基因工程的基本操作程序教学课件
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高中生物 专题1 细胞工程 1.2 基因工程的基本操作程序课件 新人教版选修3
R技术扩增目的基因 a.原理： DNA双链复制 。 b.条件： 引物 、DNA模板、 Taq酶、四种脱氧核苷酸。 c.过程：目的基因DNA受热变性后解链为单链， 引物 与单链相应互补序 列结合，然后在 DNA聚合酶 作用下进行延伸，如此重复循环多次。
方式二：师：出示我国有知识产权的转基因抗虫棉的培育图解：
问：转基因抗虫棉的培育需要哪些步骤？ 学生看图并回答：首先要获得目的基因，其次将目的基因连接到Ti质粒 上，然后将重组的Ti质粒导入受体细胞，最后要重建转基因植物。 根据学生回答补充：还需检测抗虫基因是否已经进入棉花植株，并由 此引出基因工程的四部曲。
答案
(5)在过程a中只需要DNA连接酶的参与( × ) (6)用含有重组Ti质粒的土壤农杆菌去感染植物细胞，要经过植物组织培养 才能获得表现出新性状的植物( √ ) (7)因病毒能够侵染正常细胞，有的病毒还能将自己的核酸整合到宿主细胞 的染色体上，所以动植物病毒也可作为基因工程的载体( √ )
答案
(3)分析基因表达载体模式图，回答下面问题。
①用于构建基因表达载体的质粒为什么必须具有启动子和终止子？启动 子和终止子与起始密码子和终止密码子是一回事吗？ 答案 导入到受体细胞的目的基因的表达需要调控序列，因此在插入目 的基因的部位之前需有启动子，之后需有终止子。与起始密码子和终止 密码子不是一回事，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RNA聚合酶识别和结合的部位，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。而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。
答案
合作探究
1.基因表达载体的构建相关问题思考 (1)为什么切割目的基因和载体要选用同一种限制性核酸内切酶？ 答案 选用同一种限制性核酸内切酶切割会产生相同的黏性末端，可以 在DNA连接酶的作用下将切割的目的基因和载体连接起来。
方式二：师：出示我国有知识产权的转基因抗虫棉的培育图解：
问：转基因抗虫棉的培育需要哪些步骤？ 学生看图并回答：首先要获得目的基因，其次将目的基因连接到Ti质粒 上，然后将重组的Ti质粒导入受体细胞，最后要重建转基因植物。 根据学生回答补充：还需检测抗虫基因是否已经进入棉花植株，并由 此引出基因工程的四部曲。
答案
(5)在过程a中只需要DNA连接酶的参与( × ) (6)用含有重组Ti质粒的土壤农杆菌去感染植物细胞，要经过植物组织培养 才能获得表现出新性状的植物( √ ) (7)因病毒能够侵染正常细胞，有的病毒还能将自己的核酸整合到宿主细胞 的染色体上，所以动植物病毒也可作为基因工程的载体( √ )
答案
(3)分析基因表达载体模式图，回答下面问题。
①用于构建基因表达载体的质粒为什么必须具有启动子和终止子？启动 子和终止子与起始密码子和终止密码子是一回事吗？ 答案 导入到受体细胞的目的基因的表达需要调控序列，因此在插入目 的基因的部位之前需有启动子，之后需有终止子。与起始密码子和终止 密码子不是一回事，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RNA聚合酶识别和结合的部位，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。而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。
答案
合作探究
1.基因表达载体的构建相关问题思考 (1)为什么切割目的基因和载体要选用同一种限制性核酸内切酶？ 答案 选用同一种限制性核酸内切酶切割会产生相同的黏性末端，可以 在DNA连接酶的作用下将切割的目的基因和载体连接起来。
基因工程基本操作过程(ppt 31张)
基因工程基本操作过程
目的基因与运载体结合
基因工程（genetic engineering）又称
基因拼接技术和DNA重组技术，是以分 子遗传学为理论基础，以分子生物学和 微生物学的现代方法为手段，将不同来 源的基因按预先设计的蓝图，在体外构 建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以 改变生物原有的遗传特性、获得新品种、 生产新产品。基因工程技术为基因的结 构和功能的研究提供了有力的手段。 基因工程要素：包括外源DNA，载体分 子，工具酶和受体细胞等
三．基因与载体的连接 4种方法
载体DNA和目的基因DNA的连接,按DNA片
段末端性质不同，可有下述不同的连接方法：
① 粘性末端连接法
② 平端连接法 ③ 同聚物加尾连接法 ④ 人工接头连接法
（一）粘性末端DNA片段的连接
1. 同一限制酶切位点连接: 由同一限制性核酸内切酶切割的不同DNA片段具有完 全相同的末端。只要酶切割产生单链突出的粘性末端 和酶切位点附近的DNA序列不影响连接 .在连接酶的 作用下即可形成重组DNA分子. 上述方法的缺点：由限制酶产生的具有粘性末端的载 体DNA分子，在连接反应中常发生自我环化作用，并 在连接酶的作用下重新变成稳定的共价闭合环状结构。 解决方法：用细菌的碱性磷酸酶预先处理线性的载体 DNA分子，去除其5‘末端的磷酸基。
但方法较繁，需要λ核酸外切酶、S1核酶、末端转
移酶等协同作用 。
同聚物接尾法实际上是一种人工粘性末端连
接法。
优点：通过DNA加尾，既可以使两个具平末端
的DNA片段进行连接，也可以使具平末端的 DNA片段与粘性末端的DNA片段进行连接。
缺点：只对质粒载体有效；质粒和cDNA上的
同聚物长度难以控制相等，影响克隆效率；用 其转化宿主菌的效率依不同菌株而有较大差异。
目的基因与运载体结合
基因工程（genetic engineering）又称
基因拼接技术和DNA重组技术，是以分 子遗传学为理论基础，以分子生物学和 微生物学的现代方法为手段，将不同来 源的基因按预先设计的蓝图，在体外构 建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以 改变生物原有的遗传特性、获得新品种、 生产新产品。基因工程技术为基因的结 构和功能的研究提供了有力的手段。 基因工程要素：包括外源DNA，载体分 子，工具酶和受体细胞等
三．基因与载体的连接 4种方法
载体DNA和目的基因DNA的连接,按DNA片
段末端性质不同，可有下述不同的连接方法：
① 粘性末端连接法
② 平端连接法 ③ 同聚物加尾连接法 ④ 人工接头连接法
（一）粘性末端DNA片段的连接
1. 同一限制酶切位点连接: 由同一限制性核酸内切酶切割的不同DNA片段具有完 全相同的末端。只要酶切割产生单链突出的粘性末端 和酶切位点附近的DNA序列不影响连接 .在连接酶的 作用下即可形成重组DNA分子. 上述方法的缺点：由限制酶产生的具有粘性末端的载 体DNA分子，在连接反应中常发生自我环化作用，并 在连接酶的作用下重新变成稳定的共价闭合环状结构。 解决方法：用细菌的碱性磷酸酶预先处理线性的载体 DNA分子，去除其5‘末端的磷酸基。
但方法较繁，需要λ核酸外切酶、S1核酶、末端转
移酶等协同作用 。
同聚物接尾法实际上是一种人工粘性末端连
接法。
优点：通过DNA加尾，既可以使两个具平末端
的DNA片段进行连接，也可以使具平末端的 DNA片段与粘性末端的DNA片段进行连接。
缺点：只对质粒载体有效；质粒和cDNA上的
同聚物长度难以控制相等，影响克隆效率；用 其转化宿主菌的效率依不同菌株而有较大差异。
第3章第1节第2课时基因工程的基本操作程序课件--苏教版2019 高中生物选择性必修3
(2)从RNA方面检测受体细胞 ①方法：分子杂交技术。 ②操作：从待测转基因生物细胞中提取mRNA分子，用已标记 的目的基因片段 作为探针与mRNA杂交，观察是否出现杂交带。
(3)从蛋白质方面进行检测 ①方法：抗原—抗体杂交 。 ②操作：从待测转基因生物中提取蛋白质，再用相应的抗体进 行抗原—抗体杂交，观察是否出现 杂交带。 (4)从个体水平进行鉴定：检测转基因生物是否表现出目的基因 控制的性状。
③过程 将目的基因插到农杆菌Ti质粒的 TDNA 特定区段上→转入 农杆菌→侵染植物细胞→整合到受体细胞染色体的 DNA 上→目的 基因稳定的遗传和表达
(2)将目的基因导入动物细胞 ①主要方法：显微注射法。 ②操作对象： 受精卵。 ③其他方法：也可用 病毒DNA 与目的基因一起构建的载体， 去感染受体动物细胞。
限制酶 BamHⅠ
HindⅢ
EcoRⅠ
Sma Ⅰ
识别序
列及切
割位点
图2 图1
①构建基因表达载体时，能否用Sma Ⅰ酶切割质粒？为什么？
提示：不能；因为Sma Ⅰ会破坏质粒的抗性基因。质粒上的抗 性基因是标记基因，便于重组DNA分子的筛选，若被破坏，无法进 一步筛选。
②与只使用EcoRⅠ相比较，使用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶 同时处理质粒、外源DNA的优点是什么？
NO.1 必备知识·聚焦概念
一、基因工程的基本操作程序 1．目的基因的获取 (1)通过化学合成法直接人工合成目的基因 ①对于比较小的目的基因，在明确脱氧核苷酸序列后，可以通 过DNA合成仪直接人工合成。 ②全基因或较大基因，使用半合成 的生物体 全部基因片段 的重组DNA 的克隆群体。 特点：受体菌群中的不同个体含有该种生物的不同基因拷贝， 整个菌群所含有的基因拷贝便可能涵盖了该生物的所有基因 。 筛选方法：一般采用核酸探针杂交 的方法。
基因工程的基本操作程序——彭真课件
①农杆菌特点：
易感染双子叶植物和裸子植物，对大多
数单子叶植物没有感染能力
②原理：Ti质粒上的T---DNA可以转 移到受体细胞，并整合到受体细胞染 色体的DNA上。
③转化过程:
Ti质粒
构建
表 达
转入
农 杆
导入
目的基因
载 体
菌
植 物
插入
细
胞
植物细胞 表达 染色DNA
新 性 状
（2）子 种生种生物的 全部基因的有关信息。 如：根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mRNA 基因翻译产物蛋白质等特性
P15思考与探究
2、检测目的基因是否转录出了mRNA ①方法: 分 子 杂 交
②过程: 用上述探针和转基因生物的mRNA杂交,若出 现杂交带,表明目的基因转录出了mRNA
3、检测目的基因是否翻译成蛋白质
方法: 抗原抗体杂交
（3）检测目的基因是否翻译成蛋白质 方法——抗原-抗体杂交
Bt毒素蛋白
抗体
与RNA聚合酶 结合位点
外显子
内含子
真核细 胞的
基因结 构
外显子：能编码蛋白质的序列 编码区
内含子：不能编码蛋白质的序列
非编码区 ：有调控作用,上游有启动子，下
游有终止子
非编码序列： 包括非编码区和内含子
原核细胞与真核细胞的基因结构比较
不同点 相同点
原核细胞
真核细胞
编码区是 _连__续__的
编码区是间隔的？
将含有某种生物不同基因的许多 DNA片断，导入到受体菌的群体中，各 个受体菌分别含有这种生物的不同基 因，称为基因。基因基因组
部分基因 （cDNA）基因组DNA与cDNA的比较
易感染双子叶植物和裸子植物，对大多
数单子叶植物没有感染能力
②原理：Ti质粒上的T---DNA可以转 移到受体细胞，并整合到受体细胞染 色体的DNA上。
③转化过程:
Ti质粒
构建
表 达
转入
农 杆
导入
目的基因
载 体
菌
植 物
插入
细
胞
植物细胞 表达 染色DNA
新 性 状
（2）子 种生种生物的 全部基因的有关信息。 如：根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mRNA 基因翻译产物蛋白质等特性
P15思考与探究
2、检测目的基因是否转录出了mRNA ①方法: 分 子 杂 交
②过程: 用上述探针和转基因生物的mRNA杂交,若出 现杂交带,表明目的基因转录出了mRNA
3、检测目的基因是否翻译成蛋白质
方法: 抗原抗体杂交
（3）检测目的基因是否翻译成蛋白质 方法——抗原-抗体杂交
Bt毒素蛋白
抗体
与RNA聚合酶 结合位点
外显子
内含子
真核细 胞的
基因结 构
外显子：能编码蛋白质的序列 编码区
内含子：不能编码蛋白质的序列
非编码区 ：有调控作用,上游有启动子，下
游有终止子
非编码序列： 包括非编码区和内含子
原核细胞与真核细胞的基因结构比较
不同点 相同点
原核细胞
真核细胞
编码区是 _连__续__的
编码区是间隔的？
将含有某种生物不同基因的许多 DNA片断，导入到受体菌的群体中，各 个受体菌分别含有这种生物的不同基 因，称为基因。基因基因组
部分基因 （cDNA）基因组DNA与cDNA的比较
人教版高中生物学选择性必修3生物技术与工程精品课件 第3章 基因工程 第2节 基因工程的基本操作程序
酶的主要原因是
。
答案:(1)解旋酶 加热至90 ℃以上 氢键
(2)Taq DNA聚合酶热稳定性高,而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活
知识点一
知识点二
知识点三
知识点四
解析:(1)体内进行DNA复制时,需用解旋酶破坏氢键使双链DNA解旋,而 利用PCR技术扩增目的基因时,是借助高温加热至90 ℃以上使DNA变性。 (2)PCR反应体系中进行互补链的合成时,温度需控制在72 ℃左右,则应使 用耐高温的DNA聚合酶,即Taq DNA聚合酶,而不能使用大肠杆菌DNA聚 合酶(高温下会失活)。
知识点一
知识点二
知识点三
知识点四
(2)在PCR技术中,为什么不直接加入解旋酶对DNA进行解旋?为什么要 求所加入的DNA聚合酶具有耐高温的特性?子链的合成为什么需要引物?
提示:DNA解旋酶既可以打开双链模板DNA,又可以打开模板DNA与引 物结合的部分,会导致复制与解旋不断地重复,达不到扩增效果。因 此,PCR反应中利用高温代替解旋酶使DNA解旋。PCR反应需要高温变性, 因此需要耐高温的DNA聚合酶。DNA聚合酶只能将单个的脱氧核苷酸连 接到已有的短单链核酸上,因此需要一段已知序列的短单链核酸作为引物。
知识点一
知识点二
知识点三
知识点四
3.启动子、终止子与起始密码子、终止密码子的区别
项目 本质 位置
作用
启动子
终止子
起始密码子 终止密码子
有特殊序列结构 有特殊序列结构 mRNA上三个 mRNA上三个
的DNA片段
的DNA片段 相邻碱基
相邻碱基
基因上游
基因下游
mRNA首端 mRNA尾端
RNA聚合酶识别
和结合的部位,驱 终止转录
基因工程的基本操作程序ppt
提高农作物产量。
转基因作物的研发
02
利用基因工程技术，可以培育出转基因作物，提高作物的抗逆
性、产量和品质。
精准农业的实施
03
通过基因工程技术，可以实现精准农业，根据作物生长情况调
整种植方案，提高农业生产效率。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
重组DNA鉴定
通过分子生物学技术（如 DNA测序、PCR等）对阳 性克隆进行鉴定，确保目 的基因正确插入。
目的基因表达
在筛选出的阳性克隆中， 目的基因得以表达，可以 通过相应的表型或生物活 性进行验证。
基因工程的实验操作注意事项
实验安全
由于涉及重组DNA操作，实验过 程中需采取严格的安全措施，如 使用限制性内切酶、DNA连接酶
血等。
肿瘤的基因治疗
利用基因工程技术，可以设计针 对肿瘤的基因疗法，通过调节肿 瘤细胞的生长和凋亡来治疗肿瘤。
基因疫苗的研发
利用基因工程技术，可以设计和 生产针对传染病和癌症的基因疫 苗，提高疫苗的安全性和有效性。
基因工程在农业领域的应用前景
抗虫抗病作物的培育
01
通过基因工程技术，可以培育出抗虫抗病作物，减少农药使用，
来了更多的福祉。
基因工程的应用领域
农业领域
通过基因工程改良作物品质、 抗虫抗病、提高产量等，提高
农业生产效率。
工业领域
利用基因工程生产高纯度药物 、生物材料等，降低生产成本 ，提高产品质量。
医学领域
通过基因工程治疗遗传性疾病 、恶性肿瘤等疾病，提高治愈 率，延长寿命。
环保领域
利用基因工程降解污染物、净 化环境等，保护生态环境。
将转基因受精卵移植到代孕母体中，进行胚 胎发育。
基因工程的基本操作程序 课件
[名师点拨] 关注基因工程操作过程的四个易误点 (1)限制酶剪切目的基因与质粒的次数不同：获取一个目的 基因需限制酶剪切 2 次，共产生 4 个黏性末端或平末端，切割 质粒一般只需要限制酶剪切 1 次，产生 2 个黏性末端或平末端， 因为质粒是环状 DNA 分子，而目的基因在 DNA 分子链上。 (2)切割目的基因和载体并非只能用同一种限制酶：如果用 两种不同限制酶切割后形成的黏性末端相同时，在 DNA 连接 酶的作用下，目的基因与载体也可以连接起来。
(3)目的基因的插入点不是随意的：基因表达需要启动子与 终止子的调控，所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的 部位。
(4)基因工程操作过程中只有第三步“将目的基因导入受 体细胞”没有碱基互补配对现象；第一步利用逆转录法获得 DNA，第二步中的黏性末端连接，第四步利用分子水平杂交的 方法检测，均存在碱基互补配对现象。
2．基因表达载体的组成[填图]
四、将目的基因导入受体细胞 1．导入植物细胞 (1)农杆菌转化法： ①原理：农杆菌Ti质粒上的 T-DNA 可整合到受体细胞的 染色体DNA上。 ②适用范围：主要适用于 双子叶植物 和 裸子植物 。 (2) 基因枪法 ：常用于单子叶植物。 (3)花粉管通道法：目的基因借助花粉用PCR技术扩增 (1)原理： DNA双链复制 。 (2)过程：
3．人工合成 (1)条件：基因比较小， 核苷酸序列 又已知。 (2)方法：通过 DNA合成仪 用化学方法直接人工合成。 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。
基因工程的基本操作程序
一、基因工程的基本操作程序 目的基因 的获取→ 基因表达载体 的构建→将目的基
高中生物第3章基因工程第2节基因工程的基本操作程序课件选择性必修3
2．如图 a、b、c 均为 PCR 扩增的 DNA 片段，下列有关说法正 确的是( )
A．片段 a、b、c 的长度均相同 B．片段 a、b 只是第一次循环的产物 C．片段 c 最早出现在第二次循环的产物中 D．经过 30 次循环后，片段 c 的数量为 230
C [图中片段 a、b 只有一种引物，是由原始 DNA 链为模板复制 而来，其长度比片段 c 长，A 项不正确。由于原始模板在每次循环中 均可作为模板，则每次循环都能产生图中片段 a、b，B 项不正确。由 于第一次循环的产物只有一种引物，而图中片段 c 有两种引物，则 c 最早出现在第二次循环，C 项正确。经过 30 次循环后，得到的 DNA 片段总数为 230，这包括图中的片段 a、b，故 D 项不正确。]
基因表达载体的模式图
(1)[A]启__动__子__，RNA 聚合酶识别和结合的部位，可以驱动基因转 录出 mRNA，[B]目__的__基__因__。
(2)[C]终__止__子__，转录停止的部位。 (3)[D]复__制__原__点__，[E]标__记__基__因__。
3．构建过程 (1)用适__宜__的限__制__酶__切割载体。 (2)用同__一__种__限制酶或能产生相同黏__性__末__端__的限制酶切割目的基 因。 (3)用_D_N__A_连__接___酶将目的基因片段拼接到载体上。
②PCR 技术扩增目的基因的前提是要有_________________，以 便根据它合成________。
③PCR 扩增的过程：目的基因 DNA________后解链为单链， ________与单链相应互补序列结合，然后在______________作用下进 行延伸，如此重复循环。
[解析] (1)①PCR 的原理是 DNA 双链复制。 ②PCR 技术扩增目的基因需要有一段已知目的基因的核苷酸序 列，利用该序列合成引物。 ③PCR 扩增的过程：目的基因 DNA 受热变性形成单链，引物与 单链相应序列结合，在耐高温的 DNA 聚合酶的催化作用下进行延伸， 如此重复循环。 [答案] (1)①DNA 双链复制 ②一段已知目的基因的核苷酸序 列 引物 ③受热变性 引物 耐高温的 DNA 聚合酶
基因工程的基本操作程序(第二课时)课件-高二生物人教版(2019)选择性必修3
A中 植物细胞
植物组织培养
表现出新性状的植株
3.将目的基因导入受体细胞 动物细胞：
显微注射法
▌显微注射法 将含有目的基因的表达载体采用显微注射仪显微注射到 受精卵(卵细胞也还行)；受精后经胚胎早期培养，再移植到雌性动物的输卵 管或子宫内，使其发育成为具有新性状的动物。
农杆菌转化法、基因枪法、 花粉管通道法
体细胞
以农杆菌转化法为例： 将目的基因插入Ti质粒的T-
DNA上 ↓
转入农杆菌中 ↓
导入植物细胞 ↓
整合到受体细胞的DNA上
动物细胞
显微注射技术
受精卵
提纯含目的基 因的表达载体
↓ 显微注射
↓ 受精卵发育
↓ 具有新性 状的个体
微生物细胞
感受态细胞法
原核细胞 Ca2＋处理细胞
琼脂糖 一般配制质量体积比0.8%-1.2%的琼脂糖溶液。在沸水浴或微波
溶液 炉内加热至琼脂糖熔化。稍冷却后，加入适量的核酸染料混匀
①将温热的琼脂糖溶液迅速倒入模具，并插入合适大小的梳子，
制备 以形成加样孔。
琼脂糖凝 胶
②待凝胶溶液完全凝固，小心拔出梳子，取出凝胶放入电泳槽内。
③将电泳缓冲液加入电泳槽中，电泳缓冲液没过凝胶1mm为宜
PCR技术
移液 用微量移液器按照PCR反应体系配方或PCR试剂盒的说 明书，在微量离心管中依次加入各组分
离心 扩增
待所有组分都加入后，盖严离心管的盖子，将微量离
心管放入离心机里，离心约10s，使反应液集中在离心
管的底部（提高反应速率）
参照下表的参数， 循环程序 设置好PCR仪的循 预变性
环程序。将装有 30次
我国科学家独创的一种方法
3.将目的基因导入受体细胞
植物组织培养
表现出新性状的植株
3.将目的基因导入受体细胞 动物细胞：
显微注射法
▌显微注射法 将含有目的基因的表达载体采用显微注射仪显微注射到 受精卵(卵细胞也还行)；受精后经胚胎早期培养，再移植到雌性动物的输卵 管或子宫内，使其发育成为具有新性状的动物。
农杆菌转化法、基因枪法、 花粉管通道法
体细胞
以农杆菌转化法为例： 将目的基因插入Ti质粒的T-
DNA上 ↓
转入农杆菌中 ↓
导入植物细胞 ↓
整合到受体细胞的DNA上
动物细胞
显微注射技术
受精卵
提纯含目的基 因的表达载体
↓ 显微注射
↓ 受精卵发育
↓ 具有新性 状的个体
微生物细胞
感受态细胞法
原核细胞 Ca2＋处理细胞
琼脂糖 一般配制质量体积比0.8%-1.2%的琼脂糖溶液。在沸水浴或微波
溶液 炉内加热至琼脂糖熔化。稍冷却后，加入适量的核酸染料混匀
①将温热的琼脂糖溶液迅速倒入模具，并插入合适大小的梳子，
制备 以形成加样孔。
琼脂糖凝 胶
②待凝胶溶液完全凝固，小心拔出梳子，取出凝胶放入电泳槽内。
③将电泳缓冲液加入电泳槽中，电泳缓冲液没过凝胶1mm为宜
PCR技术
移液 用微量移液器按照PCR反应体系配方或PCR试剂盒的说 明书，在微量离心管中依次加入各组分
离心 扩增
待所有组分都加入后，盖严离心管的盖子，将微量离
心管放入离心机里，离心约10s，使反应液集中在离心
管的底部（提高反应速率）
参照下表的参数， 循环程序 设置好PCR仪的循 预变性
环程序。将装有 30次
我国科学家独创的一种方法
3.将目的基因导入受体细胞
3-2 基因工程的基本操作程序(教学课件)——高中生物人教版(2019)选择性必修3
在已知目的基因核苷酸序列且基因较小的情 况下，利用DNA合成仪自动合成
转基因抗虫棉 DNA合成仪
一.目的基因的筛选与获取 （3）利用PCR获取和扩增目的基因
PCR技术：PCR是_聚__合___酶__链__式__反__应_的缩写，是一项根据__D__N_A__半__保__留复制 的原理，在_体__外_提供参与DNA复制的_各__种组___分_与_反_ 应_条__件____，对 目__的___基__因__的__核___苷__酸__序_ 列_进行_大___量__复制__的技术；
培育转基因抗虫棉一般需要哪些步骤？
转基因抗虫棉(使棉铃虫死亡，左) 与非转基因抗虫棉(右)
从社会中来
培育转基因抗虫棉的简要过程
1.目的基因的 筛选与获取
与载体拼接
2.基因表达 载体的构建
抗虫基因
普通棉花 （无抗虫特性）
3.将目的基因 导入受体细胞
导入 棉花细胞
重组DNA分子
4.目的基因的 检测与鉴定
害虫肠上皮细胞的特异性受体结合，导致细胞 膜穿孔，最后造成害虫死亡。 2.抗虫棉中的Bt抗虫蛋白会不会对人畜产生危害？
Bt抗虫蛋白只有在某类昆虫肠道的碱性环 境中才能表现出毒性，而人和牲畜的胃液呈酸 性，肠道细胞也没有特异性受体，因此，Bt抗 虫蛋白不会对人畜产生上述影响。
一.目的基因的筛选与获取 3.筛选合适目的基因 ①筛选方法之一
2.原则：_碱___基__互__补__配___对__原__则___ (A-__T___;C-___G___)
（3）利用PCR获取和扩增目的基因 ①DNA复制所需的基本条件:
参与的组分
解旋酶（体外用高温代替） DNA母链
4种脱氧核苷酸 DNA聚合酶
（体外用耐高温的DNA聚合酶）
转基因抗虫棉 DNA合成仪
一.目的基因的筛选与获取 （3）利用PCR获取和扩增目的基因
PCR技术：PCR是_聚__合___酶__链__式__反__应_的缩写，是一项根据__D__N_A__半__保__留复制 的原理，在_体__外_提供参与DNA复制的_各__种组___分_与_反_ 应_条__件____，对 目__的___基__因__的__核___苷__酸__序_ 列_进行_大___量__复制__的技术；
培育转基因抗虫棉一般需要哪些步骤？
转基因抗虫棉(使棉铃虫死亡，左) 与非转基因抗虫棉(右)
从社会中来
培育转基因抗虫棉的简要过程
1.目的基因的 筛选与获取
与载体拼接
2.基因表达 载体的构建
抗虫基因
普通棉花 （无抗虫特性）
3.将目的基因 导入受体细胞
导入 棉花细胞
重组DNA分子
4.目的基因的 检测与鉴定
害虫肠上皮细胞的特异性受体结合，导致细胞 膜穿孔，最后造成害虫死亡。 2.抗虫棉中的Bt抗虫蛋白会不会对人畜产生危害？
Bt抗虫蛋白只有在某类昆虫肠道的碱性环 境中才能表现出毒性，而人和牲畜的胃液呈酸 性，肠道细胞也没有特异性受体，因此，Bt抗 虫蛋白不会对人畜产生上述影响。
一.目的基因的筛选与获取 3.筛选合适目的基因 ①筛选方法之一
2.原则：_碱___基__互__补__配___对__原__则___ (A-__T___;C-___G___)
（3）利用PCR获取和扩增目的基因 ①DNA复制所需的基本条件:
参与的组分
解旋酶（体外用高温代替） DNA母链
4种脱氧核苷酸 DNA聚合酶
（体外用耐高温的DNA聚合酶）
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抗虫棉的培育的过程：
基因工程的基本操作程序
（1）目的基因的获取 （2） 基因表达载体的构建 （3）将目的基因导入受体细胞 （4）目的基因的检测与鉴定
一、目的基因的获取
1.目的基因：主要指的是编码蛋白质的结构增目的基因； （3）通过DNA合成仪用化学方法直接合成
基 因 组 文 库 的 构 建 模 式 图
部 分 基 因 文 库大小 基因中启动子 基因中内含子 基因 部分基因可以
补：DNA复制过程： 作用：把单个脱氧核苷
酸连接成链(形成磷酸二 酯键)
1)解旋 解旋酶催化
模板 同时进行(边解旋边复制)
2)合成互补子链 以母链为模板进行 碱基配对(在DNA聚合酶的催化 下,利用游离的脱氧核苷酸进行)
3)形成新的DNA分子
母链（旧链） 子代DNA: 组成
子链（新链）
2.利用PCR技术扩增目的基因
探针
15N
15N
转基因生 14N 物的DNA 14N
变性 变性
1、检测——分子水平的检测 （2）检测目的基因是否转录出了mRNA
方法—— DNA与mRNA杂交技术
探针
15N
15N
变性
转基因生物 的mRNA
14N
14N
1、检测——分子水平的检测
（3）检测目的基因是否翻译成蛋白质 方法——抗原-抗体杂交
DNA在高温下变性解旋
酶
细胞内的DNA聚合酶、 解旋酶等
热稳定的DNA聚合酶
特点
半保留复制、 边解旋边复制
半保留复制、 全解旋再复制
结果
形成整个DNA分子
大量的DNA片段
过程：变性、退火、延伸三步曲
➢ 变性：90～95℃ ➢ 退火：55～60℃ ➢ 延伸：70～75℃
3. 人工合成法
利用DNA合成仪人工合成的前提：基因较小，核苷酸 序列已知
植物花粉在柱头 上萌发后，花粉管要 穿过花柱直通胚囊。 花粉管通道法就是在 植物受粉后，花粉形 成的花粉管还未愈合 前，剪去柱头，然后， 滴加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（将基因表达载体提 纯，用显微仪注射到受精卵中）
双链DNA模板在热作用下，
_氢__键__断裂，形成_单__链__D_N_A_
b、退火（复性55℃-65℃）： 系统温度降低，引物与DNA
模板结合，形成局部双链
________。
c、延伸（70℃-75℃）：在 Taq酶的作用下，合成与模
板互补的_D_N__A_链___。
d.重复a.b.c步骤：每重复 一次，目的基因增加_一__倍
平
基因工程产品与天然产品的活性比较，以确定功能是
鉴
否相同等。
定
归纳: 基因工程的基本操作程序
1. 获取目的基因 从基因 利用PCR 化学方法人工合成
2. 构建基因表达载体
目的基因、启动子、终止子、标记基因
3. 将目的基因导入受体细胞
感受细胞法（微生物）、农杆菌转化法（植物）、显微注 射法（动物）
蛋白质的氨基酸序列
推测
mRNA的核苷酸序列
推测
基因的核苷酸序列
化学合成
目的基因
思考：化学法合
成的目的基因含内含 子、启动子和终止子 吗？
课归堂纳小：、目的基因与运载体结合
C、将目的基因导入受体细胞
D、目的基因的检测和表达
【拓展深化】 只有第三步将目的基因导入受 体细胞不需碱基互补配对，其余三个步骤都涉 及碱基互补配对
课堂练习
即时应用(随学随练，轻松夺冠) 5．(2009年高考浙江卷)下列关于基因工程的叙述， 错误的是( D ) A．目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生 物 B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的 工具酶 C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原 无生物活性 D．载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细 胞和促进目的基因的表达
分
步 入受体细胞 （DNA和DNA之间）
子 第二 目的基因是否转 分子杂交技术
检
步 录出mRNA
（DNA和mRNA之间）
测
第三 步
目的基因是否翻 译出蛋白质
抗原—抗体杂交
是否成功显示 出杂交带
是否成功显示 出杂交带
是否成功显示 出杂交带
个
体
包括抗虫、抗病的接种实验，以确定是否有抗性以及
水
抗性的程度；
补：原核细胞的基因结构
非编码区
编码区
编码区上游
启动子
RNA聚合酶的 始结合位点
补：真核细胞的基因结构
非编码区 编码区上游
编码区
启动子
非编码区
编码区下游
终止子
RNA聚合酶的 末结合位点
非编码区 编码区下游 终止子
外显子 内含子
外显子
内含子
结构基因
转录、加工修饰
mRNA
外显子： 能够编码蛋白质的序列叫做外显子
Bt毒素蛋白
抗体
苏云金杆菌
组 织 培 养 脱 分 化
将Bt毒蛋白注 射小鼠体内
从小鼠血管 抽出血液分 离出抗Bt毒 素的抗体
提 蛋白质
取
出现 杂交带
（二）鉴定（个体生物学水平）
抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等
❖目的基因的表达和检测
类 型
步骤 检测内容
方法
结果显示
第一 目的基因是否进 DNA分子杂交
小结：将目的基因导入受体细胞
受体生物 受体细胞
植物
受精卵 体细胞
动物
受精卵
导入方法
农杆菌转化法 基因枪法
花粉管通道法
显微注 射技术
微生物
细胞/个体
用Ca2+处理成 感受态细胞
四、目的基因的检测与鉴定
1 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。
（2）操作程序:
提纯含目的基因表达载体 取受精卵 显微注射
移植到输卵管或子宫 受精卵发育 新性状动物
3.将目的基因导入微生物细胞
常用法：Ca2+处理 常用菌：大肠杆菌
微生物作受体细胞原因： 繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少
过程：
Ca2+处理大 肠杆菌
感受态 细胞
表达载体 与感受态 细胞混合
感受态 细胞吸 收DNA
4. 目的基因的检测与鉴定
检测：是否插入、转录、翻译；个体
课堂练习
1、有关基因工程的叙述中，错误的是( A) A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起
来 B、限制性内切酶用于目的基因的获得 C、目的基因须由运载体导入受体细胞 D、人工合成目的基因不用限制性内切酶
课堂练习
2、下列属于获取目的基因的方法的是( D技术 ⑤利用DNA转录 ⑥人工合成 A.①②③⑤ B.①②⑤⑥ C.①②③④ D.①②④⑥
一个切口 两个黏性末端
两个切口 获得目的基因
DNA连接酶连接
重组DNA分子（重组质粒）
三、将目的基因导入受体细胞
（一）转化：目受的体基 细因 胞进 内入 维持_受_稳__体__定__细____胞_和__内表__，达_并_的且过在程
（二）方法
将目的基因导入 植物细胞
农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法
2 目的基因进入受体细胞后，是否都能稳定 维持和表达？ 不一定，需要检测
四、目的基因的检测与鉴定
检测:
是否插入目的基因 是否转录 是否翻译
鉴定:
分子水平鉴定 个体生物学水平鉴定
1、检测——分子水平的检测 （1）检测是否插入了目的基因
方法—— DNA分子杂交技术（DNA与DNA） 基因探针：放射性同位素等标记的DNA分子
2.基因表达载体的组成：
a、目的基因 b、启动子 c、终止子 d、标记基因
它们有什么作用？
启动子：位于基因首端的一段特殊的DNA片段，
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。
终止子：位于基因尾端的一段特殊的DNA片段，
能终止mRNA的转录。
标记基因：鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从
PCR技术的操作过程
PCR技术的操作过程
PCR反应体系中目的基因成指数(2n)形式扩增
PCR技术扩增与DNA复制的比较
DNA复制
PCR技术
场所
主要在细胞核内
体外复制
原理
碱基互补配对原则
碱基互补配对原则
条件 解旋方式
四种脱氧核苷酸、模 板、酶、ATP
解旋酶催化解旋
四种脱氧核苷酸、 模板、酶、引物
课堂练习
3、有关基因工程的叙述正确的是 （ D）
A、限制酶只在获得目的基因时才用 B、重组质粒的形成在细胞内完成 C、质粒都可作为运载体 D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供 资料
课堂练习
4、基因工程是在DNA分子水平上进行设计施
工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基
互补配对的步骤是
（ ）C
A、人工合成目的基因
②转化过程:
Ti质粒
构建
表 达
转入
农 杆
导入
目的基因
载 体
菌
植 物 细 胞
插入
植物细胞 染色DNA
表达
新 性 状
（2）基因枪法
适用于单子叶植物
基因枪法又称微 弹轰击法，是利用压 缩气体产生的动力， 将包裹在金属颗粒表 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。
（3）花粉通道法 适用于被子植物
而将有目的基因的细胞筛选出来。
基因工程的基本操作程序
（1）目的基因的获取 （2） 基因表达载体的构建 （3）将目的基因导入受体细胞 （4）目的基因的检测与鉴定
一、目的基因的获取
1.目的基因：主要指的是编码蛋白质的结构增目的基因； （3）通过DNA合成仪用化学方法直接合成
基 因 组 文 库 的 构 建 模 式 图
部 分 基 因 文 库大小 基因中启动子 基因中内含子 基因 部分基因可以
补：DNA复制过程： 作用：把单个脱氧核苷
酸连接成链(形成磷酸二 酯键)
1)解旋 解旋酶催化
模板 同时进行(边解旋边复制)
2)合成互补子链 以母链为模板进行 碱基配对(在DNA聚合酶的催化 下,利用游离的脱氧核苷酸进行)
3)形成新的DNA分子
母链（旧链） 子代DNA: 组成
子链（新链）
2.利用PCR技术扩增目的基因
探针
15N
15N
转基因生 14N 物的DNA 14N
变性 变性
1、检测——分子水平的检测 （2）检测目的基因是否转录出了mRNA
方法—— DNA与mRNA杂交技术
探针
15N
15N
变性
转基因生物 的mRNA
14N
14N
1、检测——分子水平的检测
（3）检测目的基因是否翻译成蛋白质 方法——抗原-抗体杂交
DNA在高温下变性解旋
酶
细胞内的DNA聚合酶、 解旋酶等
热稳定的DNA聚合酶
特点
半保留复制、 边解旋边复制
半保留复制、 全解旋再复制
结果
形成整个DNA分子
大量的DNA片段
过程：变性、退火、延伸三步曲
➢ 变性：90～95℃ ➢ 退火：55～60℃ ➢ 延伸：70～75℃
3. 人工合成法
利用DNA合成仪人工合成的前提：基因较小，核苷酸 序列已知
植物花粉在柱头 上萌发后，花粉管要 穿过花柱直通胚囊。 花粉管通道法就是在 植物受粉后，花粉形 成的花粉管还未愈合 前，剪去柱头，然后， 滴加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（将基因表达载体提 纯，用显微仪注射到受精卵中）
双链DNA模板在热作用下，
_氢__键__断裂，形成_单__链__D_N_A_
b、退火（复性55℃-65℃）： 系统温度降低，引物与DNA
模板结合，形成局部双链
________。
c、延伸（70℃-75℃）：在 Taq酶的作用下，合成与模
板互补的_D_N__A_链___。
d.重复a.b.c步骤：每重复 一次，目的基因增加_一__倍
平
基因工程产品与天然产品的活性比较，以确定功能是
鉴
否相同等。
定
归纳: 基因工程的基本操作程序
1. 获取目的基因 从基因 利用PCR 化学方法人工合成
2. 构建基因表达载体
目的基因、启动子、终止子、标记基因
3. 将目的基因导入受体细胞
感受细胞法（微生物）、农杆菌转化法（植物）、显微注 射法（动物）
蛋白质的氨基酸序列
推测
mRNA的核苷酸序列
推测
基因的核苷酸序列
化学合成
目的基因
思考：化学法合
成的目的基因含内含 子、启动子和终止子 吗？
课归堂纳小：、目的基因与运载体结合
C、将目的基因导入受体细胞
D、目的基因的检测和表达
【拓展深化】 只有第三步将目的基因导入受 体细胞不需碱基互补配对，其余三个步骤都涉 及碱基互补配对
课堂练习
即时应用(随学随练，轻松夺冠) 5．(2009年高考浙江卷)下列关于基因工程的叙述， 错误的是( D ) A．目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生 物 B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的 工具酶 C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原 无生物活性 D．载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细 胞和促进目的基因的表达
分
步 入受体细胞 （DNA和DNA之间）
子 第二 目的基因是否转 分子杂交技术
检
步 录出mRNA
（DNA和mRNA之间）
测
第三 步
目的基因是否翻 译出蛋白质
抗原—抗体杂交
是否成功显示 出杂交带
是否成功显示 出杂交带
是否成功显示 出杂交带
个
体
包括抗虫、抗病的接种实验，以确定是否有抗性以及
水
抗性的程度；
补：原核细胞的基因结构
非编码区
编码区
编码区上游
启动子
RNA聚合酶的 始结合位点
补：真核细胞的基因结构
非编码区 编码区上游
编码区
启动子
非编码区
编码区下游
终止子
RNA聚合酶的 末结合位点
非编码区 编码区下游 终止子
外显子 内含子
外显子
内含子
结构基因
转录、加工修饰
mRNA
外显子： 能够编码蛋白质的序列叫做外显子
Bt毒素蛋白
抗体
苏云金杆菌
组 织 培 养 脱 分 化
将Bt毒蛋白注 射小鼠体内
从小鼠血管 抽出血液分 离出抗Bt毒 素的抗体
提 蛋白质
取
出现 杂交带
（二）鉴定（个体生物学水平）
抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等
❖目的基因的表达和检测
类 型
步骤 检测内容
方法
结果显示
第一 目的基因是否进 DNA分子杂交
小结：将目的基因导入受体细胞
受体生物 受体细胞
植物
受精卵 体细胞
动物
受精卵
导入方法
农杆菌转化法 基因枪法
花粉管通道法
显微注 射技术
微生物
细胞/个体
用Ca2+处理成 感受态细胞
四、目的基因的检测与鉴定
1 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。
（2）操作程序:
提纯含目的基因表达载体 取受精卵 显微注射
移植到输卵管或子宫 受精卵发育 新性状动物
3.将目的基因导入微生物细胞
常用法：Ca2+处理 常用菌：大肠杆菌
微生物作受体细胞原因： 繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少
过程：
Ca2+处理大 肠杆菌
感受态 细胞
表达载体 与感受态 细胞混合
感受态 细胞吸 收DNA
4. 目的基因的检测与鉴定
检测：是否插入、转录、翻译；个体
课堂练习
1、有关基因工程的叙述中，错误的是( A) A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起
来 B、限制性内切酶用于目的基因的获得 C、目的基因须由运载体导入受体细胞 D、人工合成目的基因不用限制性内切酶
课堂练习
2、下列属于获取目的基因的方法的是( D技术 ⑤利用DNA转录 ⑥人工合成 A.①②③⑤ B.①②⑤⑥ C.①②③④ D.①②④⑥
一个切口 两个黏性末端
两个切口 获得目的基因
DNA连接酶连接
重组DNA分子（重组质粒）
三、将目的基因导入受体细胞
（一）转化：目受的体基 细因 胞进 内入 维持_受_稳__体__定__细____胞_和__内表__，达_并_的且过在程
（二）方法
将目的基因导入 植物细胞
农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法
2 目的基因进入受体细胞后，是否都能稳定 维持和表达？ 不一定，需要检测
四、目的基因的检测与鉴定
检测:
是否插入目的基因 是否转录 是否翻译
鉴定:
分子水平鉴定 个体生物学水平鉴定
1、检测——分子水平的检测 （1）检测是否插入了目的基因
方法—— DNA分子杂交技术（DNA与DNA） 基因探针：放射性同位素等标记的DNA分子
2.基因表达载体的组成：
a、目的基因 b、启动子 c、终止子 d、标记基因
它们有什么作用？
启动子：位于基因首端的一段特殊的DNA片段，
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。
终止子：位于基因尾端的一段特殊的DNA片段，
能终止mRNA的转录。
标记基因：鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从
PCR技术的操作过程
PCR技术的操作过程
PCR反应体系中目的基因成指数(2n)形式扩增
PCR技术扩增与DNA复制的比较
DNA复制
PCR技术
场所
主要在细胞核内
体外复制
原理
碱基互补配对原则
碱基互补配对原则
条件 解旋方式
四种脱氧核苷酸、模 板、酶、ATP
解旋酶催化解旋
四种脱氧核苷酸、 模板、酶、引物
课堂练习
3、有关基因工程的叙述正确的是 （ D）
A、限制酶只在获得目的基因时才用 B、重组质粒的形成在细胞内完成 C、质粒都可作为运载体 D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供 资料
课堂练习
4、基因工程是在DNA分子水平上进行设计施
工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基
互补配对的步骤是
（ ）C
A、人工合成目的基因
②转化过程:
Ti质粒
构建
表 达
转入
农 杆
导入
目的基因
载 体
菌
植 物 细 胞
插入
植物细胞 染色DNA
表达
新 性 状
（2）基因枪法
适用于单子叶植物
基因枪法又称微 弹轰击法，是利用压 缩气体产生的动力， 将包裹在金属颗粒表 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。
（3）花粉通道法 适用于被子植物
而将有目的基因的细胞筛选出来。