞
一
目的基因的检测与鉴定
二
目录
Bt基因
mRNA
Bt抗虫蛋白
抗虫棉
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
个体生物学水平的鉴定
检测受体细胞的染色体DNA上是否插入了目的基因
检测目的基因是否转录出了mRNA
PCR等技术
检测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
一
目的基因的检测与鉴定
二
如：检测棉花的染色体DNA上是否插入了Bt基因或检测Bt基因
——通过PCR等技术检测
转基因生物
提取DNA
PCR操作
是否扩增出目的基因
M：marker；1-阳性质粒；
2：原始品系；3-9转Bt品系；
PCR琼脂糖凝胶电泳检测结果
电泳操作
一
目的基因的检测与鉴定
二
1.分子水平的检测
① 检测目的基因是否导入
电泳技术 在目的基因的检测和鉴定中的应用
思路 将受体细胞的所有DNA分子提取出来进行电泳实验，与marker对比判断是否含目的基因。
非转基因棉花
转基因抗虫棉
阴性对照
一
目的基因的检测与鉴定
二
拓展 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）。
检测 将待测DNA与目的基因探针混合，如果发生了核酸杂交，则说明有目的基因
一
目的基因的检测与鉴定
二
如：检测Bt基因是否翻译出mRNA
——通过PCR等技术检测
提取棉花细胞mRNA
逆转录
产生DNA
对扩增产物进行检测
用与Bt基因相关的
引物进行PCR扩增
Bt
M3
C0
T-9
T-2
T-51
T-5
T-23
T-11
T-20
T-21
T-34
T-10
10个PCR阳性棉花植株中，有四株Bt基因发生转录
② 检测目的基因是否转录
一
目的基因的检测与鉴定
二
1.分子水平的检测
如：检测Bt基因是否翻译成Bt抗虫蛋白
——通过抗原-抗体杂交检测
苏云金芽孢杆菌
提取
Bt毒蛋白
注射小鼠体内
抗体
标记抗体
提取蛋白
电泳分离
抗原
抗体
杂交
③ 检测目的基因是否翻译
一
目的基因的检测与鉴定
二
1.分子水平的检测
转基因生物 鉴定方法 成功标志
抗病毒（菌）植物
抗除草剂植物
获取目的基因产物的转基因生物
分析将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定
任务
3．如果目的基因是抗虫基因，在个体水平上怎么检测？如果目的基因是耐盐基因呢？
如果目的基因是抗虫基因，则要进行抗虫接种实验。
如果目的基因是耐盐基因，则要用一定浓度的盐水浇灌。
病毒（菌）接种实验
未染病
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
抗性鉴定、活性鉴定等
2.个体水平检测：
拓展延伸
1．复制水平的检测(DNA分子杂交技术)
(1)原理：碱基互补配对原则。
(2)基因探针：用放射性同位素或荧光物质标记的目的基因。
拓展延伸
1．复制水平的检测(DNA分子杂交技术)
(3)检测受体细胞是否含目的基因的具体过程：
拓展延伸
2．表达水平的检测
进行转录水平的检测原理与复制水平的检测原理相似，只是被检测的物质不再是转基因生物基因组DNA，而是转基因生物细胞内的 mRNA；进行翻译水平的检测则是利用抗原与抗体特异性结合的原理。
跟踪训练
1.C基因编码具有高度特异性杀虫活性的C蛋白，V基因编码的V蛋白是结构和作用机理不同于C蛋白的杀虫蛋白。利用C－V融合基因和载体(如图)，获得具有高抗虫性的转基因玉米。
下列叙述错误的是
A.此载体中的T－DNA可转移至植物细胞基因组中
B.可采用含卡那霉素的培养基筛选转基因植株
C.可从分子水平、个体水平对转基因玉米进行检测与鉴定
D.与转一种抗虫基因相比，此玉米可延缓害虫抗性基因频率增加
√
可采用含潮霉素的培养基筛选转基因植株，B错误。
2.(2023·陕西西安高二调研)科学家将苏云金杆菌中的Bt抗虫蛋白基因(抗虫基因)导入棉花的愈伤组织细胞并进行组织培养获得棉花植株。经棉铃虫饲喂实验，发现棉花植株并无抗虫性状，科学家提取棉花叶片细胞中的有关成分进行了如下操作。下列有关分析错误的是
A.提取细胞中的蛋白质，采用抗原—抗体杂交技术进行检测，若检测到细胞中无Bt
抗虫蛋白，则说明抗虫基因不能表达
B.若经A项检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白，可采用PCR等技术检测细胞中的RNA，若
测到Bt抗虫蛋白的mRNA，则说明抗虫基因能正常转录和翻译
C.若经B项检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白的mRNA，可采用PCR等技术检测细胞中的
DNA，若能检测到抗虫基因，则可能是抗虫基因反向插入载体中或抗虫基因不能
正常转录
D.若经C项检测确定细胞中无抗虫基因，则可能是将没有目的基因的载体DNA分子导
入了受体细胞
√
跟踪训练
若经A项检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白，可采用PCR等技术检测细胞中的RNA，若能检测到Bt抗虫蛋白的mRNA，则可能是抗虫基因能转录，但不能正常翻译，B错误。
课堂小结

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