人教版选修3专题1第二节基因工程的基本操作程序（共47张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版选修3专题1第二节基因工程的基本操作程序（共47张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2015-04-02 13:23:24 | ||
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文档简介
课件47张PPT。基因工程的基本操作程序4.2基因工程的基本操作程序（步骤）1.目的基因的获取2.基因表达载体的构建
（目的基因与运载体结合）3.将目的基因导入受体细胞4.目的基因的检测与鉴定 人胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗虫基因、植物抗病基因一、提取目的基因——
将需要的基因从供体生物 的细胞内提取出来。什么是目的基因？请举例获取目的基因的方法有哪些？方法：1、化学合成法2、直接分离法（1） 鸟枪法
（2） 反转录法
（3） PCR扩增技术 根据已知蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通过化学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。蛋白质的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列推测推测目的基因化学合成1、化学合成法（1）鸟枪法：供体细胞中的DNA许多DNA片段运载体限制酶与载体连接受体细胞产生特定性状导入外源DNA扩增目的基因分离2、直接分离法 以目的基因转录成的信使RNA为模板，再反转录酶的催化下反转录成互补的单链DNA，然后在DNA聚合酶的作用下合成双链DNA，即cDNA，从而获得所需的基因。
（2）反转录法（3）PCR扩增技术——聚合酶链式反应是一项在生物体外复制特定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。 过程：变性、退火、延伸 三步曲变性：加热至90～95℃双链DNA解链成为单链DNA
退火：冷却至55～60℃部分引物与模板的单链DNA的特定互补部位相配对和结合
延伸：加热至70～75℃以目的基因为模板，合成互补的新DNA链二、基因表达载体的构建
（目的基因与运载体结合） 单个基因容易被受体细胞的防御系统消灭，只有和载体结合才能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。 目的基因为什么不能直接导入受体细胞而是与运载体结合后才能导入受体细胞呢？ 用与提取目的基因相同的限制性内切酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。连接过程：3.基因表达载体的组成：它们有什么作用？a、目的基因b、启动子c、终止子d、标记基因e、复制原点三、将目的基因导入受体细胞导入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
微生物细胞农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法——显微注射法——氯化钙法
（感受态细胞）（1）农杆菌转化法①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。1.将目的基因导入植物细胞③转化过程:Ti质粒
目的基因构建表达载体植物细胞植物细胞染色DNA新性状农杆菌 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。（2）基因枪法适用于单子叶植物（3）花粉通道法 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或授粉（含目的基因），使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。胚珠花药花丝柱头花柱子房壁子房雄蕊雌蕊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）（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子宫受精卵发育新性状动物常用法：氯化钙法常用菌：大肠杆菌过程：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DNA3.将目的基因导入微生物细胞思考：为什么要用Ca2+处理受体细胞？用Ca2＋处理，增加细菌细胞壁的通透性四.目的基因的检测与鉴定分子检测—(分子水平) 形态检测—（个体水平）抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等DNA分子杂交检测PCR检测例: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。形态检测——个体生物学水平的鉴定抗虫、抗病接种实验分子检测①目的基因的DNA片段用放射性同位 素等作标记,以此做探针
②使探针和受体生物的基因组杂交,若显
示出杂交带,表明目的基因已插入染色体
DNA中DNA分子杂交检测（2）过程:2.PCR检测②过程:
根据目的基因的序列设计引物，采用PCR技术对目的基因进行扩增，如果能扩增出目的基因片段，说明目的基因已经整合到受体细胞中。小结：基因工程的基本操作程序一、目的基因的获取二、基因表达载体的构建
（目的基因与运载体结合）三、将目的基因导入受体细胞四、目的基因的检测与鉴定获得目的基因的方法1. 从基因文库中获取目的基因什么是基因文库？
什么是部分基因文库？1.什么叫基因文库？
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，称为基因文库。基因组DNA文库cDNA文库基因组DNA文库与cDNA文库的比较1、检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因① 首先取出转基因生物的基因组DNA；（1）方法:DNA分子杂交（2）过程:② 将含目的基因的DNA片段用放射性同位素等作标记,以此做探针；③ 使探针和转基因生物的基因组杂交,若显示出杂交带,表明染色体已插入染色体DNA中。（一）检测基因探针：是一段带有检测标记，且序列已知的，与目的基因互补的核酸序列。
基因探针通过分子杂交与目的基因结合，产生杂交信号，能从浩翰的基因组中把目的基因显示出来。 DNA分子杂交示意图 采用一定的技术手段，将两种生物的DNA分子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链。 （二）鉴定（个体生物学水平）2、检测目的基因是否转录出了mRNA3、检测目的基因是否翻译成蛋白质抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等①方法:分 子 杂 交方法:抗原-抗体杂交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。提取（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毒素的抗体抗体蛋白质 出现杂交带脱分化组织培养若不能表达，要对抗虫基因再进行修饰。怎样检验抗虫基因在棉细胞内是否表达呢？没有抗虫基因
的棉植株有抗虫基因的棉植株棉铃虫虫没有死虫被杀死没有表达目的基因表达1）以下说法正确的是 （ ）
A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
B、质粒是基因工程中唯一的运载体
C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接
D、基因控制的性状都能在后代表现出来C练习 不能，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达。受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因完成了表达吗？若不能表达，
要对抗虫基因
再进行修饰。2) 有关基因工程的叙述中，错误的是（ ）
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A练习作业1. 课本15页“思考与探究”第4题
2. 11页“寻根问底”三、将目的基因导入受体细胞——转化 基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。
用人工的方法使体外重组的DNA分子转移到受体细胞，主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
目的基因导入受体细胞后，就可以随着受体细胞的繁殖而复制，由于细菌繁殖的速度非常快，在很短的时间内就能够获得大量的目的基因。 四、目的基因的检测与鉴定
检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因
检测目的基因是否转录出mRNA
检测目的基因是否翻译成蛋白质分子杂交技术四、目的基因的检测与鉴定检测—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②检测目的基因是否转录出了mRNA③检测目的基因是否翻译成蛋白质抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等DNA分子杂交分子杂交（注意与上不同之处）抗原—抗体杂交目的基因片段非目的基因片段目的基因片段放射性标记基因探针基因探针目的基因的检测示意图DNA分子杂交示意图 采用一定的技术手段，将两种生物的DNA分子
的单链放在一起，如果这两个单链具有互补的
碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合在
一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列
的部位，仍然是两条游离的单链。 提取3.检测目的基因是否翻译成蛋白质方法——抗原-抗体杂交苏云金杆菌Bt毒素蛋白将Bt毒蛋白
注射小鼠体内从小鼠血管
抽出血液分离出抗Bt毒素的抗体抗体蛋白质(抗原) 出现杂交带脱
分
化组织培养证明：提取蛋白质与Bt毒素蛋白质一样
（目的基因与运载体结合）3.将目的基因导入受体细胞4.目的基因的检测与鉴定 人胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗虫基因、植物抗病基因一、提取目的基因——
将需要的基因从供体生物 的细胞内提取出来。什么是目的基因？请举例获取目的基因的方法有哪些？方法：1、化学合成法2、直接分离法（1） 鸟枪法
（2） 反转录法
（3） PCR扩增技术 根据已知蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通过化学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。蛋白质的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列推测推测目的基因化学合成1、化学合成法（1）鸟枪法：供体细胞中的DNA许多DNA片段运载体限制酶与载体连接受体细胞产生特定性状导入外源DNA扩增目的基因分离2、直接分离法 以目的基因转录成的信使RNA为模板，再反转录酶的催化下反转录成互补的单链DNA，然后在DNA聚合酶的作用下合成双链DNA，即cDNA，从而获得所需的基因。
（2）反转录法（3）PCR扩增技术——聚合酶链式反应是一项在生物体外复制特定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。 过程：变性、退火、延伸 三步曲变性：加热至90～95℃双链DNA解链成为单链DNA
退火：冷却至55～60℃部分引物与模板的单链DNA的特定互补部位相配对和结合
延伸：加热至70～75℃以目的基因为模板，合成互补的新DNA链二、基因表达载体的构建
（目的基因与运载体结合） 单个基因容易被受体细胞的防御系统消灭，只有和载体结合才能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。 目的基因为什么不能直接导入受体细胞而是与运载体结合后才能导入受体细胞呢？ 用与提取目的基因相同的限制性内切酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。连接过程：3.基因表达载体的组成：它们有什么作用？a、目的基因b、启动子c、终止子d、标记基因e、复制原点三、将目的基因导入受体细胞导入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
微生物细胞农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法——显微注射法——氯化钙法
（感受态细胞）（1）农杆菌转化法①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。1.将目的基因导入植物细胞③转化过程:Ti质粒
目的基因构建表达载体植物细胞植物细胞染色DNA新性状农杆菌 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。（2）基因枪法适用于单子叶植物（3）花粉通道法 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或授粉（含目的基因），使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。胚珠花药花丝柱头花柱子房壁子房雄蕊雌蕊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）（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子宫受精卵发育新性状动物常用法：氯化钙法常用菌：大肠杆菌过程：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DNA3.将目的基因导入微生物细胞思考：为什么要用Ca2+处理受体细胞？用Ca2＋处理，增加细菌细胞壁的通透性四.目的基因的检测与鉴定分子检测—(分子水平) 形态检测—（个体水平）抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等DNA分子杂交检测PCR检测例: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。形态检测——个体生物学水平的鉴定抗虫、抗病接种实验分子检测①目的基因的DNA片段用放射性同位 素等作标记,以此做探针
②使探针和受体生物的基因组杂交,若显
示出杂交带,表明目的基因已插入染色体
DNA中DNA分子杂交检测（2）过程:2.PCR检测②过程:
根据目的基因的序列设计引物，采用PCR技术对目的基因进行扩增，如果能扩增出目的基因片段，说明目的基因已经整合到受体细胞中。小结：基因工程的基本操作程序一、目的基因的获取二、基因表达载体的构建
（目的基因与运载体结合）三、将目的基因导入受体细胞四、目的基因的检测与鉴定获得目的基因的方法1. 从基因文库中获取目的基因什么是基因文库？
什么是部分基因文库？1.什么叫基因文库？
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，称为基因文库。基因组DNA文库cDNA文库基因组DNA文库与cDNA文库的比较1、检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因① 首先取出转基因生物的基因组DNA；（1）方法:DNA分子杂交（2）过程:② 将含目的基因的DNA片段用放射性同位素等作标记,以此做探针；③ 使探针和转基因生物的基因组杂交,若显示出杂交带,表明染色体已插入染色体DNA中。（一）检测基因探针：是一段带有检测标记，且序列已知的，与目的基因互补的核酸序列。
基因探针通过分子杂交与目的基因结合，产生杂交信号，能从浩翰的基因组中把目的基因显示出来。 DNA分子杂交示意图 采用一定的技术手段，将两种生物的DNA分子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链。 （二）鉴定（个体生物学水平）2、检测目的基因是否转录出了mRNA3、检测目的基因是否翻译成蛋白质抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等①方法:分 子 杂 交方法:抗原-抗体杂交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。提取（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毒素的抗体抗体蛋白质 出现杂交带脱分化组织培养若不能表达，要对抗虫基因再进行修饰。怎样检验抗虫基因在棉细胞内是否表达呢？没有抗虫基因
的棉植株有抗虫基因的棉植株棉铃虫虫没有死虫被杀死没有表达目的基因表达1）以下说法正确的是 （ ）
A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
B、质粒是基因工程中唯一的运载体
C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接
D、基因控制的性状都能在后代表现出来C练习 不能，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达。受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因完成了表达吗？若不能表达，
要对抗虫基因
再进行修饰。2) 有关基因工程的叙述中，错误的是（ ）
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A练习作业1. 课本15页“思考与探究”第4题
2. 11页“寻根问底”三、将目的基因导入受体细胞——转化 基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。
用人工的方法使体外重组的DNA分子转移到受体细胞，主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
目的基因导入受体细胞后，就可以随着受体细胞的繁殖而复制，由于细菌繁殖的速度非常快，在很短的时间内就能够获得大量的目的基因。 四、目的基因的检测与鉴定
检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因
检测目的基因是否转录出mRNA
检测目的基因是否翻译成蛋白质分子杂交技术四、目的基因的检测与鉴定检测—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②检测目的基因是否转录出了mRNA③检测目的基因是否翻译成蛋白质抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等DNA分子杂交分子杂交（注意与上不同之处）抗原—抗体杂交目的基因片段非目的基因片段目的基因片段放射性标记基因探针基因探针目的基因的检测示意图DNA分子杂交示意图 采用一定的技术手段，将两种生物的DNA分子
的单链放在一起，如果这两个单链具有互补的
碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合在
一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列
的部位，仍然是两条游离的单链。 提取3.检测目的基因是否翻译成蛋白质方法——抗原-抗体杂交苏云金杆菌Bt毒素蛋白将Bt毒蛋白
注射小鼠体内从小鼠血管
抽出血液分离出抗Bt毒素的抗体抗体蛋白质(抗原) 出现杂交带脱
分
化组织培养证明：提取蛋白质与Bt毒素蛋白质一样