2022-2023学年浙科版（2019）选择必修三 4.1基因工程赋予生物新的遗传特性第三课时课件 课件（30张）

4.1基因工程赋予生物新的遗传特性基因工程的基本操作程序（四个步骤）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检测目的基因及其表达产物有了目的基因，我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性。使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可进行遗传、表达和发挥作用。载体进入受体细胞稳定表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。才能确定目的基因是否真正在受体细胞中稳定遗传和正确表达。前提核心关键保证二、基因表达载体的构建（核心）质粒DNA分子限制酶处理一个切口两个黏性末端两个切口获得目的基因DNA连接酶重组DNA分子（重组质粒）同一种①克隆载体与表达载体的区别：二者都有标记基因和复制原点两部分DNA片段。表达载体在克隆载体基础上增加了目的基因、启动子、终止子三部分结构。②工具酶：限制酶、DNA连接酶，两种酶作用的化学键都是磷酸二酯键③启动子、终止子对于目的基因表达必不可少④目的基因不能单独进入受体细胞，必需以表达载体的方式携带进去。【注意】思考1：表达载体为什么一定要有启动子？(1)生物之间进行基因交流，只有使用受体生物自身基因的启动子才能有利于基因的表达；（2）通过cDNA文库获得的目的基因没有启动子，只将编码序列导入受体细胞无法转录。（二）方法将目的基因导入植物细胞将目的基因导入动物细胞将目的基因导入微生物细胞——显微注射法——感受态细胞三、

将目的基因（重组质粒）导入受体细胞（一）转化：目的基因进入_________内，并且在受体细胞内维持_____和_____的过程受体细胞稳定表达农杆菌转化法（最多）基因枪法花粉管通道法常用法：Ca2+处理法常用菌：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（感受态细胞法）受体细胞：原核细胞1.将目的基因导入微生物细胞（细菌转化）—感受态细胞Ca2+感受态细胞吸收大肠杆菌细胞最常用的转化方法是:

首先低温、用Ca2+（低浓度CaCl2溶液）处理细胞,以增大细菌细胞膜的通透性（增强细菌捕获外源DNA的能力），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。目的基因随受体细胞的繁殖而复制第二步是将重组DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞（大肠杆菌）混合，在一定的温度（低温）下使外源DNA黏附于受体细胞表面，最后进行短暂的热刺激处理，使外源DNA转入细胞。目的基因随受体细胞的繁殖而复制实例：利用转基因大肠杆菌生产药物原核生物作为受体细胞产生的真核生物的蛋白质通常没有生物活性，需要在体外进行再加工。2.将目的基因导入动物细胞—显微注射法提纯含目的基因的重组DNA体外显微注射入受精卵（雄核）受精卵培养后移植显微操作仪显微注射技术3.将目的基因导入植物细胞（1）农杆菌转化法（常使用）植物组织培养技术农杆菌感染植物细胞重组Ti质粒转化农杆菌Ti质粒上的T-DNA片段能整合到植物染色体DNA中农杆菌转化法能有效应用于单子叶植物吗？为什么？据图可知，目的基因发生了几次剪切和拼接？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。两次拼接：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(非人工操作)指被插入目的基因的T-DNA拼接到受体细胞染色体的DNA上。两次导入：第一次导入是将含目的基因的Ti质粒重新导入农杆菌；第二次导入(非人工操作)是指含目的基因的T-DNA导入受体细胞。

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。甚至可将目的基因导入叶绿体等细胞器中（2）基因枪法适用于单子叶植物（3）花粉管通道法在植物受粉后，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。又称电穿孔法，通过短暂的电脉冲在细胞膜上形成纳米级临时性的小孔，DNA由此进入受体细胞。（4）电击法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、要对受体细胞作怎样的处理？对受体细胞中是否导入了目的基因进行检测3、怎样进行检测？通过目的基因上的标记基因，进行筛选和检测四、检测目的基因及其表达产物检测和鉴定的四个方面：DNA、RNA、蛋白质、个体性状检测DNA1.目的基因是否稳定存在：检测内容及形式：(1)借助载体上的标记基因可以检测目的基因是否在受体细胞中稳定地存在并遗传。P117例含重组DNA的大肠杆菌：白色不含目的基因的载体的大肠杆菌：蓝色不含有载体的大肠杆菌：不能生存步骤：

①根据目的基因的序列设计PCR引物，利用待检DNA为模板进行PCR。

②通过电泳或DNA测序技术鉴定PCR产物。更精准地鉴定受体细胞中是否转入了目的基因的方法(2)利用PCR技术检测③漂洗硝酸纤维素膜去除未互补结合的探针后，若硝酸纤维素膜仍具有放射性或荧光，则可判断待检DNA中含有目的基因。(3)利用核酸分子杂交技术检测

核酸分子杂交是指两个不同来源核酸单链的核苷酸之间碱基互补配对的过程。核酸分子杂交利用核酸探针检测特异的核苷酸序列，核酸探针是带有放射性或荧光标记的具有特定核苷酸序列的DNA或RNA。原理：

方法：

①用化学方法使待检的DNA变性成单链并固定在硝酸纤维素膜上。②加入探针，在适当的条件下探针与互补的目的基因片段形成双链。DNA分子杂交基因探针待测DNA单链DNA或RNA片断，带有某种标记，能与目标DNA或RNA的一条链发生碱基互补配对。

15N15N变性变性（1）运用核酸分子杂交技术还可检测受体细胞中是否含有目的基因转录出的mRNA（用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），判断目的基因是否转录成功。2.检测目的基因是否正确表达：（（2）利用抗原­抗体杂交技术检测：目的基因是否表达出相应的蛋白质即是否翻译成功以目的基因表达出的蛋白质为抗原，制备能与其特异性结合的并能被放射性或荧光标记的抗体。如果能探测到目的蛋白，说明目的基因在受体细胞内成功表达。2.检测目的基因是否正确表达：蛋白质脱分化提取苏云金杆菌Bt毒素蛋白抗体

出现杂交带抗原—抗体杂交分子杂交（2）方法:RNA分子杂交（3）方法:抗原—抗体杂交2.检测目的基因是否正确表达：

（3）观察测定个体是否表现出目的基因控制的特定性状（抗虫、抗病、物质活性）并稳定遗传，是判断转基因成功的直接证据。需要进行抗虫、抗病接种实验。例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。归纳总结1.下图表示培育转基因抗病毒农作物的过程示意图。下列叙述错误的是(

)A.过程a需要限制酶和DNA连接酶的参与B.过程b需要用CaCl2溶液处理,以提高农作物细胞细胞壁的通透性C.抗病毒基因整合到农作物细胞的染色体上,不一定能正常表达D.转基因抗病毒农作物是否培育成功可通过接种特定病毒进行鉴定B2.受体细胞不同,将目的基因导入受体细胞的方法也不相同。下列受体细胞与基因导入方法匹配错误的是(

)选项受体细胞基因导入方法A棉花细胞花粉管通道法B大肠杆菌农杆菌转化法C羊受精卵显微注射法D水稻细胞农杆菌转化法B3.利用外源基因在受体细胞中表达,可生产人类所需要的产品。下列选项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是(

)A.在棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因B.在大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNAC.在山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列D.在酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白D（二）回答与利用生物技术培育抗病品种有关的问题：（1）通过抗病性强的植株获取抗病目的基因有多种方法。现已获得纯度高的抗病蛋白（可作为抗原），可通过

技术获得特异性探针，并将

中所有基因进行表达，然后利用该探针，找出能与探针特异性结合的表达产物，进而获得与之对应的目的基因。（2）将上述抗病基因通过转基因的方法导入植物的分生组织可获得抗病性强的植株。若在试管苗期间用分子水平方法判断抗病基因是否表达，应检测

（A．质粒载体

B．转录产物C．抗性基因D．病原微生物）单克隆抗体基因文库B（2019年4月选考）（3）植物细胞在培养过程中往往会发生

，可利用这一特性筛选抗致病真菌能力强的细胞。筛选时在培养基中加入