3.2基因工程的基本操作程序第3课时课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

基因工程的基本操作程序（第三课时） 第3章　基因工程 人教版高中生物 选择性必修3 03 第三步：将目的基因导入受体细胞 自学指导 阅读教材P80-81与P82倒二段内容，回答以下问题：(5min) 1.将目的基因导入植物细胞的常用方法有哪些？什么是转化？ 2.将目的基因导入动物细胞的常用方法？ 3.将目的基因导入微生物细胞的常用方法？ 【将目的基因导入受体细胞】 受体细胞类型 植物细胞 动物细胞 微生物细胞 农杆菌转化法 花粉管通道法 我国科学家独创 常用 显微注射法 Ca2+处理法 将目的基因导入受体细胞 方法一：用微量注射器将含目的基因的DNA 溶液直接注入子房中 含目的基因的DNA 溶液 (1)花粉管通道法（我国独创） 一、 将目的基因导入植物细胞 方法二：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。 适用生物：开花植物 一、 将目的基因导入植物细胞 萌发的花粉管 花柱 子房 胚囊 卵细胞 优点 柱头 ①利用植物授粉后形成的天然花粉管通道，将外源基因携带进入胚囊，此时的受精卵未形成细胞壁，且正在进行活跃的DNA复制，容易将外源DNA片段整合到受体基因组中。 ②操作简单、技术成本低，免去了组织培养以及诱导再生植株的全套人工培养过程。 ①转化：指目的基因进入受体细胞内，并在受体细胞内稳定维持和表达的过程。 （采用最多） (2)农杆菌转化法 ②农杆菌特点： a. 能在自然条件下侵染___________和___________，而对大多数单子叶植物没有侵染能力； b. 农杆菌细胞内含有________，当它侵染植物细胞后，能将________上的________（可转移的DNA）转移到被侵染的细胞，并且将其整合到________________________； 双子叶植物 裸子植物 Ti质粒 Ti质粒 T-DNA 该细胞的染色体DNA上 将目的基因插入__________________中，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因进入_____________。 ③ 利用农杆菌进行转化的思路： Ti质粒的T-DNA 植物细胞 一、 将目的基因导入植物细胞 8 植物细胞 花粉管通道法 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。 农杆菌 农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，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。 Ti质粒 T-DNA （可转移的DNA） 一、 将目的基因导入植物细胞 农杆菌转化法 农杆菌 Ti质粒 T-DNA （可转移的DNA） 目的基因 构建表达载体 含目的基因的 重组 Ti 质粒 转入农杆菌 含重组 Ti 质粒的农杆菌 一、 将目的基因导入植物细胞 农杆菌转化法 农杆菌 Ti质粒 T-DNA （可转移的DNA） 目的基因 构建表达载体 含目的基因的 重组 Ti 质粒 转入农杆菌 含重组 Ti 质粒的农杆菌 导入植物细胞 将目的基因插入 染色体 DNA 中 一、 将目的基因导入植物细胞 农杆菌转化法 农杆菌 Ti质粒 T-DNA （可转移的DNA） 目的基因 构建表达载体 含目的基因的 重组 Ti 质粒 转入农杆菌 含重组 Ti 质粒的农杆菌 导入植物细胞 将目的基因插入 染色体 DNA 中 表现出新性状的植株 一、 将目的基因导入植物细胞 新性状植株 第一次拼接 将目的基因拼接到 Ti 质粒的 T-DNA上。 第二次拼接 第一次导入 第二次导入 (非人工操作)含目的基因的 T-DNA 导入受体细胞。 将含目的基因的Ti质粒重新导入农杆菌。 【任务一】农杆菌转化法中的两次拼接和两次导入分别是什么？ (非人工操作)是指含目的基因的 T-DNA 被拼接到受体细胞的染色体DNA上。 根据受体植物的不同，所用的具体转化方法有所区别。 方法一：可以将新鲜的从叶片上取下的圆形小片与农杆菌共培养，然后筛选转化细胞，并再生成植株； 方法二：将花序直接浸没在含有农杆菌的溶液中一段时间，然后培养植株并获得种子，再进行筛选、鉴定等。随着转化方法的突破，用农杆菌侵染水稻、玉米等多种单子叶植物也取得了成功。 受体细胞为受精卵 受体细胞为体细胞 （利用植物细胞的全能性） (2)农杆菌转化法 具体转化方法 二、 将目的基因导入动物细胞 [思考]1.农杆菌转化法中，目的基因是否就是T-DNA，如果不是，T-DNA与目的基因是什么关系？ T-DNA不是目的基因，但它将来会被整合到宿主细胞染色体的DNA上，只要将目的基因插入T-DNA中，目的基因就可以随T-DNA进入宿主细胞并整合到宿主细胞的染色体上。 2.农杆菌转化法中，目的基因只能进入植物的一个体细胞中，但基因工程最终要的是一个转基因植株，如何实现这一目标？ 得到含有目的基因的植物细胞后进行植物组织培养。 一、 将目的基因导入植物细胞 （1）常用方法： （2）受体细胞: 显微注射法 受精卵 （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 ① 体积大，易操作； ② 全能性高，易培养成完整个体。 二、 将目的基因导入动物细胞 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。 (2)病毒介导法 2.目的基因导入动物细胞 原因：生理结构和遗传物质简单，生长繁殖快，对环境因素敏感和容易进行遗传物质操作。（教材P101） (1)常用方法： Ca2+ 处理法 (2)受体细胞： 常用原核细胞（其中以大肠杆菌应用最为广泛） (3)过程： 使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态 Ca2+处理细胞 将重组的基因表达载体导入其中 Ca2+的作用： 增加细胞壁的通透性。 这种细胞称为感受态细胞 三、 将目的基因导入微生物细胞 [思考]1.当真核生物的基因以原核生物作为受体细胞时。若无法获得该蛋白，原因可能是？如何解决？ 2.若可以获得该蛋白，但是蛋白质无活性，原因可能是？ 使用cDNA作为目的基因或使用酵母菌等真核生物作为受体细胞。 真核生物的基因有内含子，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列机制，其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除，因此无法表达出该蛋白质。 原核生物缺少高尔基体和内质网等细胞器，无法对真核生物的蛋白质进行正确的加工。 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，需要在体外进行加工。 【任务二】将目的基因导入微生物细胞相关问题分析 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 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 一般是原核细胞 【任务三】总结目的基因导入不同受体细胞的方法 花粉管通道法 受精卵 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.6.37 $$