人教版高中生物选修3第专题11.2基因工程的基本操作程序

1、1.2基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序 专题一基因工程专题一基因工程 学习目标学习目标 1.1.说出出基因工程的四个操作步说出出基因工程的四个操作步 骤骤 2.2.分析基因工程四个步骤的原理、分析基因工程四个步骤的原理、 工具及具体的操作程序工具及具体的操作程序 3.3.尝试设计基因工程的操作程序尝试设计基因工程的操作程序 目的基因的获取目的基因的获取 基因表达载体的构建基因表达载体的构建 目的基因导入受体细胞目的基因导入受体细胞 目的基因检测与鉴定目的基因检测与鉴定 第一步第一步 第二步第二步 第三步第三步 第四步第四步 目的：目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传使

2、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。给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。 a a、目的基因、目的基因 b b、启动子、启动子 c c、终止子、终止子 d d、标记基因、标记基因 1.1.转化转化: 合作探究合作探究1. 1. 将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞 且侵染途径，且因受体细胞的不同而不同。且侵染途径，且因受体细胞的不同而不同。 目的基因进入目的基因进入_内，并且在受内，并且在受 体细胞内维持体细胞内维持_和和_的过程。的过程。 受体细胞受体细胞 稳定稳定表达表达 农杆菌转化法农杆菌转化法 （见教材（见教材P P12

3、 12“ “生物技术资料卡生物技术资料卡”）基因枪法基因枪法 花粉管通道法花粉管通道法 利用农杆菌利用农杆菌Ti质粒上质粒上T-DNA可可转移转移至受体细胞并至受体细胞并 整合整合到受体细胞染色体到受体细胞染色体DNA上上的特点。的特点。 显微显微 注射注射 分裂分裂 分化分化 移移 植植 发发 育育 为什么将目的基因导入动物细胞常用的受体细胞为什么将目的基因导入动物细胞常用的受体细胞 是受精卵？是受精卵？ 显微注射技术显微注射技术 繁殖快、单细胞、遗传物质少繁殖快、单细胞、遗传物质少 大肠杆菌（大肠杆菌（E.coliE.coli） 1. 1. 过程过程 CaCa2+ 2+ 处理法 处理法 用

4、用CaCa2+ 2+处理细胞 处理细胞 感受态细胞感受态细胞 表达载体与表达载体与 感受态细胞混合感受态细胞混合 感受态细胞吸收感受态细胞吸收DNADNA分子分子 2. 2.原核生物特点原核生物特点 3. 3. 常用受体细胞常用受体细胞 思考回答思考回答1.为什么基因工程科学家常采为什么基因工程科学家常采 用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞？用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞？ 思考回答思考回答2. 为什么要用为什么要用Ca2处理细胞？处理细胞？ 繁殖快、遗传物质相对较少、操作简单、繁殖快、遗传物质相对较少、操作简单、 价格低廉。价格低廉。 因为大肠杆菌等细菌的细胞壁成分主要是因为大肠杆菌等细

5、菌的细胞壁成分主要是肽肽 聚糖聚糖，因此一般要先用，因此一般要先用CaCa2 2 处理，以增加细 处理，以增加细 菌细胞壁的通透性。菌细胞壁的通透性。 方法方法 导入植物细胞导入植物细胞 导入动物细胞导入动物细胞 导入微生物细胞导入微生物细胞 农杆菌转化法农杆菌转化法 基因枪法基因枪法 花粉管通道法花粉管通道法 显微注射法显微注射法 CaCa+ +处理法处理法 将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞 体细胞、体细胞、受精卵受精卵受精卵受精卵细胞细胞/ /个体个体 农杆菌转化法农杆菌转化法 基因枪法基因枪法 花粉管通道法花粉管通道法 显微注显微注 射技术射技术 用用CaCa2+ 2+处理成

6、 处理成 感受态细胞感受态细胞 采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法正确采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法正确 的是（）的是（） A.A.将毒素蛋白注射到受精卵中将毒素蛋白注射到受精卵中 B.B.将编码毒素蛋白的将编码毒素蛋白的DNADNA序列，与质粒重组，导入细菌，用该细序列，与质粒重组，导入细菌，用该细 菌感染棉的体细胞，再进行组织培养菌感染棉的体细胞，再进行组织培养 C.C.将编码毒素蛋白的将编码毒素蛋白的DNADNA序列，与质粒重组，注射到棉的子房并序列，与质粒重组，注射到棉的子房并 进入受精卵进入受精卵 D.D.将编码毒素蛋白的将编码毒素蛋白的DNA

7、DNA序列，注射到棉受精卵中序列，注射到棉受精卵中 目的基因是否真正插入受体细胞的目的基因是否真正插入受体细胞的DNADNA中，是否能中，是否能 够在受体细胞中稳定遗传和正确表达，只有通过检够在受体细胞中稳定遗传和正确表达，只有通过检 测、鉴定才能得知。测、鉴定才能得知。 常用的检测手段主要从常用的检测手段主要从分子水平和个体水平分子水平和个体水平进行。进行。 个体个体 水平水平 定鉴定鉴 DNADNA分子杂交分子杂交显示出杂交带显示出杂交带 分子杂交技术分子杂交技术显示出杂交带显示出杂交带 抗原抗原抗体杂交抗体杂交 显示出杂交带显示出杂交带 接种接种 抗性以及抗性抗性以及抗性 目的基因的检测

8、与鉴定目的基因的检测与鉴定检查是否成功 检查是否成功 适当限制适当限制 酶切割酶切割 用同位素标记的用同位素标记的 目的基因片段杂交目的基因片段杂交 1. 1. 检测转基因生物的染色体检测转基因生物的染色体DNADNA上是否插入了目的基因上是否插入了目的基因 提取受体生提取受体生 物全部物全部DNADNA DNADNA片段片段 显显 出出 杂交带杂交带 （表明目的基因已插入）（表明目的基因已插入） DNA分子杂交技术分子杂交技术 用同位素标记的用同位素标记的 目的基因片段杂交目的基因片段杂交 2. 2. 检测目的基因是否转录出了检测目的基因是否转录出了mRNA mRNA 提取受体生提取受体生

9、物的物的mRNAmRNA 显显 出出 杂交带杂交带 （表明目的基因已转录出了（表明目的基因已转录出了mRNAmRNA） 特别提醒：特别提醒：检测检测DNADNA利用的是利用的是DNADNA与与DNADNA杂交，杂交， 检测检测mRNAmRNA利用的是利用的是DNADNA与与mRNAmRNA杂交。杂交。 分子杂交技术分子杂交技术 【探究【探究2】尝试设计尝试设计（目标目标三三 难点难点突破突破） 1、从人的、从人的DNA中提取胰岛素基因（目的基因）中提取胰岛素基因（目的基因）, 并并 从大肠杆菌的细胞质中提取环状质粒从大肠杆菌的细胞质中提取环状质粒.使用限制酶。使用限制酶。 2、表达载体构建。用

10、、表达载体构建。用同种限制酶同种限制酶切割目的切割目的基因基因与与质质 粒粒,再用再用DNA连接酶连接酶将目的基因与质粒将目的基因与质粒“缝合缝合”，加，加 启动子、终止子等。启动子、终止子等。 3.将质粒导入大肠杆菌。在大肠杆菌的培养液中加将质粒导入大肠杆菌。在大肠杆菌的培养液中加 入含入含Ca2+的物质的物质,如如CaCl2, 此时将此时将表达载体表达载体也放入也放入 培养液中培养液中,大肠杆菌会将有大肠杆菌会将有目的基因目的基因表达载体吸收。表达载体吸收。 4.胰岛素的产生胰岛素的产生: 在大肠杆菌内在大肠杆菌内,目的基因目的基因通过表达通过表达 即转录与即转录与翻译翻译后后,就产生出就

11、产生出胰岛素蛋白质胰岛素蛋白质.通过大肠通过大肠 杆菌的大量繁衍杆菌的大量繁衍,便可大量生产出人的胰岛素。便可大量生产出人的胰岛素。 跟踪训练跟踪训练1. 1. 将目的基因导入微生物细胞之前，要用将目的基因导入微生物细胞之前，要用CaCa2 2 处理细胞，处理过的细胞叫（）处理细胞，处理过的细胞叫（） A. A. 感受态细胞感受态细胞 B. B. 敏感性细胞敏感性细胞 C. C. 吸收性细胞吸收性细胞 D. D. 接受细胞接受细胞 跟踪训练跟踪训练2. 2.科学家通过基因工程的方法，能使大肠杆菌科学家通过基因工程的方法，能使大肠杆菌 产生人的胰岛素。以下叙述错误的是产生人的胰岛素。以下叙述错误

12、的是（ ） A.A.可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质 粒粒 B.B.导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达 C.DNAC.DNA连接酶和限制性核酸内切酶都是构建重组质粒必需的连接酶和限制性核酸内切酶都是构建重组质粒必需的 工具酶工具酶 D.D.目的基因的检测与鉴定表达过程中没有发生碱基互补配对目的基因的检测与鉴定表达过程中没有发生碱基互补配对 A A D D 跟踪训练跟踪训练3.3. 目的基因导入受体细胞后，是否目的基因导入受体细胞后，是否 可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过鉴可以稳定

13、维持和表达其遗传特性，只有通过鉴 定和检测才能知道。下列属于目的基因检测和定和检测才能知道。下列属于目的基因检测和 鉴定的是（）鉴定的是（） 检测受体细胞是否有目的基因检测受体细胞是否有目的基因 检测受体细胞是否有致病基因检测受体细胞是否有致病基因 检测目的基因是否转录检测目的基因是否转录mRNA mRNA 检测目的基因是否翻译蛋白质检测目的基因是否翻译蛋白质 A A B. B. C. C. D. D. C C 归纳: 基因工程的基本操作程序 n 获取目的基因获取目的基因 u 从基因文库提取从基因文库提取 u 利用利用PCRPCR技术扩增技术扩增 u 利用化学方法人工合成利用化学方法人工合成

14、n 构建基因表达载体构建基因表达载体 u 目的基因、启动子、终止子、标记基因目的基因、启动子、终止子、标记基因 n 将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞 u 农杆菌转化法、显微注射法、农杆菌转化法、显微注射法、CaCa+ +处理法处理法 n 目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定 u 检测：是否插入、转录、翻译、个体检测检测：是否插入、转录、翻译、个体检测 课堂自我检测课堂自我检测 1.1.基因工程科学家常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细基因工程科学家常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细 胞，原因是（）胞，原因是（） A.A.结构简单，操作方便结构简单，操作方便 B.B.繁殖速度快

15、繁殖速度快 C.C.遗传物质含量少，简单遗传物质含量少，简单 D.D.性状稳定，变异少性状稳定，变异少 2.2.下列操作不属于基因表达载体构建过程的是（）下列操作不属于基因表达载体构建过程的是（） A. A. 用一定的限制酶切割质粒露出黏性末端用一定的限制酶切割质粒露出黏性末端 B. B. 用同一种限制酶切割目的基因露出黏性末端用同一种限制酶切割目的基因露出黏性末端 C. C. 将切下的目的基因片段插入质粒切口处将切下的目的基因片段插入质粒切口处 D. D. 将重组将重组DNADNA导入受体细胞中导入受体细胞中 B B D D 3.19763.1976年人类首次获得转基因生物，即将人的生长素抑

16、制因子年人类首次获得转基因生物，即将人的生长素抑制因子 基因转入大肠杆菌，并获得表达。这里的表达是指该基因在大基因转入大肠杆菌，并获得表达。这里的表达是指该基因在大 肠杆菌内（）肠杆菌内（） A. A. 能进行能进行DNADNA复制复制 B. B. 能进行转录和翻译能进行转录和翻译 C. C. 能合成生长素抑制因子能合成生长素抑制因子 D. D. 能合成人的生长激素能合成人的生长激素 C C 4.4.基因工程中常用的受体不包括（基因工程中常用的受体不包括（ ） A.A.人体细胞人体细胞 B .B .动物细胞动物细胞 C . C . 植物细胞植物细胞 D .D .微生物细胞微生物细胞 A A 5

17、. 5. 目前科学家把兔子血红蛋白基因导入到大肠杆菌目前科学家把兔子血红蛋白基因导入到大肠杆菌 细胞中，在大肠杆菌细胞中合成了兔子的血红蛋白。细胞中，在大肠杆菌细胞中合成了兔子的血红蛋白。 下列哪一项不是这一先进技术的理论依据（下列哪一项不是这一先进技术的理论依据（ ） A. A. 所有生物共用一套遗传密码子所有生物共用一套遗传密码子 B. B. 基因能控制蛋白质的合成基因能控制蛋白质的合成 C. C. 兔子血红蛋白基因与大肠杆菌兔子血红蛋白基因与大肠杆菌DNADNA都是由四种脱都是由四种脱 氧核苷酸构成，都遵循相同的碱基互补配对原则氧核苷酸构成，都遵循相同的碱基互补配对原则 D. D. 兔子与大肠杆菌有共同的原始祖先兔子与大肠杆菌有共同的原始祖先 D D 6.抗虫棉是把抗虫棉是把苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌 Bt毒蛋白基因转入普毒蛋白基因转入普 通棉株细胞内并成功实现表达的过程。通棉株细胞内并成功实现表达的过程。 (1)将目的基因导人受体细胞的方法很多，在该题将目的基因导人受体细胞的方法很多，在该题 中涉及到的方法是中涉及到的方法是 。 (2)在基因工程操作过程中核心是在基因工程操作过程中核心是 ， 这需要这需要 酶。一个基因表达载体的酶。一个基因表达载体的 组成必有组成必有 等。等。 (3)目的基因能否在棉花植株体内