优化方案高中生物 专题1.2 基因工程的基本操作程序课件 新人教版选修3

三、基因表达载体的构建
1．构建基因表达载体的目的： (1)使目的基因在___受__体__细__胞____中稳定存在，并且可以_遗__传__ 给下一代。 (2)使目的基因能够__表__达___和___发__挥__作__用___。
2．基因表达载体组成：
3．基因表达载体的功能：通过基因表达载体将___目__的__基__因___ 导入受体细胞。 巧一性强可在短时间内大量扩增目的基因专一性强可产生自存在的新基因工作量操作过程较麻烦技术要求过高需要严格控制温度技术要3pcr技术与生物体内dna复制的比较项目pcr技术dna复制不同解旋方式dna在高温下变性解旋解旋酶催化场所体外复制主要在细胞核内热稳定的dna聚合酶细胞内含有的dna聚合酶温度条件需控制温度在较高温度下进行细胞内温和条件结果在短时间内形成大量的dna片段形成整个dna分子原理dna双链复制碱基互补配对原料四种游离的脱氧核苷酸条件模板atp酶等特别提醒获取目的基因需在受体细胞中表达1真核细胞的基因编码区含有不能表达的区域因此不能直接用于基因的扩增和表达
目的基因表达载 Ca2＋处理细胞
体提纯→取卵 →感受态细胞→
(受精卵)→显微 表达载体与感受
注射→受精卵发 态细胞混合→感
育→获得具有新 受态细胞吸收
性状的动物
DNA分子
特别提醒 目的基因能否稳定遗传的判断 目的基因能否在受体细胞内稳定保存并表达的关键是目的基 因是否插入到受体细胞染色体上的DNA分子中。图中过程b 与过程a相比，b会使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表 达，而a细胞分裂时，细胞质是不均分的，子细胞不一定含有 目的基因。
下列获取目的基因的方法基
因 ③反转录法 ④通过DNA合成仪利用化学方法人工合成
DNA
A．①②③④
B．①②③
C．②③④
D．②③
[解析] PCR技术利用的是DNA双链复制原理。即将DNA双
链之间的氢键打开，变成单链DNA，作为聚合反应的模板。
(2)受体细胞：原核细胞(使用最广泛的是大肠杆菌细胞)。
(3)原核生物的特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较
少等。
五、目的基因的检测与鉴定
1．分子水平检测 (1)检测转基因生物DNA上是否插入了目的基因。 方法：__D_N_A__分__子__杂__交___技术。 (2)检测目的基因是否转录出mRNA。 方法：_____分__子_____杂交技术。 (3)检测目的基因是否翻译成蛋白质。 方法：__抗__原__—__抗__体__杂交技术。 2．个体生物学水平鉴定：抗虫、抗病、抗逆性状的有无及程 度。
不同 点
酶 温度条件
热稳定的DNA 聚合酶
需控制温度，在较 高温度下进行
细胞内含有的 DNA聚合酶
细胞内温和条件
结果
原理 原料 条件
在短时间内形成大 形成整个DNA
量的DNA片段
分子
DNA双链复制(碱基互补配对) 四种游离的脱氧核苷酸
பைடு நூலகம்
模板、ATP、酶等
特别提醒 获取目的基因需在受体细胞中表达 (1)真核细胞的基因编码区含有不能表达的区域，因此不能直 接用于基因的扩增和表达。获得真核细胞中的目的基因时， 一般用人工合成的方法。 (2)基因工程操作中，只有使用受体生物自身基因的启动子才 比导入受体细胞中无法转录。
3．将目的基因导入动物细胞 (1)方法：__显__微__注__射__法__。
(2)常用受体细胞：受精卵。
4．将目的基因导入微生物细胞
(1)方法： ①用____C_a_2_＋___处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境 中DNA分子的生理状态(这种细胞称为__感__受__态__细__胞__)。 ②感受态细胞吸收__重__组__表__达__载__体__D_N__A_分__子____。
某种生物的全 部基因
部分基因可以
2．提取目的基因方法的比较基因的构建人工合成方法
基因组文 库
部分基因文 库(如cDNA)PCR技术 扩增化学合 成法
反转录 法过程基因的构建方法 基因组 部分基因专一性强
PCR技 术扩增
可在短 时间内 大量扩 增目的 基因
基因表达载体的构建
目的基因 位置：基因的首端
启动子功能：是RNA聚合酶识别和结合的部位，
1．组成
驱动基因转录出mRNA
终止子位 功置 能： ：基 终因 止的 转尾 录端 标记基因：鉴别受体细胞中是否含有目的基因
2．构建方法：
特别提醒 启动子和终止子、起始密码子与终止密码子的区 别 启动子≠起始密码(子)；终止子≠终止密码(子)。 (1)启动子和终止子都在DNA上，在遗传信息转录时起作用。 启动子是启动转录的开始，终止子是DNA分子上决定转录停 止的一段DNA序列，其组成单位都是脱氧核苷酸。 (2)起始密码子和终止密码子都是mRNA上三个相邻碱基。起 始密码子决定翻译的开始，终止密码子决定翻译的停止。
②种类_部__分基__基因__因组__文__库文：库包：含包一含种一生种物生的物一所部有分的基基因因 ③提取依据：基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色 体上的位置、基因的转录产物____m__R_N_A____，以及基因的表 达产物蛋白质等特性。 (2)利用PCR技术扩增目的基因 ①PCR的含义：是一项在生物______体__外____复制特定DNA片 段的核酸合成技术。 ②目的：短时间内大量扩增目的基因。 ③原理：___D__N_A__双__链__复__制_____。
____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__
二、目的基因的获取 1．目的基因：主要是指___编__码__蛋__白__质___的基因，也可以是一 些具有调控作用的因子因的许多DNA片段，导 入受___体__菌__的__群__体__中储存，各个受体菌点，推测该DNA片段上可能含有控 制____D_N__A_连__接__酶__、__限__制__酶____(酶)合成的基因。 (3)图中c过程中，能促进农杆菌向植物细胞转移的物质是 ___酚_____类化合物。 (4)植物基因工程中除了农杆菌转化法之外，还可采取 _基__因__枪__法__、__花__粉__管__通__道__法___。(至少写出两种)
2．连一连 将下列方法技术与其对应内容连库基因多少因的重组Ti质粒转入农杆菌中的常用方法 是什么？ (2)怎样操作可促进单子叶植物受农杆菌的感染？ 提示：(1)用Ca2＋(或CaCl2溶液)处理可增加农杆菌细胞壁的 通透性而达到促进含目的基因的重组Ti质粒转入农杆菌中的 目的。 (2)可在单子叶植物受损处加涂酚类物质来吸引更多的农杆菌 感染。
(2014·山东济南高二检测)农杆菌是一种在土壤中生活的 微生物，能在自然条件下感染植物，因而在植物基因工程中 得到了广泛的运用。如图为农杆菌转化法的示意图，试回答 下列问题：
(1)一般情况下农杆菌不能感染的植物是__单__子__叶__植__物__，利用 农杆菌自然条件下感染植物的特点，能实现 __目__的__基__因__导__入__植__物__细__胞____。具体原理是在农杆菌的Ti质粒 上存在T-DNA片段，它具有可转移至受体细胞并整合到受体 细胞___染__色__体__的__D_N__A__上的特点，因此只要将携带外源基因 的DNA片段插入到___T_-_D__N_A_片__段__(_内__部__)__(部位)即可。
目的基因导入受体细胞 1．目的基因导入受体细胞的过程：
2．不同受体细胞的常用导入方法
生物 种类
植物细胞
动物细胞
微生物细胞
常用 方法
农杆菌转化法
显微注射法 Ca2＋处理法
受体 细胞
体细胞
受精卵
原核细胞
转化 过程
目的基因插入Ti 质粒的T-DNA上 →导入植物细胞
→整合到受体细 胞的DNA中→ 表达
1作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因, 从而将含有目的基因的细胞筛选出来。( √ ) (3)目的基因导入双子叶植物一般采用农杆菌转化法。( √ ) (4)基因工程常用的受体细胞都是动植物的体细胞。( × ) (5)基因工程是否成功需进行个体生物学水平上的鉴定。( √ )
④过程： 第一步：加热至90～95 ℃，___D_N__A_解__旋___； 第二步：冷却至____5_5_～__6_0___℃，引物结合到互补DNA链； 第三步：加热至70～75 ℃，热稳定DNA聚合酶(Taq酶)从引 物起始进行互补链的合成。
如此重复循环多次。
⑤特点：指数形式扩增。
(3)人工合成 如果目的基因较小，核苷酸序列又已知，可通过DNA合成仪 用__化__学__方__法____人工合成。
人工合成
化学合成 反转录
法
法
专一性强, 可产生自 然界中不 存在的新
基因
工作量 大、盲 操作过程较麻 缺点 目性大、 烦，技术要求 专一性 过高
差
需要严 格控制 温度、 技术要
求高
适用范围 小
3．PCR技术与生物体内DNA复制的比较
项目 解旋方式
场所
PCR技术 DNA在高温下
变性解旋
体外复制
DNA复制 解旋酶催化 主要在细胞核内
两子启动和终止； 目的基因在中间； 标记基因来筛选。
四、将目的基因导入受体细胞
1．转化的概念：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。 2．将目的基因导入植物细胞 (1)__农__杆__菌__转__化__法:将目的基因导入双子叶植物和裸子植物。 (2)基因枪法：将目的基因导入单子叶植物常用的方法。 (3)__花__粉__管__通__道__法：我国科学家独创的一种方法。
反转录法是以目的基因转录成的信使RNA为模板，在反转录
酶的作用下，先反转录形成互补的单链DNA，再合成双链
DNA。①④则均不需要模板。
(2014·甘肃兰州一中高二检测)获取目的基因的方法有多种， 下列不属于目的接从受体细胞中获取目的基因 D．利用PCR技术获取 解析：应该直接从供体细胞中获取目的基因。
专题1 基因工程
1．2 基因工程的基本操作程序
专题1 基因工程
学习导航 1.掌握目的基因获取的常见方法。[难点] 2．学会基因表达载体构建的方法和要求。[重、难点] 3．理解目的基因导入受体细胞的具体过程。[重点] 4．掌握目的基因检测与鉴定的具体操作。
一、基因工程的基本操作程序 目的基因的获取 ↓
[解析] (1)一般农杆菌不能感染的植物是单子叶植物，可感 染双子叶植物和裸子植物。利用其感染性，可实现目的基因 导入植物细胞。真正可转移至受体细胞并整合到受体细胞染 色体的DNA上的是农杆菌T-DNA片段，因此目的基因必须插 入到该部位才能成功。(2)根据T-DNA这一转移特点，可以推 测该DNA片段能控制合成DNA连接酶、限制酶以实现与双子 叶植物细胞染色体DNA的整合。(3)植物细胞受伤后可产生酚 类物质，促进农杆菌向植物细胞转移。(4)植物基因工程中除 了农杆菌转化法之外，还有基因枪法和花粉管通道法等。
(2014·聊城高二检测)下列关于基因表达载体的构建描述 错误的是( D ) A．基因表达载体的构建是基因工程的核心 B．基因表达载体的构建包括目的基因、启动子、终止子、 标记基因等部分 C．目的基因主要是指编码蛋白质的基因 D．构建的基因表达载体都是相同的 [解析] 基因表达载体的构建是基因工程的第二步，也是基 因工程的核心；一个基因表达载体的组成除目的基因外还必 须具有启动子、终止子、标记基因等部分；目的基因主要是 指编码蛋白质的基因；由于受体细胞不同，基因表达载体的 构建也会有差别，不可能都是相同的。
由于受体细胞有植物、动物、微生物之分，加上目的基因导 入受体细胞的方法不同，因此，基因表达载体的构建也会有 差别，不可能千篇一律。
(2014·安徽屯溪一中高二质检)人们常选用的细菌质粒分子往 往带有一个抗生素抗性基因，该抗性基因的主要作用是
(B) A．提高受体细胞在自然环境中的耐药性 B．有利于对目的基因是否导入进行检测 C．增加质粒分子的分子量 D．便于与外源基因连接 解析：抗生素抗性基因为标记基因，便于对目的基因是否导 入进行检测。