3.2基因工程的基本操作程序（第2课时） 课件(共29张PPT)-2025-2026学年高二下学期《生物》（人教版）选必修 3

(共29张PPT)
第2课时：步骤三、四
第一章
第2节 基因工程的基本操作程序
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
第一步
第二步
第三步
第四步
目的基因的检测与鉴定
基因工程的基本操作程序
自主学习：阅读课本相关内容（P81），总结将目的基因导入受体细胞的方法
有哪些，各个方法的原理是什么？各自适用于什么生物？
前情回顾
将目的基因导入受体细胞的方法
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
花粉管通道法
——Ca2+转化法
病毒介导法
显微注射法
（1）花粉管通道法（我国科学家独创）
方法2：在植物受粉后的一定时间内，剪去柱头，将DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借助花粉管通道进入胚囊。
方法1：用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入子房中
目的基因
目的基因
适用生物：开花植物
1.目的基因导入植物细胞
（2）农杆菌转化法
转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。实质是基因重组。
1.目的基因导入植物细胞
农杆菌能在自然条件下侵染双子叶植物和裸子植物，而对大多数单子叶植物没有侵染能力。
（可转移的DNA）
关于农杆菌
农杆菌细胞内含有Ti质粒，当它侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的T-DNA转移到被侵染的细胞，并且将其整合到该细胞的染色体DNA上。
目的基因
Ti质粒
表
达
载
体
农杆菌
植物细胞
植物细胞
染色体DNA
新性状植株
构建
转入
导入
插入
表达
（2）农杆菌转化法
1.目的基因导入植物细胞
合作学习：阅读课本P81内容，写出农杆菌转化法的思路
（1）导入方法：
（2）受体细胞:
显微注射法
2.将目的基因导入动物细胞
受精卵
为什么常选用受精卵作为受体细胞呢？
①体积大，易操作。
②易表现出全能性。
（3）过程：
构建基因表达载体并提纯
利用显微注射将基因表达载体注入动物的受精卵中
早期胚胎培养
胚胎移植
获得具有新性状的动物
科学家也用病毒DNA与目的基因一起构建的载体，去感染受体动物细胞，也能使目的基因导入动物细胞内。如用腺病毒载体，搭载新冠病毒S基因，进入人体内，使人体产生对S蛋白的免疫记忆。
知识拓展
病毒介导法（主要用于导入动物细胞）
2.将目的基因导入动物细胞
（1）常用方法：
Ca2+处理
原核细胞（常选择大肠杆菌）
目的：可使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。
（2）受体细胞：
优点：繁殖快，多为单细胞，遗传物质相对较少，易于培养。
3.目的基因导入微生物细胞
Ca2+
感受态细胞
吸收
种类 项目 植物细胞 动物细胞 微生物细胞
常用方法
受体细胞
转化 过程 目的基因插入Ti质粒的T DNA上→导入植物细胞→整合到受体细胞的染色体DNA中→表达 目的基因表达载体提纯→取卵（受精卵）→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物 Ca2＋处理细胞→能吸收周围环境中DNA分子的生理状态细胞→重组的基因表达载体导入细胞中
农杆菌转化法
显微注射法
Ca2＋处理法
体细胞或受精卵
受精卵
原核细胞
1.农杆菌转化法中两次拼接、两次导入的辨析
(1)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。
(2)两次导入：第一次导入是将含目的基因的重组Ti质粒导入农杆菌；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。
核心归纳
核心探讨
将目的基因导入受体细胞
下面为利用农杆菌转化法制备转基因植物的过程图，据图回答下列问题：
1.重组Ti质粒的构建需要哪些酶的作用？
限制酶、DNA连接酶。
2.将基因表达载体导入农杆菌细胞时，应怎样处理农杆菌细胞？
要用Ca2＋处理农杆菌细胞，使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。
学以致用 如何制备能生产人胰岛素的大肠杆菌？
胰腺
提取筛选
胰岛素mRNA
胰岛素cDNA
逆转录
重组
质粒
质粒
导入
大肠杆菌
mRNA
胰岛素原
加工
成熟胰岛素
1.(2024·江西南昌进贤一中高三月考)我国科学家独创的花粉管通道法，可以使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞，是一种十分简便经济的方法，对此认识正确的是
A.不必构建表达载体就可以直接导入
B.此方法可用于转基因动物
C.受体细胞只能是植物的卵细胞
D.有时可以取代农杆菌转化法
√
2.如图表示转基因动、植物的培育过程。下列有关叙述错误的是
A.受体细胞A只能是绵羊的体细胞
B.②过程中需要进行胚胎移植操作
C.可采用花粉管通道法将目的基因导入受体细胞B
D.③过程中一般需要生长素和细胞分裂素
√
培育转基因动物时，受体细胞A一般是该种动物的受精卵，A错误。
A.图中Ⅰ是质粒，步骤①需要用到限制酶和DNA连接酶
B.图中Ⅱ是含目的基因的重组质粒，步骤②是将重组质粒导入棉花细胞
C.图中Ⅲ 是农杆菌，通过步骤③将目的基因导入植物细胞
D.剔除培育成功的抗虫棉体内的四环素抗性基因不会影响抗虫基因的表达
√
3.如图为科学家通过基因工程培育抗虫棉时，从苏云金杆菌中提取抗虫基因“放入”棉花细胞中，与棉花的DNA分子“结合起来”而发挥作用的过程示意图。以下相关说法不正确的是
思考：结合基因表达的过程，推测可以从哪些方面进行检测与鉴定？
Bt基因
mRNA
Bt抗虫蛋白
抗虫棉
PCR等技术检测
抗原 — 抗体杂交技术
分子
水平
抗虫鉴定
（个体水平）
目的 检测目的基因进入受体细胞后，是否稳定维持和表达其遗传特性
检测内容及方法
类型 检测内容 方法
分子水平的检测
个体生物学水平的鉴定
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
PCR等技术
目的基因是否翻译成蛋白质
抗原-抗体杂交技术
个体是否具有相应性状
抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等
方法1：PCR扩增
转基因生物
提取DNA
DNA作为模板
PCR操作
是否扩增出目的基因
电泳操作
M：marker；1-阳性质粒；
2：原始品系；3-9转Bt品系；
转Bt基因品系PCR琼脂糖凝胶电泳检测结果
基因是否插入染色体DNA（存在）
知识拓展
原因：带标记的基因探针，与目的基因DNA单链在一定条件互补配对，结合成双链，从而出现杂交带。
方法2：DNA分子杂交技术
基因是否插入染色体DNA（存在）
知识拓展
基因是否转录（mRNA）
转基因生物
PCR操作
是否扩增出目的基因
逆转录
cDNA
提取RNA
mRNA作为模板
RNA分子杂交(Northern Blot)流程图
提取RNA
转基因生物
标记的基因探针
方法1：PCR扩增
方法2：DNA分子杂交技术
知识拓展
抗原-抗体杂交技术
苏云金芽孢杆菌
提取
Bt毒蛋白
注射小鼠体内
抗体
标记抗体
提取蛋白
电泳分离
抗原
抗体
杂交
脱分化
知识拓展
基因是否翻译（蛋白质）
4.下列哪一种方法不能用于检测目的基因是否成功导入或表达
A.在显微镜下直接观察受体细胞中是否含有目的基因
B.通过PCR等技术检测受体细胞的DNA分子上是否含有目的基因
C.提取受体细胞合成的相应蛋白质，利用抗原—抗体特异性反应进行检测
D.抗虫基因导入植物细胞后，检测植物是否具有抗虫特性
√
5.(2024·天津静海高二阶段练习)科学家将人的生长激素基因与某种细菌(不含抗生素抗性基因)的DNA分子进行重组，并成功地在该细菌中得以表达(如图)。下列相关叙述错误的是
A.过程①合成人生长激素基因的过程
需要用到逆转录酶
B.过程③是将重组质粒溶于缓冲液后
与经Ca2＋处理的细菌B混合
C.成功导入了重组质粒的细菌B在含有氨苄青霉素的培养基上不能生长
D.可采用抗原—抗体杂交技术检测工程菌中生长激素基因是否成功表达
√
6.(2024·黑龙江大庆高二期中)甘蓝型油菜中，抑制PEP基因的表达可提高油菜籽的含油量。通过基因工程将PEP基因反向连接在启动子后，构建转反义PEP基因油菜是提高油菜籽含油量的常用技术路径。请回答下列问题：
(1)为将PEP基因反向连接在启动子后，构建反义PEP基因，需要将限制酶酶切位点设计在引物上，PEP基因的上游引物和下游引物中应分别引入 酶切位点。
ScaⅠ、HamHⅠ
(2)用激光照射油菜愈伤组织时，可在细胞膜上打出一个穿孔，转反义PEP基因表达载体由此小孔进入油菜细胞，几秒钟后小孔封闭，该过程体现了细胞膜具有 。目的基因表达载体进入细胞后，Ti质粒上的 区段可转移到油菜细胞的基因组中。
流动性
T－DNA
(3)筛选时，需在油菜愈伤组织培养基中加入 进行初步选择。在激光照射下，存活的细胞一般会发出 。为检测反义PEP基因是否整合到染色体上，研究者通常检测细胞中是否存在ntp基因，而不检测PEP基因。不直接检测PEP基因
新霉素
绿色荧光
的原因是_______________________ 。
油菜细胞的基因组中本身有PEP基因
(4)已知PEP基因的转录模板链为A链，则反义PEP基因的转录模板为 。转反义PEP基因油菜中PEP基因的表达受阻，原因是_________________
____________________________________________________________________________。
B链
以B链为模板转录出 的RNA与以A链为模板转录出的RNA配对形成双链，抑制了PEP基因的翻译过程
THANK YOU
202X/01/01