3.2 基因工程的基本操作程序（第2课时）（教学讲义）-2023-2024学年高二生物下学期同步教学讲义（2019人教版选择性必修3）

第3章 基因工程 第2节 基因工程的基本操作程序 学习目标 必备知识 一、将目的基因导入受体细胞 二、目的基因的检测与鉴定 拓展延伸 高考链接 模拟演练 1. 阐明将目的基因导入受体细胞的方法。 2.阐明目的基因的检测与鉴定的方法。 一、将目的基因导入受体细胞 1.将目的基因导入植物细胞 ①花粉管通道法 a．用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入 中。 b．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 进入胚囊。 ②农杆菌转化法【我国科学家独创】 a．转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持 的过程。【基因重组】 b．农杆菌的特点：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 (可转移的DNA)转移到被侵染的细胞内，并且将其整合到该细胞的 上。 c．目的基因插入 质粒的 中→导入 →整合到受体细胞的 上→表现出新性状的植株。 2.将目的基因导入动物细胞 ①方法： 技术。 ②受体细胞： 。【体积大，易操作，易表现出全能性】 ③过程：目的 提纯→取卵(受精卵)→ →受精卵发育→获得具有新性状的动物。 3.将目的基因导入微生物细胞 常以 作为受体细胞，一般先用 处理大肠杆菌细胞，使细胞处于一种能 周围环境中DNA分子的生理状态，然后再将重组的基因表达载体导入其中。 二、目的基因的检测与鉴定 1.分子水平的检测 ①导入水平：通过 等技术检测受体细胞的 上是否插入了 。 ②转录水平：利用PCR等技术检测目的基因是否转录出了 。 ③翻译水平：用相应抗体进行 检测目的基因是否翻译成蛋白质等。 2.个体生物学水平的鉴定：抗虫、抗病 等。 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)是将含目的基因的T－DNA导入受体细胞。 2．受体细胞的选择 (1)对于植物来说，受体细胞可以是受精卵或体细胞，因为植物细胞具有全能性。 (2)对于动物来说，受体细胞一般是受精卵，因为受精卵的全能性高，而高度分化的动物体细胞的全能性受到抑制。 (3)大肠杆菌和酵母菌在基因工程中都可以作为受体细胞，但又有所不同。大肠杆菌为原核细胞，而酵母菌为真核细胞(具有多种细胞器)，所以在生产需要加工和分泌的蛋白质时，酵母菌比大肠杆菌有优势。 【例1】（2023·山东·高考真题）科研人员构建了可表达J-V5融合蛋白的重组质粒并进行了检测，该质粒的部分结构如图甲所示，其中V5编码序列表达标签短肽V5。    (1)与图甲中启动子结合的酶是 。除图甲中标出的结构外，作为载体，质粒还需具备的结构有 （答出2个结构即可）。 (2)构建重组质粒后，为了确定J基因连接到质粒中且插入方向正确，需进行PCR检测，若仅用一对引物，应选择图甲中的引物 。已知J基因转录的模板链位于b链，由此可知引物F1与图甲中J基因的 （填“a链”或“b链”）相应部分的序列相同。 (3)重组质粒在受体细胞内正确表达后，用抗J蛋白抗体和抗V5抗体分别检测相应蛋白是否表达以及表达水平，结果如图乙所示。其中，出现条带1证明细胞内表达了 ，条带2所检出的蛋白 （填“是”或“不是”）由重组质粒上的J基因表达的。 【变式1-1】（2022·天津·高考真题）研究者拟构建高效筛选系统，将改进的苯丙氨酸合成关键酶基因P1导入谷氨酸棒杆菌，以提高苯丙氨酸产量。 (1)如图是该高效筛选系统载体的构建过程。载体1中含有KanR（卡那霉素抗性基因）和SacB两个标记基因，为去除筛选效率较低的SacB，应选择引物 和 ，并在引物的 （5＇∕3＇）端引入XhoⅠ酶识别序列，进行PCR扩增，产物经酶切、连接后环化成载体2。 (2)PCR扩增载体3中筛选效率较高的标记基因RpsL（链霉素敏感基因）时，引物应包含 （EcoRⅠ∕HindⅢ∕XhoⅠ）酶识别序列，产物经单酶切后连接到载体2构建高效筛选载体4。 (3)将改进的P1基因整合到载体4构建载体5。将载体5导入链霉素不敏感（由RpsL突变造成）、卡那霉素敏感的受体菌。为获得成功导入载体5的菌株