第3章 第2节 第2课时 将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定-（配套课件）【学霸笔记·同步精讲】2024-2025学年高中生物选择性必修第三册（人教版）

这是一份高中生物学同步教学课件，共55页，围绕“将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定”展开，包含课前自主预习、课堂合作探究、随堂效果检测三大模块，系统讲解转化概念、不同受体细胞导入方法、分子与个体水平检测鉴定及PCR与电泳实验原理步骤。 资料特色突出，以问题探究驱动科学思维，通过农杆菌转化法两次拼接导入等归纳深化培养逻辑分析能力，结合PCR实验操作及电泳问题分析提升探究实践能力，体现结构与功能观等生命观念，自查自纠和对点训练强化严谨态度。助力学生构建知识框架，为教师提供层次分明的教学支持，适合高中学生巩固考点，应对升学需求。

第2课时　将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定 1 [课标内容] 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。 返回导航 课前 自主预习 1 课堂 合作探究 2 随堂 效果检测 3 内容 索引 课前 自主预习 PART 01 第一部分 4 一、将目的基因导入受体细胞 1．转化：是指目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持___________的过程。 2．导入植物细胞 (1)花粉管通道法 稳定和表达　 目的基因　 子房　 花粉管通道　 课前 自主预习 返回导航 (2)农杆菌转化法 Ti质粒　 染色体DNA　 叶片　 农杆菌　 花序　 课前 自主预习 返回导航 显微注射　 Ca2＋　 课前 自主预习 返回导航 mRNA　 抗原—抗体杂交　 课前 自主预习 返回导航 2．个体生物学水平鉴定 抗虫特性　 课前 自主预习 返回导航 三、DNA片段的扩增及电泳鉴定 1．DNA片段的扩增 解聚与结合　 30　 微量移液器　 微量离心管　 离心机　 反应液　 课前 自主预习 返回导航 2．PCR扩增产物的电泳鉴定 (1)实验原理 琼脂糖凝胶电泳　 凝胶的浓度　 DNA分子的大小和构象　 紫外灯　 课前 自主预习 返回导航 (2)实验步骤 琼脂糖　 核酸染料　 加样孔　 电泳缓冲液　 加样孔　 指示分子大小的标准参照物　 指示剂　 紫外灯 课前 自主预习 返回导航 (1)将重组表达载体导入动物受精卵常用显微注射法。(　　) 提示：√　 (2)可通过PCR等技术检测棉花的染色体DNA上是否插入了Bt基因。(　　) 提示：√　 (3)Ti质粒上的T-DNA可转移到植物细胞内，并且与其染色体DNA整合在一起。(　　) 提示：√　 课前 自主预习 返回导航 (4)转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定必须通过分子检测才能达到目的。(　　) 提示：×　抗虫效果的鉴定要在个体生物学水平上做抗虫接种实验来鉴定。 (5)检测目的基因是否成功表达可用抗原—抗体杂交技术。(　　) 提示：√　 (6)抗虫基因即使成功地插入植物细胞染色体上也未必能正常表达。(　　) 提示：√ 课前 自主预习 返回导航 【知识框架】 课前 自主预习 返回导航 课堂 合作探究 PART 02 第二部分 16 核心点一　将目的基因导入受体细胞   将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法。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。下图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： 课堂 合作探究 返回导航 (1)为什么在用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞的过程中，一定要将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上？ 提示：Ti质粒上的T-DNA也称为可转移的DNA，农杆菌侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的T-DNA转移至被侵染的细胞，并且将其整合到该细胞的染色体DNA上。 (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？ 提示：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，利于重组质粒的导入。 课堂 合作探究 返回导航 (3)在自然条件下，农杆菌转化法为什么是将目的基因导入双子叶植物和裸子植物而非单子叶植物的一种方法？ 提示：在自然条件下，农杆菌能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。 (4)植物的受精卵或体细胞都可以作为受体细胞，如果将目的基因导入动物细胞，选用体细胞是否可行？ 提示：不可行。动物的体细胞分化程度高，全能性受到限制，因此一般采用受精卵作为受体细胞。 课堂 合作探究 返回导航 (5)转化的实质是什么？与“肺炎链球菌的转化实验”中的“转化”含义是否相同？ 提示：基因重组。相同。 课堂 合作探究 返回导航 1．农杆菌转化法中的两次拼接和两次导入 课堂 合作探究 返回导航 (1)两次拼接 ①第一次拼接是将目的基因拼接到Ti质粒的T-DNA上。 ②第二次拼接(非人工操作)是指插入目的基因的T-DNA 被拼接到受体细胞的染色体DNA上。 (2)两次导入 ①第一次导入是将含目的基因的重组Ti质粒转入农杆菌。 ②第二次导入(非人工操作)是指将含重组Ti质粒的农杆菌导入受体细胞。 课堂 合作探究 返回导航 2．将目的基因导入受体细胞的方法 细胞种类 植物细胞 动物细胞 微生物细胞 常用方法 花粉管通道法 农杆菌转化法 显微注射法 Ca2＋处理法 受体细胞 受精卵或体细胞 受精卵 常用原核细胞 课堂 合作探究 返回导航 1．(教材P81“资料卡”改编)下图为利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述错误的是(　　) 课堂 合作探究 返回导航 A．②的构建需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶参与 B．③侵染植物细胞后，重组Ti质粒上的T-DNA整合到④的染色体DNA上 C．④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状 D．⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异 √ 课堂 合作探究 返回导航 解析：构建表达载体需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶，A项正确； ③侵染植物细胞后，重组Ti质粒上的T-DNA整合到受体细胞(④)的染色体DNA上，B项正确； 染色体上含有抗虫基因，但抗虫基因也可能不能转录或者不能翻译，或者表达的蛋白质不具有生物活性，故植株不一定表现出抗虫性状，C项错误； 若植株表现出抗虫性状，说明目的基因成功导入受体细胞并成功表达，该过程中发生了基因重组，为可遗传变异，D项正确。 课堂 合作探究 返回导航 √ 2．下图表示利用基因工程生产胰岛素的三种途径，据图判断，下列叙述正确的是(　　) A．将目的基因导入受体细胞C需要用Mg2＋处 理使大肠杆菌细胞处于能吸收周围环境中DNA 分子的生理状态 B．利用显微注射的方法将目的基因导入受体 细胞A(受精卵)中 C．受体细胞B通常为莴苣的卵细胞，经脱分化、再分化形成个体 D．三种方法得到的胰岛素结构完全相同 课堂 合作探究 返回导航 解析：将目的基因导入微生物细胞常用Ca2＋处理法，即用Ca2＋处理大肠杆菌细胞，使之处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，A项错误； 将目的基因导入动物细胞常采用显微注射法，因为高度分化的动物体细胞的全能性受到限制，所以，将目的基因导入动物细胞时一般选择动物的受精卵作为受体细胞，B项正确； 受体细胞B通常是莴苣的体细胞，目的基因导入该细胞后，需经脱分化和再分化过程形成转基因植株，C项错误； 三种方法所使用的受体细胞不同，因此经过基因的表达得到的胰岛素结构不完全相同，D项错误。 课堂 合作探究 返回导航 核心点二　目的基因的检测与鉴定   抗虫棉中的“杀虫基因”就是培育转基因抗虫棉的目的基因——Bt抗虫蛋白基因。Bt基因进入受体细胞后，是否稳定维持和表达其遗传特性，只有通过检测与鉴定才能知道。下图为抗虫棉的接种实验(转基因抗虫棉使棉铃虫死亡)。 课堂 合作探究 返回导航 (1)用什么方法检测目的基因是否插入了受体细胞的染色体DNA上？ 提示：PCR等技术。 (2)用什么方法检测目的基因是否发挥作用？ 提示：用PCR等技术检测目的基因是否转录出mRNA；从转基因生物体内提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，检测目的基因是否翻译出相应蛋白质。 (3)图中抗虫棉的接种实验属于哪种水平的鉴定？如果目的基因是耐盐基因，应如何鉴定？ 提示：个体生物学水平。如果目的基因是耐盐基因，则要用一定浓度的盐水浇灌来鉴定。 课堂 合作探究 返回导航 1．检测与鉴定的方法 课堂 合作探究 返回导航 2．基因探针的检测原理   基因探针就是用放射性同位素或荧光分子标记的含目的基因的单链DNA片段。 课堂 合作探究 返回导航 3．个体水平上鉴定转基因生物的方法 转基因生物 鉴定方法 观察目标 抗虫植物 害虫吞食 害虫是否死亡 抗病植物 病毒(菌)感染 是否出现病斑 抗盐植物 盐水浇灌 是否正常生长 抗除草剂植物 喷洒除草剂 是否正常生长 获取目的基因产物的转基因生物 提取细胞产物，与天然产品进行功能活性比较 细胞产物的功能活性是否正常 课堂 合作探究 返回导航 1．下列关于目的基因的检测和鉴定，叙述正确的是(　　) A．检测到受体细胞含有目的基因就标志着基因工程操作成功 B．可采用PCR检测目的基因是否转录和翻译 C．可从转基因生物中提取蛋白质来检测目的基因是否翻译成相应蛋白质 D．抗虫、抗病检验属于分子水平的检测 √ 课堂 合作探究 返回导航 解析：检测到受体细胞含有目的基因的表达产物才标志着基因工程操作成功，A项错误； 可采用PCR等技术检测目的基因是否转录，采用抗原—抗体杂交技术检测目的基因是否翻译，B项错误； 抗虫、抗病鉴定可用于确定转基因生物是否具备相关性状，属于个体生物学水平的鉴定，D项错误。 课堂 合作探究 返回导航 2．(2024·广东深圳高二检测)下表是鉴定含除草剂抗性基因(G基因)植株的4种方法。请预测同一后代群体中，4种方法检出的含G基因植株的比例X1、X2、X3、X4的大小关系：__________________。 方法 检测对象 检测目标 检出的含G基因植株的比例 PCR扩增 基因组DNA G基因 X1 分子杂交 总mRNA G基因转录产物 X2 抗原— 抗体杂交 总蛋白质 G基因编码 的蛋白质 X3 喷洒除草剂 幼苗 抗除草剂幼苗 X4 X1＞X2＞X3＞X4 课堂 合作探究 返回导航 解析：PCR可以在体外大量复制目的基因，故X1最大；已导入受体细胞中的目的基因不一定完成转录，因此X2<X1；已导入受体细胞中的目的基因即使完成转录，也不一定能完成翻译过程，产生相应的蛋白质，故X3＜X2；目的基因即使表达出相应的蛋白质，植株也不一定表现出相应抗性，故X4＜X3，所以检测出含G基因植株的比例大小关系是X1>X2>X3>X4。 课堂 合作探究 返回导航 核心点三　DNA片段的扩增及电泳鉴定   结合DNA片段的扩增和PCR扩增产物的电泳鉴定原理和步骤探究以下问题： (1)为什么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高压灭菌处理？ 提示：避免外源DNA等因素造成污染。 课堂 合作探究 返回导航 (2)为什么在PCR扩增DNA时不能随意增加试剂用量？ 提示：过高浓度的引物可能引发错配，导致非特异性扩增；四种脱氧核苷酸浓度过高可能对扩增起抑制作用。 (3)影响琼脂糖凝胶电泳DNA迁移速率的因素有哪些？ 提示：①DNA分子的大小；②凝胶的浓度；③DNA构象；④电场强度；⑤电泳缓冲液的组成等。 (4)假如进行电泳鉴定的结果不止一条带，请分析产生这个结果的可能原因。 提示：引物设计不合理，它们与非目的序列有同源性或容易聚合形成二聚体；复性温度过低；所选DNA聚合酶不耐高温等。 课堂 合作探究 返回导航 琼脂糖凝胶电泳出现的问题分析 问题 原因 未出现扩增条带 ①耐高温的DNA聚合酶失活 ②引物出现质量问题 ③Mg2＋浓度过低 ④变性时的温度低，变性时间短 出现非特异性 扩增条带 ①模板DNA出现污染 ②引物特异性不强或形成引物二聚体 ③Mg2＋浓度过高 ④复性时的温度过低等 课堂 合作探究 返回导航 1．(2024·黑吉辽选择考)关于采用琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR产物的实验，下列叙述正确的是(　　) A．琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离DNA片段的大小 B．凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示DNA分子的具体位置 C．在同一电场作用下，DNA片段越长，向负极迁移速率越快 D．琼脂糖凝胶中的DNA分子可在紫光灯下被检测出来 √ 课堂 合作探究 返回导航 2．(2024·山东菏泽高二期中)在基因工程操作中，科研人员利用两种限制酶(R1和R2)处理基因载体，进行聚丙烯酰胺凝胶电泳检测，结果如下图所示。下列说法错误的是(　　) A．两种限制酶在载体上识别的序列不相同 B．两种限制酶在载体上至少各有一个酶切位点 C．限制酶R1与R2的切割位点最短相距约为200 bp D．DNA在凝胶中迁移的速率与DNA构象无关 √ 课堂 合作探究 返回导航 解析：如果两种限制酶在载体上识别序列相同，则用两种酶切割与用一种酶切割产生的DNA片段应该相同，与题图结果不符，因而可推测两种限制酶识别的序列不相同，A正确。 当仅用R1或R2一种限制酶切割载体时，仅产生一种长度的DNA片段，因此该载体最有可能为环状DNA分子；当用两种限制酶同时切割时，产生两种不同长度的DNA片段，推测两种限制酶在载体上可能各有一个或多个酶切位点，且每种酶不同酶切位点间的距离相同，B正确。 两种限制酶同时切割时产生600 bp和200 bp两种长度的DNA片段，所以两种限制酶的酶切位点最短相距约200 bp，C正确。 DNA分子在凝胶中的迁移速率与DNA分子的大小和构象、凝胶的浓度等有关，D错误。 课堂 合作探究 返回导航 随堂 效果检测 PART 03 第三部分 44 √ 1．下图表示转基因动、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过程中需要生长素和细胞分裂素 解析：培育转基因动物时，受体细胞一般是该种动物的受精卵，A错误。 随堂 效果检测 返回导航 √ 2．为使玉米获得抗除草剂性状，科研人员进行了相关操作(如下图所示)。含有内含子的报告基因不能在原核生物中正确表达，其正确表达产物能催化无色物质K呈现蓝色。转化过程中愈伤组织表面常残留农杆菌，会导致未转化的愈伤组织可能在含除草剂的培养基中生长。下列叙述错误的是(　　) A．T-DNA可将基因G转移并整合到 愈伤组织细胞的染色体DNA上 B．利用物质K和抗生素进行筛选1， 可获得农杆菌的蓝色菌落 C．利用物质K和除草剂进行筛选2， 更易于获得抗除草剂的转基因植株 D．愈伤组织重新分化为芽、根等器 官的过程中，需要添加植物激素 随堂 效果检测 返回导航 解析：将目的基因(基因G)插入Ti质粒的T-DNA 上，通过农杆菌的转化作用，可以把目的基因(基因G)整合到愈伤组织细胞的染色体DNA上，A正确； 含有内含子的报告基因不能在原核生物中正确表达，农杆菌属于原核生物，无法正确表达出产物，也就无法催化无色物质K呈现蓝色，B错误； 含有内含子的报告基因的产物在愈伤组织细胞中能催化无色物质K呈现蓝色，而愈伤组织表面残留的农杆菌，会导致未转化的愈伤组织可能在含除草剂的培养基中生长，因此利用物质K和除草剂进行筛选2，更易于获得抗除草剂的转基因植株，C正确； 植物组织培养过程需要添加植物激素诱导愈伤组织重新分化为芽、根等器官，D正确。 随堂 效果检测 返回导航 √ 3．下列用于判断目的基因是否转移成功的方法，不属于分子水平的检测的是(　　) A．通过观察害虫吃棉叶是否死亡 B．通过PCR检测棉花的染色体DNA上是否插入抗虫基因 C．检测转基因生物中是否转录出相应的mRNA D．利用抗原—抗体杂交检测目的基因是否翻译成相应的蛋白质 随堂 效果检测 返回导航 解析：观察害虫吃棉叶后是否死亡属于个体生物学水平的鉴定，A符合题意； 通过PCR等技术检测棉花的染色体DNA上是否插入抗虫基因属于分子水平的检测，B不符合题意； 检测转基因生物中是否转录出相应的mRNA属于分子水平的检测，C不符合题意； 采用抗原—抗体杂交检测目的基因是否翻译成相应的蛋白质属于分子水平的检测，D不符合题意。 随堂 效果检测 返回导航 4．(2024·山东济宁高二检测)B基因存在于水稻基因组中，仅在体细胞和精子中正常表达，在卵细胞中不转录。为研究B基因表达对卵细胞的影响，设计了如下实验来获取能够在卵细胞中表达B基因的转基因植株。下列关于该实验的叙述，错误的是(　　) 注：启动子*指可在水稻卵细胞中启动转录的启动子；Luc基因表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光。 随堂 效果检测 返回导航 A．B基因在水稻卵细胞中不转录，可能是B基因的启动子在卵细胞中无法启动转录 B．可从水稻体细胞和精子中提取RNA构建cDNA文库，从中获得B基因编码蛋白的序列 C．过程②在培养基中应加入卡那霉素以检测T-DNA是否整合到水稻细胞的染色体DNA上 D．在鉴定和筛选转基因植株时，可以检测加入荧光素的该植株卵细胞中是否发出荧光 √ 随堂 效果检测 返回导航 解析：启动子是RNA聚合酶识别和结合并驱动转录mRNA的特殊序列，所以B基因在水稻卵细胞中不能转录，可能是B基因的启动子在卵细胞中无法启动转录，A项正确； 根据“B基因存在于水稻基因组中，仅在体细胞和精子中正常表达，在卵细胞中不转录”可知，可从水稻体细胞和精子中提取RNA构建cDNA文库，从中获得B基因编码蛋白的序列，B项正确； 检测T-DNA是否整合到水稻细胞的染色体DNA上,可采用PCR技术，C项错误； 由于基因表达载体上有Luc基因，其表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光，所以在鉴定和筛选转基因植株时，可以检测加入荧光素的该植株卵细胞中是否发出荧光，D项正确。 随堂 效果检测 返回导航 5．(2024·江苏扬州高二期中)下列关于DNA片段的电泳鉴定实验的说法，正确的是(　　) A．等琼脂糖凝固后插入梳子，形成加样孔 B．用微量移液器吸取不同的DNA样品时，需要更换枪头 C．电泳结束后，需用显微镜观察形成的电泳条带 D．电泳过程中既要使用核酸染料，也要使用电泳指示剂，它们的观察方法、作用一致 √ 随堂 效果检测 返回导航 解析：进行琼脂糖凝胶电泳时，应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，等凝胶溶液完全凝固后，小心拔出梳子，A错误； 为保证实验结果的准确性，用微量移液器吸取不同的DNA样品时，需要更换枪头，B正确； 电泳结束后，需将凝胶置于紫外灯下进行观察，C错误； 电泳过程中既要使用核酸染料，也要使用电泳指示剂，它们的观察方法、作用不同，凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来，D错误。 随堂 效果检测 返回导航 6．使用PCR仪的具体实验操作顺序应为(　　) ①设计好PCR仪的循环程序 ②按配方准备好各组分 ③用微量移液器在微量离心管中依次加入各组分 ④进行PCR反应 ⑤离心使反应液集中在离心管底部 A．②③⑤④①　　 B．①⑤③②④ C．②③⑤①④ D．④②⑤③① √ 随堂 效果检测 返回导航 4．导入微生物细胞：先用________处理大肠杆菌细胞，使细胞处于一种能 通常选用大肠杆菌 吸收周围环境中DNA分子的生理状态，再将重组的基因表达载体导入大肠 感受态细胞 杆菌细胞中。 $