2020高二下学期生物选修3 专题1 课题二 基因工程的基本操作程序(58页ppt)

（3）花粉管通道法
适用于被子植物
在植物花受粉后，花粉形成花粉管还末愈合前期， 剪去柱头，然后，滴入DNA（含目的基因）使目的基因借 助花粉管通道进入受体细胞
2、将目的基因导入动物细胞
①方法：显微注射法
②程序：
目的基因表达载体
取受精卵
显微注射
移植到子宫
受精卵发育 新性状动物
3、将目的基因导入微生物细胞
导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞再
因，从而将含有目的基因 的细胞筛选出来；
进行组织培养
只有构建表达载体才能有
④将编码毒素蛋白质的基因与细菌质粒 重组，注射到棉的子房并进入受精卵
利于基因表达，有利于筛 选，也更好地增强目的基 因的表达水平。
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
04、目的基因的检测与鉴定
5.采用基因工程方法培育抗虫棉， 下列导入目的基因的做法中，正确
有了启动子才能驱动基因 转录出mRNA，最终获得所
C 的是（ ）
①将毒素蛋白质注射到棉花受精卵中
)
需的蛋白质， 有了终止子才能保证转录 在所需的地方停下来。
②将编码毒素蛋白基因注射到受精卵中 具有标记基因是为了鉴别
③将编码毒素蛋白质基因，与质粒重组，受体细胞中是否含目的基
合成碱基互补的单链 DNA，然后在 DNA 聚合酶的作
合成➢[特双反别链提转D醒录N] A法，其过程如下：
(1)基因工程操作中，只有使用受体生物自身基因的启动子 才比较有利于基因的表达。
思考：人工合成的目的基因是否具有完整基因结构？
不具有，缺少非编码区(启动子、终 止子）和非编码序列（如内含子），要 人工构建。
终止子：位于基因的尾端的一段特 复制 殊的DNA片断，能终止mRNA的转录 原点
标记基因的作用是为了鉴别受体细 胞中是否含有目的基因，从而将有 目的基因的细胞筛选出来
启动子
表达 载体
目的 基因
终止子
标记基因
启动子、终止子与启始密码子、终止密码子
对比
启动子
所在位置 DNA
作用
RNA聚合酶的 生物的全部DNA
用适当限制酶切
许多DNA片段
将DNA片段与载体连接
导入受体菌中储存
通转录酶 核酸酶H DNA聚合酶
通过对受体菌的培养而储存基因
与载体连接 该生物 导入受体菌群 cDNAmRNA杂交 双链
法 基因组cDNAPCR技术 扩增人工合成
（目的基因序列未知）
过 程
（目的基因序列已知）
02、基因表达载体的构建
（基因工程的核心）
1、目的（ ）：
？为什么要构建基因表达载体？
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，同时使目的基因能够 表达和发挥作用。
怎样构建基因表达载体呢？
☼
将含有某种生物不同基因的许多
DNA片段，导入受体菌的群体中储
存，各个受体菌分别含有这种生物的
不同的基因，称为
。
全部 部分
逐？P9
这种方法针对性差，完全靠运气，也无法确定什 么基因导入了受体细胞。此法目前争议颇多，严 格来说不算基因工程。
资 料:
科学家在培育抗虫棉时，起初把苏 云金芽孢杆菌的抗虫基因插入载体质粒 中，然后导入棉花的受精卵中，结果抗 虫基因在棉花体内没有表达。
然后在插入抗虫基因的质粒中插入抗虫基因启动子， 导入棉花受精卵，长成的棉花植株还是没有抗虫能力。科 学家又在有启动子、抗虫基因的质粒中插入抗虫基因终止 子，导入棉花受精卵，结果成长的植株，有了抗虫能力。
①微生物特点： 繁殖快、单细胞、遗传物质少 ②方法： 改变细胞壁的通透性
总结提升：
生物种类 常用方法 受体细胞
植物细胞
农杆菌转化法 基因枪法 花粉通道法
体细胞、受精卵
动物细胞
显微注射法 受精卵
微生物细胞
Ca2＋处理法 原核细胞
思考： 为什么动物要用受精卵而不用体细胞？
原因：①个体大，易操作。 ②动物体细胞全能性受到限制，不能发育为一个 新个体；受精卵全能性高，易培养成完整个体
．若人基工合 因成比目较的小基,因 蛋常白用质方的法氨基酸序列可以测得或核苷 氨1基)反酸酸转序序录列列法 ，已通：知过主密时要码，用子可于推相 通测出对过其分什核子么苷质酸方量序法较列合大 ，成然而后目又直不 的接知基合其成因？ 目的的基➢基因因化，，学它其合是过以成程如目法下的：基因的 mRNA 为模板，借助反转
基因表达载体的构建
(同一种)
特别提醒:该过程把三种工具(两种工具酶、一种载体)全用上了，
是基因工程中最核心、最关键的一步，在体外进行。
启动子
目的基因
表达 复制 载体
原点
终止子
标记基因
目的基因+启动子+
+
它们有什么作用？
启动子：位于基因的首端的一段特 殊的DNA片断，它是RNA聚合酶识别 和结合的部位，有了它才能驱动基 因转录出mRNA，最终获得蛋白质
当不知DNA碱基序列时，或只知道目的基因序列的一段， 或要得到这种生物的全部基因，或是想从某种生物中获得 多个基因，或是想了解某种生物在不同发育会失活，二是限制 酶可能会影响正常生命，三是不知道目的基因在哪里，四 是不容易操作。
1
2
3
4
5 时间（min）
C 2.下列有关PCR过程的叙述中不正
确的是（ ）
PCR通过控制温度打开双链 DNA分子中的氢键形成单链结
A．变性过程中破坏的是DNA分子 构，在细胞内通过DNA解旋酶
内碱基对之间的氢键，也可利用解 完成
旋酶实现
复性过程是引物的核苷酸序列
B．复性过程中引物与DNA模板链 上的碱基与单链DNA分子上的
C．将切下的目的基因插入到质
者连接成重组DNA分子。 D项不属于基因表达载体
粒的切口处
的构建过程。
D．将重组DNA引入到受体细
胞中进行扩增
03、将目的基因导入受体细胞
目的基因 受体细胞，并且在受体细胞内 维持稳定和表达的过程，称为转化。
1、将目的基因导入植物细胞的方法：
（1）农杆 菌转化法
特点: 能感染双子叶植物和祼子植物,对单子叶植物无感染能力
4. 下列有关基因表达载体构建
D 过程的叙述中，错误（
）
基因表达载体构建过程 为：先用同一种限制酶
A．用一定的限制酶切割质粒， 切割目的基因和载体，
露出黏性末端
露出相同的黏性末端； 然后将切下的目的基因
B．用同种限制酶切割目的基因，插 入 到 载 体 的 切 口 处 ；
露出黏性末端
最后加入DNA连接酶将二
D．抗生素抗性基因的作用是作为标 能不同。
记基因，用于鉴别受体细胞中是
否导入了目的基因
将生物的所有DNA直接导入受体细胞不 是更简便吗？如果这么做，结果会怎样？P11
有人采用总DNA注射法进行遗传转化：即将 一个生物中的总DNA提取出来，通过注射或花粉管 通道法导入受体细胞，没有进行表达载体的构建。
01、目的基因的获取
【问题导学】阅读课本P9-10,回答以下问题： (一）什么是目的基因？能举例说明吗？ (二）获取目的基因的方法有哪些呢？
(一）目的基因主要是指编码蛋白质的结构基因。
如：苏云金杆菌抗虫基因、植物抗病基因、人胰岛素基因等。
(二）获取目的类？
课题二 基因工程的基本操作程序
资料：
胰岛素是治疗糖尿病的特效药，以往只
能从猪、牛等动物的胰腺中提取，
胰 腺
100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产
量之低和价格之高可想而知。
假如让你用基因工程的方法使大肠杆菌生产出人的胰岛素， 满足市场的需要，应如何设计呢？
二、 三、 四、
前提 核DNA含有一种生物的部分 基因，但是含有一部分基生物就是一个基因因的不一定是cDNA，
C.含有一种生物所有基物的一部分合成合法成：如果基因比较小，即可依照某一蛋白质的A逆转录方式获得，其包含一个
细胞内的表达信息。将某一个细胞全部的mRNA
都逆转录成cDNA，再将这些cDNA连接到载体上
并转入微生物，这些微生物含有某，怎样从中得到我们 所需的目的基因呢？？？
3、利用PCR技术扩增目的基因
是一项生物体外复制特定DNA片段的核酸合成 技术。通过此技术，可获取大量的目的基因。
原理：DNA双链复制 结果：使目的基因的片段在短时间内成
百万倍地扩增
过程：
c
和
（90℃-95℃）：双链
DNA模板在热作用下，氢键断裂， 形成单链DNA
（复性55℃-65℃）：
系统温度降低，引物与因多少 物种间的基因交流
小 无 无
某种生物的部分基因
可以
大 有 有
某种生物的全部基因
部分基因可以
归纳 提升：基因组、基因组、cDNA 三者有什么区别?基因组 ：某种生物一上并转
入微生物，使这些微生物群体含有某种生物的全部
（70℃-75℃）：在
Taq酶的作用下，合成与模板 互补的DNA链。
a.b.c步骤：每重复
一次，目的基因增加一倍
PCR反应大致过程
温 94
度
（℃）
72
55
22
1
2
3
高温
低温
适温
DNA 2
形 成
条 单 链
变 性
子链延伸 DNA单链 DNA加倍 与引物复性
DNA双螺旋
4 1~3步
25~30轮
目的DNA片段 扩增100万倍以上
目前来说，这还是一件比较
复杂的事情。简单的说就是
，如基因的
、基因的 、基因的
、基因的
，以及
基因的
等特性来获
取目的基因1.目的基因可从基因中获得，下列有关基因的描述正确的是 基因段，导入某个生物体内，则这个
探针 15N
15N
转基因生 物的DNA
变性 变性
1、鉴定——分子水平的鉴定
（2）检测目的基因是否转录出了mRNA
方法—— 分子杂交技术
15N
探针
15N
转基因生物 的mRNA
变性
1、鉴定——分子水平的鉴定
单链 DNA
双链DNA (cD限制酶
许多DNA片段
与运载体连接导入受体菌群体基因组某种生物某个时期的mRNA
逆转录
cDNA
与运载体连止密码子
DNA
转录的 终点
3.如图为基因表达载体的模式图，下列有关
B 基因工程中载体的说法错误的是( )
A．基因工程的核心步骤是基因表达
载体构建
B．任何基因表达载体的构建都是一
样的，没有差别
C．图中启动子位于基因的首端，是 目的基因，启动子，终 RNA聚合酶识别和结合的部位 止子，标记基因等有可
的结合是依靠碱基互补配对原则完 核苷酸序列的碱基的结合遵循
成
碱基互补配对原则
C．延伸过程中需要DNA聚合酶、 PCR仪扩增DNA与细胞内
ATP、四种核糖核苷酸
DNA复制相比，其所需要酶是
D．PCR与细胞内DNA复制相比所 耐高温的DNA聚合酶
需要酶的最适温度较高
小结
获取目的至受体细胞并整合到其染色体上
转化过程:
Ti质粒 目的基因
构建
表达 载体
转入
农杆导入植物插入 菌 细胞
植物细胞染 色体DNA
表达
新性状
（2）基因枪法
将目的基因导入单子叶植物细胞
利用压缩气体产生的动力 ，将包裹在金属粒表面 的表达载体DNA打入受体细胞中，使目的基因与其整 合并表达的方法
导入过程完成后，全部受体细胞都能摄入重 组DNA分子吗？
真正能摄入重组DNA分子的受体细胞很少。
目的基因进入受体细胞后，是否都能稳定维 持和表达呢？
不一定，需要检测
1、鉴定——分子水平的鉴定
（1）检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了 目的基因
方法—— DNA分子杂交技术 基因探针： 指用荧光或放射性同位素标记的DNA分子