生物人教版（2019）选择性必修3 3.2基因工程的基本操作程序（共34张PPT）
文档属性
| 名称 | 生物人教版（2019）选择性必修3 3.2基因工程的基本操作程序（共34张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 91.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-05-16 11:52:55 | ||
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文档简介
(共34张PPT)
第2节 基因工程的基本操作程序
第三章 基因工程
复习——将目的基因导入受体细胞
农杆菌转化法
花粉管通道法（双子叶植物/裸子植物）
——Ca2+处理法
——显微注射法
方法
导入植物细胞
导入动物细胞
导入微生物细胞
受精卵
受精卵
受精卵or体细胞
一般是原核生物
基因枪法（单子叶植物）
问题探讨
将基因表达载体导入受体细胞后，如何判断导入是否成功？
？
能表达出相应的标记基因说明导入成功基因表达载体
空载体
重组载体
进行目的基因的检测与鉴定
问题探讨
？
假设成功导入重组载体，是否说明目的基因一定可以正常表达？
目的基因的检测与鉴定
目的：
检查目的基因进入受体细胞后，是否稳定存在和表达其遗传特性
检测内容：
类型 检测内容 方法
分子水平的检测
个体水平的鉴定
受体细胞的染色体DNA上
是否插入了目的基因
目的基因是否转录出了mRNA
目的基因是否翻译成蛋白质
表达产物是否具有生物学活性
（是否具有相应性状）
目的基因的检测与鉴定
（1）检测转基因生物染色体DNA上是否插入目的基因
PCR技术
抗虫基因引物
待测棉花DNA
若能扩增出抗虫基因片段
若不能扩增出抗虫基因片段
导入成功
导入失败
电泳
目的基因的检测与鉴定
（1）检测转基因生物染色体DNA上是否插入目的基因
PCR技术
抗虫基因引物
待测棉花DNA
若能扩增出抗虫基因片段
若不能扩增出抗虫基因片段
导入成功
导入失败
电泳
① 首先取出转基因生物的基因组DNA；
............TACGGTCATGTCGCATGCTAG............
............ATGCCAGTACAGCGTACGATC............
目的基因片段
探针
............GTACAGCGTA...........
放射性标记
② 将含目的基因的DNA片段或RNA片段用放射性同位素等作标记，以此做探针；
目的基因的检测与鉴定
（1）检测转基因生物染色体DNA上是否插入目的基因
分子杂交技术
基因探针：简称探针，是一段带有检测标记（同位素或荧光分子等），且顺序已知的、与目的基因互补的核酸序列（DNA或RNA ）
① 首先取出转基因生物的基因组DNA；
② 将含目的基因的DNA片段或RNA片段用放射性同位素等作标记，以此做探针；
目的基因的检测与鉴定
（1）检测转基因生物染色体DNA上是否插入目的基因
分子杂交技术
③ 使探针和转基因生物的基因组杂交，若显示出 ，表明目的基因已插入染色体DNA中。
杂交带
【杂交DNA分子】
............TACGGTCATGTCGCATGCTAG............
目的基因片段
............GTACAGCGTA...........
探针
目的基因的检测与鉴定
（2）目的基因是否转录出了mRNA
分子杂交技术
方法二：用探针和转基因生物的mRNA杂交，若出现杂交带，表明目的基因转隶出了mRNA
PCR技术
方法一：
抗虫基因引物
若能扩增出抗虫基因片段
若不能扩增出抗虫基因片段
导入成功
导入失败
待测棉花mRNA→cDNA
目的基因的检测与鉴定
（3）目的基因是否翻译成蛋白质
抗原-抗体杂交技术
苏云金杆菌
Bt毒素蛋白
抗体
脱分化
提取
蛋白质
出现
杂交带
目的基因的检测与鉴定
（4）表达产物是否具有生物学活性（是否具有相应性状）
抗虫、抗病的接种实验
转基因生物 鉴定方法 成功标志
抗虫植物
抗病毒（菌）植物
抗盐植物
抗除草剂植物
获取目的基因产物的转基因生物
饲喂害虫（抗虫接种实验）
害虫死亡
病毒（菌）感染（抗病接种实验）
未出现病斑
盐水浇灌（栽培到盐碱地）
正常生长
喷洒除草剂
正常生长
提取细胞产物与天然产品进行功能活性比较
功能、活性正常
类型 检测内容 方法
分子水平的检测
个体水平的鉴定
受体细胞的染色体DNA上
是否插入了目的基因
目的基因是否转录出了mRNA
目的基因是否翻译成蛋白质
表达产物是否具有生物学活性
（是否具有相应性状）
PCR技术
（分子杂交技术）
抗原-抗体杂交技术
抗虫、抗病的接种实验
目的基因的检测与鉴定
DNA片段的扩增及电泳鉴定
PCR仪
DNA分子电泳
实验原理
DNA体外扩增的原理
①PCR利用了DNA热变性原理，通过调节温度来控制DNA双链的 与 。
②PCR仪实质上就是一台能够自动调控温度的仪器，一次PCR一般要经历30次循环。
PCR 的产物一般通过 来鉴定。
琼脂糖凝胶电泳
解聚
结合
变性
90 C
延伸
72 C
复性
50 C
实验原理
DNA片段电泳鉴定的原理
①DNA分子具有_________________，在一定的_____下，这些基团可以带上正电荷或负电荷，在_______的作用下，这些带点分子会向着__________________的电极移动，这个过程就是_____
可解离的基团
pH
电场
与它所带电荷相反
电泳
②在凝胶中DNA分子的迁移速率与____________、___________________和_____等有关
凝胶的浓度
DNA分子的大小
构象
④凝胶中的DNA分子通过_____，可以在波长为_______的_______下被检测出来。
染色
300nm
紫外灯
实验原理
若电泳缓冲液使DNA带负电荷，加样孔侧应连电极的哪一极？
负极
？
实验用具
①PCR仪
（自动控温，实现DNA的扩增）
②微量离心管
（实际上是进行PCR反应的场所）
③微量移液器
（用于向微量离心管转移PCR配方中的液体）
④一次性吸液枪头
（微量移液器吸取一种试剂更换一次枪头）
⑤电泳装置
（包括电泳仪、电泳槽等）
实验材料
10倍浓缩的扩增缓冲液（含Mg2+） 5μL
20mmol/L的4种脱氧核苷酸的等量混合液（实为dNTP） 1μL
20μmol/L的引物Ⅰ 2.5μL
20μmol/L的引物Ⅱ 2.5μL
H2O 28～33μL
1-5U/μL的Taq DNA聚合酶（即耐高温的DNA聚合酶） 1～2U
模板DNA （用量为1pg-1μg） 5～10μL
总体积 50μL
①4种脱氧核苷酸等量混合液、2种引物、TaqDNA聚合酶、模板DNA、扩增缓冲液。
实验材料
①4种脱氧核苷酸等量混合液、2种引物、TaqDNA聚合酶、模板DNA、扩增缓冲液。
②无菌水、电泳缓冲液、凝胶载样缓冲液、琼脂糖和核酸染料等
实验步骤
(一）DNA片段的扩增
移液
离心
扩增
用 按照PCR反应体系配方或PCR试剂盒的说明书，在 中依次加入各组分
微量移液器
微量离心管
待所有组分都加入后， 离心管的盖子，将微量离心管放入 里，离心约10s，使反应液集中在离心管的 （提高反应速率）
盖严
离心机
底部
参照下表的参数，设置好PCR仪的循环程序。将装有反应液的微量离心管放入PCR仪中进行反应。
使DNA充分变性，以利于引物更好
地和模板结合。
循环程序 变性 复性 延伸
预变性 94℃,5min / /
30次 94℃,30s 55℃,30s 72℃,1min
最后一次 94℃,1min 55℃,30s 72℃,1min
预变性：
实验步骤
(二）琼脂糖凝胶电泳
实验步骤
(二）琼脂糖凝胶电泳
配制琼脂糖溶液
制备凝胶
加样
电泳
观察记录
根据待分离DNA片段的大小，用电泳缓冲液配制琼脂糖溶液，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。
琼脂糖浓度高，容易分离小片段，浓度低，容易分离大片段
实验步骤
(二）琼脂糖凝胶电泳
配制琼脂糖溶液
制备凝胶
加样
电泳
观察记录
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，以形成加样孔。
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。
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。
实验步骤
(二）琼脂糖凝胶电泳
配制琼脂糖溶液
制备凝胶
加样
电泳
观察记录
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，以形成加样孔。
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。
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。
实验步骤
(二）琼脂糖凝胶电泳
配制琼脂糖溶液
制备凝胶
加样
电泳
观察记录
将扩增得到的PCR产物与凝胶载样缓冲液（内含指示剂）混合，再用微量移液器将混合液缓慢注入凝胶的加样孔内。留一个加样孔加入指示分子大小的标准参照物。
实验步骤
(二）琼脂糖凝胶电泳
配制琼脂糖溶液
制备凝胶
加样
电泳
观察记录
实验步骤
(二）琼脂糖凝胶电泳
配制琼脂糖溶液
制备凝胶
加样
电泳
观察记录
接通电源，根据电泳槽阳极至阴极之间的距离来设定电压，一般为1～5V/cm。待指示剂前沿迁移接近凝胶边缘时，停止电泳。
取出凝胶置于紫外灯下观察和照相。
电泳图
电泳图
1500kb
1200kb
1000kb
500kb
300kb
100kb
电泳图
1.为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、
枪头和蒸馏水等在使用前必须进行 处理。
2.该实验所需材料可以直接从公司购买，缓冲液和酶应分装成小份，
并在 储存。使用前，将所需试剂从冰箱拿出，放在冰块上缓慢融化。
3.在向微量离心管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，移液器上的
枪头都必须 。
4.在进行操作时，一定要 。
5.PCR扩增不能随意加大试剂用量。
高压灭菌
-20℃
更换
戴好一次性手套
注意事项
练习
1、用PCR方法检测转基因植株是否成功导入目的基因时，得到以下电泳图谱，其中1号为DNA标准样液(Marker)，10号为蒸馏水，PCR时加入的模板DNA如图所示。据此作出的分析，不合理的是
A.PCR产物的分子大小在250～500 bp之间
B.3号样品为不含目的基因的载体DNA
C.9号样品对应植株不是所需的转基因植株
D.10号确定反应体系等对结果没有干扰
√
练习
2.一种双链DNA分子被三种不同的限制酶切割，切割产物通过电泳分离，用大小已知的DNA片段的电泳结果作为分子质量标记。关于该双链DNA，下列说法错误的是 ( )
A.呈环状结构
B.分子质量大小为10 kb
C.有一个NotⅠ和两个EcoRⅠ切点
D.其NotⅠ切点与EcoRⅠ切点的最短距离为2 kb
D
第2节 基因工程的基本操作程序
第三章 基因工程
复习——将目的基因导入受体细胞
农杆菌转化法
花粉管通道法（双子叶植物/裸子植物）
——Ca2+处理法
——显微注射法
方法
导入植物细胞
导入动物细胞
导入微生物细胞
受精卵
受精卵
受精卵or体细胞
一般是原核生物
基因枪法（单子叶植物）
问题探讨
将基因表达载体导入受体细胞后，如何判断导入是否成功？
？
能表达出相应的标记基因说明导入成功基因表达载体
空载体
重组载体
进行目的基因的检测与鉴定
问题探讨
？
假设成功导入重组载体，是否说明目的基因一定可以正常表达？
目的基因的检测与鉴定
目的：
检查目的基因进入受体细胞后，是否稳定存在和表达其遗传特性
检测内容：
类型 检测内容 方法
分子水平的检测
个体水平的鉴定
受体细胞的染色体DNA上
是否插入了目的基因
目的基因是否转录出了mRNA
目的基因是否翻译成蛋白质
表达产物是否具有生物学活性
（是否具有相应性状）
目的基因的检测与鉴定
（1）检测转基因生物染色体DNA上是否插入目的基因
PCR技术
抗虫基因引物
待测棉花DNA
若能扩增出抗虫基因片段
若不能扩增出抗虫基因片段
导入成功
导入失败
电泳
目的基因的检测与鉴定
（1）检测转基因生物染色体DNA上是否插入目的基因
PCR技术
抗虫基因引物
待测棉花DNA
若能扩增出抗虫基因片段
若不能扩增出抗虫基因片段
导入成功
导入失败
电泳
① 首先取出转基因生物的基因组DNA；
............TACGGTCATGTCGCATGCTAG............
............ATGCCAGTACAGCGTACGATC............
目的基因片段
探针
............GTACAGCGTA...........
放射性标记
② 将含目的基因的DNA片段或RNA片段用放射性同位素等作标记，以此做探针；
目的基因的检测与鉴定
（1）检测转基因生物染色体DNA上是否插入目的基因
分子杂交技术
基因探针：简称探针，是一段带有检测标记（同位素或荧光分子等），且顺序已知的、与目的基因互补的核酸序列（DNA或RNA ）
① 首先取出转基因生物的基因组DNA；
② 将含目的基因的DNA片段或RNA片段用放射性同位素等作标记，以此做探针；
目的基因的检测与鉴定
（1）检测转基因生物染色体DNA上是否插入目的基因
分子杂交技术
③ 使探针和转基因生物的基因组杂交，若显示出 ，表明目的基因已插入染色体DNA中。
杂交带
【杂交DNA分子】
............TACGGTCATGTCGCATGCTAG............
目的基因片段
............GTACAGCGTA...........
探针
目的基因的检测与鉴定
（2）目的基因是否转录出了mRNA
分子杂交技术
方法二：用探针和转基因生物的mRNA杂交，若出现杂交带，表明目的基因转隶出了mRNA
PCR技术
方法一：
抗虫基因引物
若能扩增出抗虫基因片段
若不能扩增出抗虫基因片段
导入成功
导入失败
待测棉花mRNA→cDNA
目的基因的检测与鉴定
（3）目的基因是否翻译成蛋白质
抗原-抗体杂交技术
苏云金杆菌
Bt毒素蛋白
抗体
脱分化
提取
蛋白质
出现
杂交带
目的基因的检测与鉴定
（4）表达产物是否具有生物学活性（是否具有相应性状）
抗虫、抗病的接种实验
转基因生物 鉴定方法 成功标志
抗虫植物
抗病毒（菌）植物
抗盐植物
抗除草剂植物
获取目的基因产物的转基因生物
饲喂害虫（抗虫接种实验）
害虫死亡
病毒（菌）感染（抗病接种实验）
未出现病斑
盐水浇灌（栽培到盐碱地）
正常生长
喷洒除草剂
正常生长
提取细胞产物与天然产品进行功能活性比较
功能、活性正常
类型 检测内容 方法
分子水平的检测
个体水平的鉴定
受体细胞的染色体DNA上
是否插入了目的基因
目的基因是否转录出了mRNA
目的基因是否翻译成蛋白质
表达产物是否具有生物学活性
（是否具有相应性状）
PCR技术
（分子杂交技术）
抗原-抗体杂交技术
抗虫、抗病的接种实验
目的基因的检测与鉴定
DNA片段的扩增及电泳鉴定
PCR仪
DNA分子电泳
实验原理
DNA体外扩增的原理
①PCR利用了DNA热变性原理，通过调节温度来控制DNA双链的 与 。
②PCR仪实质上就是一台能够自动调控温度的仪器，一次PCR一般要经历30次循环。
PCR 的产物一般通过 来鉴定。
琼脂糖凝胶电泳
解聚
结合
变性
90 C
延伸
72 C
复性
50 C
实验原理
DNA片段电泳鉴定的原理
①DNA分子具有_________________，在一定的_____下，这些基团可以带上正电荷或负电荷，在_______的作用下，这些带点分子会向着__________________的电极移动，这个过程就是_____
可解离的基团
pH
电场
与它所带电荷相反
电泳
②在凝胶中DNA分子的迁移速率与____________、___________________和_____等有关
凝胶的浓度
DNA分子的大小
构象
④凝胶中的DNA分子通过_____，可以在波长为_______的_______下被检测出来。
染色
300nm
紫外灯
实验原理
若电泳缓冲液使DNA带负电荷，加样孔侧应连电极的哪一极？
负极
？
实验用具
①PCR仪
（自动控温，实现DNA的扩增）
②微量离心管
（实际上是进行PCR反应的场所）
③微量移液器
（用于向微量离心管转移PCR配方中的液体）
④一次性吸液枪头
（微量移液器吸取一种试剂更换一次枪头）
⑤电泳装置
（包括电泳仪、电泳槽等）
实验材料
10倍浓缩的扩增缓冲液（含Mg2+） 5μL
20mmol/L的4种脱氧核苷酸的等量混合液（实为dNTP） 1μL
20μmol/L的引物Ⅰ 2.5μL
20μmol/L的引物Ⅱ 2.5μL
H2O 28～33μL
1-5U/μL的Taq DNA聚合酶（即耐高温的DNA聚合酶） 1～2U
模板DNA （用量为1pg-1μg） 5～10μL
总体积 50μL
①4种脱氧核苷酸等量混合液、2种引物、TaqDNA聚合酶、模板DNA、扩增缓冲液。
实验材料
①4种脱氧核苷酸等量混合液、2种引物、TaqDNA聚合酶、模板DNA、扩增缓冲液。
②无菌水、电泳缓冲液、凝胶载样缓冲液、琼脂糖和核酸染料等
实验步骤
(一）DNA片段的扩增
移液
离心
扩增
用 按照PCR反应体系配方或PCR试剂盒的说明书，在 中依次加入各组分
微量移液器
微量离心管
待所有组分都加入后， 离心管的盖子，将微量离心管放入 里，离心约10s，使反应液集中在离心管的 （提高反应速率）
盖严
离心机
底部
参照下表的参数，设置好PCR仪的循环程序。将装有反应液的微量离心管放入PCR仪中进行反应。
使DNA充分变性，以利于引物更好
地和模板结合。
循环程序 变性 复性 延伸
预变性 94℃,5min / /
30次 94℃,30s 55℃,30s 72℃,1min
最后一次 94℃,1min 55℃,30s 72℃,1min
预变性：
实验步骤
(二）琼脂糖凝胶电泳
实验步骤
(二）琼脂糖凝胶电泳
配制琼脂糖溶液
制备凝胶
加样
电泳
观察记录
根据待分离DNA片段的大小，用电泳缓冲液配制琼脂糖溶液，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。
琼脂糖浓度高，容易分离小片段，浓度低，容易分离大片段
实验步骤
(二）琼脂糖凝胶电泳
配制琼脂糖溶液
制备凝胶
加样
电泳
观察记录
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，以形成加样孔。
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。
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。
实验步骤
(二）琼脂糖凝胶电泳
配制琼脂糖溶液
制备凝胶
加样
电泳
观察记录
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，以形成加样孔。
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。
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。
实验步骤
(二）琼脂糖凝胶电泳
配制琼脂糖溶液
制备凝胶
加样
电泳
观察记录
将扩增得到的PCR产物与凝胶载样缓冲液（内含指示剂）混合，再用微量移液器将混合液缓慢注入凝胶的加样孔内。留一个加样孔加入指示分子大小的标准参照物。
实验步骤
(二）琼脂糖凝胶电泳
配制琼脂糖溶液
制备凝胶
加样
电泳
观察记录
实验步骤
(二）琼脂糖凝胶电泳
配制琼脂糖溶液
制备凝胶
加样
电泳
观察记录
接通电源，根据电泳槽阳极至阴极之间的距离来设定电压，一般为1～5V/cm。待指示剂前沿迁移接近凝胶边缘时，停止电泳。
取出凝胶置于紫外灯下观察和照相。
电泳图
电泳图
1500kb
1200kb
1000kb
500kb
300kb
100kb
电泳图
1.为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、
枪头和蒸馏水等在使用前必须进行 处理。
2.该实验所需材料可以直接从公司购买，缓冲液和酶应分装成小份，
并在 储存。使用前，将所需试剂从冰箱拿出，放在冰块上缓慢融化。
3.在向微量离心管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，移液器上的
枪头都必须 。
4.在进行操作时，一定要 。
5.PCR扩增不能随意加大试剂用量。
高压灭菌
-20℃
更换
戴好一次性手套
注意事项
练习
1、用PCR方法检测转基因植株是否成功导入目的基因时，得到以下电泳图谱，其中1号为DNA标准样液(Marker)，10号为蒸馏水，PCR时加入的模板DNA如图所示。据此作出的分析，不合理的是
A.PCR产物的分子大小在250～500 bp之间
B.3号样品为不含目的基因的载体DNA
C.9号样品对应植株不是所需的转基因植株
D.10号确定反应体系等对结果没有干扰
√
练习
2.一种双链DNA分子被三种不同的限制酶切割，切割产物通过电泳分离，用大小已知的DNA片段的电泳结果作为分子质量标记。关于该双链DNA，下列说法错误的是 ( )
A.呈环状结构
B.分子质量大小为10 kb
C.有一个NotⅠ和两个EcoRⅠ切点
D.其NotⅠ切点与EcoRⅠ切点的最短距离为2 kb
D