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-【新课程学案】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程配套课件PPT（人教版 多选版）

该高中生物学课件聚焦基因工程核心步骤，系统讲解目的基因导入受体细胞的方法、检测与鉴定技术及DNA扩增电泳实验，通过情境探究（如抗虫棉培育问题链）衔接前后知识，构建从基因操作到结果验证的完整学习支架。 其亮点在于以科学思维为核心，通过归纳拓展（如农杆菌转化法两次拼接导入）和实验分析（PCR步骤及电泳结果解读）培养逻辑推理能力，结合迁移训练中的实例（如抗虫棉抗原-抗体杂交检测）落实生命观念与探究实践，助力学生系统掌握操作流程，教师可借助丰富案例提升教学效率。

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 聚焦·学案一　 将目的基因导入受体细胞 聚焦·学案二　目的基因的检测与鉴定 目录 聚焦·学案三　DNA片段的扩增及电泳鉴定实验分析 随堂小结 课时跟踪检测 聚焦·学案一　将目的基因导入受体细胞 学案设计 1.基因工程中转化的含义 目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内________________的过程。 2.目的基因导入受体细胞的方法 (1)目的基因导入植物细胞 ①花粉管通道法 方法一:用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入________中。 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____________进入胚囊。 维持稳定和表达 子房 花粉管通道 ②农杆菌转化法 (2)目的基因导入动物细胞 注:感受态是指细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。 (3)目的基因导入微生物细胞(以大肠杆菌为例) 情境探究思考 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)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到Ti质粒的T⁃DNA上? 提示:Ti质粒上的T⁃DNA也称为可转移的DNA,可转移至受体细胞,并且将其整合到受体细胞的染色体DNA上。 (2)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:“转化”的实质是基因重组,与“肺炎链球菌的转化实验” 中的“转化”含义相同。 (3)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:将基因表达载体(重组质粒)导入农杆菌细胞时,要用C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。 (4)为什么农杆菌转化法是将目的基因导入双子叶植物和裸子植物的一种方法? 提示:双子叶植物和裸子植物能够产生一种吸引农杆菌的化学物质,而大多数单子叶植物不能产生这种物质。 　　[归纳拓展] 明确农杆菌转化法中的两次拼接和两次导入 (1)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(非人工直接操作)是指插入目的基因的T⁃DNA拼接到受体细胞的染色体DNA上。 (2)第一次导入是将含目的基因的Ti质粒导入农杆菌(Ca2+处理法),第二次导入(非人工直接操作)是指含目的基因的T⁃DNA导入受体细胞。 迁移训练 1.下列关于将目的基因导入受体细胞的叙述,错误的是 (　　) A.用一定浓度的CaCl2溶液处理大肠杆菌,以改变大肠杆菌细胞的生理状态 B.将目的基因转入微生物细胞常用显微注射法 C.对于动物来说,受体细胞一般是受精卵 D.通过基因工程大量获得胰岛素时,受体细胞选择酵母菌比大肠杆菌更有优势 解析:将目的基因转入动物细胞常用显微注射法,将目的基因转入微生物细胞常用Ca2+处理法,B错误。 √ 2.我国科学家在进行抗虫棉的培育过程中独创了花粉管通道法,该方法有多种操作方式。如图表示花粉管通道法介导植物基因转移。下列相关说法错误的是 (　　) A.自然条件下,相比于农杆菌转化法,花粉管通道法还适用于玉米等单子叶植物的转基因培育 B.相比于农杆菌转化法,花粉管通道法避免了植物组织培养这一操作 C.必须在雌蕊成熟时才能进行图中所示的处理方法 D.外源DNA不需要构建基因表达载体,就能借助花粉管通道进入受体细胞并表达 √ 解析:自然条件下,农杆菌转化法适用于双子叶植物和裸子植物,相比于农杆菌转化法,花粉管通道法还适用于玉米等单子叶植物的转基因培育,A正确;相比于农杆菌转化法,花粉管通道法直接将目的基因导入受精卵,避免了植物组织培养这一操作,B正确;必须在雌蕊成熟时才能进行图中所示的处理方法,C正确;利用花粉管通道法时,也要先构建基因表达载体,然后再借助花粉管通道进入受体细胞并表达,D错误。 3.(2025·扬州期中)[多选]如图表示利用基因工程技术生产人血清白蛋白的两条途径,下列有关叙述正确的是 (　　) A.将含目的基因的重组质粒导入植物受体细胞可用农杆菌转化法 B.扩增目的基因时,利用耐高温的DNA连接酶从引物a和引物b起始延伸子链 C.接受人血清白蛋白基因的绵羊受体细胞不是乳腺细胞 D.基因表达载体的组成一般包括目的基因、标记基因、启动子、终止子、复制原点等 √ √ √ 解析:将含目的基因的重组质粒导入植物受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和花粉管通道法,A正确;利用PCR技术扩增目的基因时,利用耐高温的DNA聚合酶延伸子链,B错误;接受人血清白蛋白基因的绵羊受体细胞是受精卵,因为受精卵的全能性最高,C正确;一个基因表达载体的组成除了目的基因,还需具备启动子、终止子(两者控制基因转录的开始和结束)、复制原点、标记基因等,D正确。 4.(2025·衡水期末)[多选]Ti质粒的Vir基因表达产生的Vir蛋白能在T⁃DNA左右边界序列中产生切口,并复制出单链T⁃DNA从Ti质粒上释放后进入植物细胞。T⁃DNA左右边界序列与植物细胞DNA分子中某些序列有极强的同源性,因此可以插入植物细胞基因组中。T⁃DNA的生长素基因和细胞分裂素基因能使植物组织过度生长,形成瘤状组织(冠瘿),影响植物的正常生理功能。冠瘿碱合成基因使植物细胞合成并分泌冠瘿碱(一种氨基酸衍生物),为 A.Ti质粒中的冠瘿碱合成基因与植物细胞染色体DNA整合后,其最终表达产物可用来 催化合成冠瘿碱 B.为保证转基因植物正常生长,Ti质粒作载体时需将生长素基因和细胞分裂素基因敲除 C.应将目的基因插入Ti质粒的T⁃DNA上且不能破坏左右边界序列 D.Ti质粒作为基因工程载体时,需将Vir基因替换成标记基因,用于重组DNA分子的筛选 农杆菌的生长提供碳源和氮源。下列叙述正确的是 (　　) √ √ √ 解析:冠瘿碱合成基因与植物细胞染色体DNA整合后,其最终表达产物可用来催化合成冠瘿碱(氨基酸衍生物不能直接翻译产生),A正确;生长素基因和细胞分裂素基因会使植物过度生长形成冠瘿,为保证转基因植物正常生长,需剔除这两个基因,B正确;目的基因需插入T⁃DNA中,且不能破坏左右边界序列(保证T⁃DNA转移和整合),C正确;Vir基因表达的Vir蛋白能切割T⁃DNA,不可替换,标记基因用于筛选重组DNA,无需替换Vir基因,D错误。 聚焦·学案二　目的基因的检测与鉴定 学案设计 (一)目的基因的检测与鉴定方法分析 1.分子水平的检测 2.个体生物学水平的鉴定 包括抗虫、抗病的接种实验,以确定是否有抗性及抗性程度。具体鉴定方法见下表。 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______ 抗盐植物 盐水浇灌 是否正常生长 抗除草剂植物 _____________ 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 细胞产物功能活性是否正常 病斑 喷洒除草剂 情境探究思考 　　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(简称Bt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,这是检查转基因抗虫棉是否培育成功的重要一步。 (1)目的基因已经插入受体细胞的染色体DNA上,为什么还要进行转录和翻译水平的检测? 提示:插入的目的基因不一定会表达。 (2)实际操作中只有部分Bt基因能够进入受体细胞并表达出抗虫蛋白。用什么方法可以检测棉花的染色体DNA上是否插入了Bt基因或检测Bt基因是否转录出了mRNA? 提示:利用PCR等技术检测棉花的染色体DNA中是否插入了Bt基因或检测Bt基因是否转录出了mRNA。 (3)如果棉花中插入的Bt基因转录成功是否一定能够翻译出相应的蛋白质呢?如何从分子水平进行检测? 提示:不一定成功翻译。用Bt抗虫蛋白做抗原制备出相应的抗体,然后用该种抗体与从转基因棉花中提取的蛋白质(抗原)反应,检测是否发生抗原与抗体的特异性结合, 如果出现特异性结合,说明翻译成功。 (4)检测棉花中导入的抗虫基因是否表达的最简便方法是什么? 提示:用导入抗虫基因的棉花叶片饲养棉铃虫,观察棉铃虫是否死亡。 　　[归纳拓展]　目的基因检测与鉴定的方法比较 (二)归纳总结基因工程的基本操作流程 [典例]　科研小组利用基因工程技术将“抗虫基因”转入棉花细胞成功培育出抗虫棉,该技术所用的含“抗虫基因”的DNA与质粒上相关限制酶的酶切位点分别如图1、图2所示(不同限制酶的识别序列和酶切位点: BamHⅠ5'⁃G↓GATCC⁃3',BclⅠ5'⁃T↓GATCA⁃3',Sau3AⅠ5'⁃↓GATC⁃3',HindⅢ5'⁃A↓AGCTT⁃3')。 请据图回答问题: (1)通过PCR扩增获得“抗虫基因”时,依据_________________________ 设计引物,引物的作用是_______________________________________ ___________________________。 目的基因的脱氧核苷酸序列 使DNA聚合酶(Taq DNA聚合酶)从引物的 3'端开始连接脱氧核苷酸 [解析]　通过PCR扩增获得“抗虫基因”时,要根据抗虫基因(目的基因)的脱氧核苷酸序列设计引物,引物的作用是使DNA聚合酶(Taq DNA聚合酶)从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸。 (2)培育转基因抗虫棉的核心工作是______________________________。科研人员分别使用HindⅢ和Sau3AⅠ两种限制酶处理含目的基因的DNA片段,用HindⅢ和BamHⅠ两种限制酶处理质粒,试分析切割质粒时用限制酶BamHⅠ替换Sau3AⅠ的原因___________________________ ____________________________。 构建基因表达载体 限制酶Sau3AⅠ和BamHⅠ酶 切以后产生相同的黏性末端 [解析]培育转基因抗虫棉的核心工作是构建基因表达载体;根据目的基因两侧的限制酶分布可知,为避免目的基因反向插入带来的不正常表达,应该选用两种酶切割目的基因和质粒,由于限制酶Sau3AⅠ和BamHⅠ酶切以后产生相同的黏性末端,所以可用BamHⅠ替换Sau3AⅠ。 (3)欲确定“抗虫基因”是否表达出“抗虫蛋白”,在分子水平上的检测方法是__________________,该方法的原理是___________________________ ___________。 抗原—抗体杂交 抗体与相应的抗原发生特异性 免疫反应 [解析]在分子水平上检测转基因棉花是否表达出“抗虫蛋白”的方法是用相应的抗体进行抗原—抗体杂交,其原理是抗体与相应的抗原可发生特异性免疫反应。 (4)在基因工程的操作过程中,标记基因在检测目的基因是否导入受体菌方面广泛应用。 环丝氨酸辅助筛选法:四环素能使细菌停止生长但不致死;环丝氨酸能使正常生长的细菌致死,而对停止生长的细菌不致死。某质粒如图所示(AmpR表示氨苄青霉素抗性基因,TetR表示四环素抗性基因), TetR中插入目的基因后失活。 用此质粒构建表达载体,转化细菌后,结果有3种:未转化的细菌(无外源DNA进入)、含空质粒(没有连接目的基因的质粒)的细菌、含重组质粒的细菌。 ①用含有__________和____________________________的培养基对上述3种细菌进行筛选,只有含__________的细菌被淘汰。 ②在上述筛选的基础上,若要筛选出含重组质粒的细菌,还需使用含有_____________ 的培养基。 四环素 环丝氨酸(前两空位置可颠倒) 空质粒 氨苄青霉素 [解析]①用含有四环素和环丝氨酸的培养基对题述3种细菌进行筛选,只有含空质粒的细菌被淘汰,因为未转化的细菌和含有重组质粒的细菌都因缺少四环素抗性基因停止生长但不致死,而含空质粒的细菌有TetR,四环素对其不起作用,但环丝氨酸可使其死亡。 ②在上述筛选的基础上,若要筛选出含重组质粒的细菌,还需使用含有氨苄青霉素的培养基,因为重组质粒上存在氨苄青霉素抗性基因(AmpR),则在该培养基上含有重组质粒的细菌能正常生长,而未转化的细菌被淘汰。 迁移训练 1.判断下列表述的正误 (1)常使用PCR等技术,从分子水平上检测棉花的染色体DNA上是否插入了Bt基因或检测Bt基因是否转录出了mRNA。 ( ) (2)从分子水平上检测目的基因是否翻译出相关蛋白质的方法之一是利用抗原—抗体杂交技术。 ( ) (3)可以通过盐碱地栽培实验从细胞水平上检测转基因抗盐碱作物是否具有抗盐碱的特性以及抗盐碱的程度。 ( ) √ √ × 2.下列关于目的基因的检测和鉴定的叙述,正确的是 (　　) A.目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是能否转录出mRNA B.可采用PCR技术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、抗病检验用于确定转基因生物是否具备相关性状属于分子水平的检测 √ 解析:目的基因导入受体细胞后,首先要检测转基因生物(染色体)DNA上是否插入了目的基因,这是目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键,A错误;PCR可用于检测目的基因是否转录,检测目的基因是否翻译用抗原—抗体杂交技术,B错误;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,C正确;抗虫、抗病检验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错误。 3.(2025·济宁高二调研)科学家将苏云金杆菌中的Bt抗虫蛋白基因导入棉花的愈伤组织细胞并进行组织培养获得棉花植株。经棉铃虫饲喂实验,发现棉花植株并无抗虫性状,科学家提取棉花叶片细胞中的有关成分进行了如下操作。下列有关分析错误的是 (　 ) A.提取细胞中的蛋白质,采用抗原—抗体杂交技术进行检测,若检测到细胞中无Bt抗虫蛋白,则说明抗虫基因没有表达 B.若经A检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白,可采用PCR等技术检测细胞中的mRNA,若检测到Bt抗虫蛋白的mRNA,则说明抗虫基因能正常转录和翻译 C.若经B检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白的mRNA,可采用PCR等技术检测细胞中的DNA,若能检测到抗虫基因,则可能是抗虫基因反向插入载体中或抗虫基因不能正常转录 D.若经C检测确定细胞中无抗虫基因,则可能是将没有目的基因的载体DNA分子导入了受体细胞 √ 解析:若经A检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白,但能检测到Bt抗虫蛋白的mRNA,则说明抗虫基因能转录,但不能正常翻译出蛋白质,B错误。 4.(2025·聊城期末)[多选]OsGLO1、EcCAT、EcGCL和TSR四个基因分别编码四种不同的酶,研究人员将这些基因分别与叶绿体转运肽(引导合成的蛋白质进入叶绿体)基因连接,构建多基因表达载体(载体中部分序列如图所示),利用农杆菌转化法转化棉花,在棉花叶绿体内构建了一条新的代谢途径,提高了棉花的产量。下列说法错误的是 (　　) A.四个基因都在棉花叶绿体内进行转录、翻译 B.OsGLO1、EcCAT基因转录时以DNA的不同单链为模板 C.应选用含卡那霉素的培养基筛选被农杆菌转化的棉花细胞 D.可用抗原—抗体杂交技术检测四种酶在转基因棉花中的表达情况 √ √ 解析:利用农杆菌转化法转化棉花,可使目的基因插入棉花细胞的染色体DNA上,所以与叶绿体转运肽基因连接的四个基因在细胞核内进行转录,在核糖体上进行翻译,A错误;由题图可知,在同一个T⁃DNA中OsGLO1基因和EcCAT基因的启动子启动转录的方向不同,因此OsGLO1、EcCAT基因转录时以DNA的不同单链为模板,B正确;卡那霉素不在T⁃DNA上,应用含潮霉素的培养基筛选被农杆菌转化的棉花细胞,C错误;可用抗原—抗体杂交技术检测是否有相应的蛋白质产生,从而检测四种酶在转基因棉花中的表达情况,D正确。 聚焦·学案三　DNA片段的扩增及电泳鉴定实验分析 1.DNA片段的扩增 (1)实验原理 学案设计 (2)实验步骤 2.PCR扩增产物的电泳鉴定 (1)实验原理 (2)实验步骤 续表 3.实验注意事项 (1)微量移液器不能超量程使用。使用一次性屏蔽式吸液枪头有助于防止吸取的液体流入微量移液器,从而减少实验过程中的交叉污染。 (2)为避免外源DNA等因素的污染,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蒸汽灭菌处理。 (3)为保证加入反应体系中的各试剂体积的准确性,要按照加入体积的大小,由大到小依次加入各试剂,即最先加入无菌水。为保护酶的活性,一般最后加入Taq DNA聚合酶。 (4)应按照教材或试剂盒说明书建议的体积加入各试剂,随意加大试剂用量并不会提高PCR扩增的成功率。例如,高浓度的引物可能引发错配,导致非特异性扩增;高浓度的4种脱氧核苷酸可能对扩增起抑制作用。 (5)该实验所需材料可以直接购买,缓冲液和酶应分装成小份,并在-20 ℃储存。使用前,将所需试剂从冰箱拿出,放在冰块上缓慢融化。 (6)在向微量离心管中添加反应组分时,每吸取一种试剂后,移液器上的枪头都必须更换。 (7)在进行操作时,一定要戴好一次性手套。 4.实验结果分析 (1)判断是否成功扩增出DNA片段的依据 一次成功的DNA片段扩增应该产生与预期大小一致的DNA片段。若出现与预期不一致的结果,可尝试从以下几个方面进行分析:模板DNA的制备、引物的质量与特异性、酶的质量以及PCR循环的条件。 (2)电泳结果没有出现扩增条带的原因分析 模板DNA含有蛋白质或含有Taq DNA聚合酶的抑制剂;Taq DNA聚合酶失活;引物出现质量问题;Mg2+浓度过低;变性温度低,变性时间短;目的序列变异等。 [典例]　[多选]对水稻品种“淮稻7号”诱变获得突变体植株(基因型为aa,a基因位于9号染色体上),分析突变体的a基因全序列及其编码产物发现,突变体的a基因是野生型水稻的A基因内插入654 bp(碱基对)片段形成的。比对水稻基因组发现,野生型水稻的 3号染色体上也存在上述654 bp序列。为探究突变体产生的原因,在野生型水稻的3号染色体和突变体 A.图示结果在自然条件下就能观察到 B.配制好的琼脂糖溶液需冷却至30 ℃后才能倒入模具 C.在凝胶中DNA分子的迁移速率只与DNA分子大小有关 D.突变体的形成是因为3号染色体上的654 bp序列移接到了9号染色体上 水稻的9号染色体上654 bp序列外侧各设计一对引物,对野生型和突变体基因组DNA分别进行PCR,产物的凝胶电泳结果如图(M为核酸分子量大小的标准参照物)。下列相关叙述错误的是 (　　) √ √ √ [解析]　凝胶电泳结果需要在紫外灯照射下才能被检测出来,A错误;琼脂糖溶液冷却30 ℃后会凝固,无法倒入模具中,B错误;在凝胶中DNA分子的迁移速率与DNA分子的大小和构象以及凝胶浓度等有关,C错误;根据电泳图谱可知,野生型3号染色体上的片段为754 bp,突变体3号染色体上的片段为100 bp,减少了654 bp,野生型9号染色体上的片段为200 bp,突变体9号染色体上的片段为854 bp,增加了654 bp,由此推测3号染色体上的654 bp序列移接到了9号染色体上,形成了突变体,D正确。 1.判断下列表述的正误 (1)利用PCR扩增DNA片段时,在第一轮循环的变性之前,通常要用94 ℃的高温处理反应液5 min进行预变性。 ( ) (2)PCR中离心的目的是让反应组分在离心管中分层分布。 ( ) (3)电泳鉴定PCR产物时,应在每个加样孔中加入等量的PCR产物与电泳缓冲液的混合液。 ( ) (4)电泳时,带电分子会向着与它所带电荷相同的方向迁移。 ( ) 迁移训练 √ × × × 2.下列关于DNA片段的扩增及电泳鉴定步骤的说法,错误的是 (　　) A.PCR过程中,需要加入两种引物 B.所有组分加入微量离心管后,需要放入离心机离心约10 s C.将电泳缓冲液加入电泳槽中,电泳缓冲液没过凝胶1 mm为宜 D.电泳出现位置不等的几条条带,说明鉴定的PCR产物比较纯净 解析:电泳出现位置不等的几条条带,说明存在长短不一的DNA片段,鉴定的PCR产物不纯净,D错误。 √ 3.用PCR方法检测转基因植株是否成功导入目的基因时,得到以下电泳图谱,其中1号为DNA标准样液(Marker),10号为蒸馏水,PCR时加入的模板DNA如图所示。据此作出的分析,不合理的是 (　　) A.PCR产物的分子大小在250~500 bp B.3号样品为不含目的基因的载体DNA C.9号样品对应植株不是所需的转基因植株 D.10号放入蒸馏水,可确定反应体系等对结果没有干扰 √ 解析:PCR过程中,可以通过设计特定的引物来扩增特定的DNA片段,4~9号是转基因植株,理论上应包含目的基因,结合2号野生型和10号蒸馏水组的结果,推测包含目的基因的片段大小应为250~500 bp,A合理;3号PCR结果包含250~500 bp片段,应包含目的基因,B不合理;9号PCR结果不包含250~500 bp片段,所以不是所需转基因植株,C合理;10号放入蒸馏水,可排除反应体系等对结果的干扰,D合理。 4.(2025·连云港模拟)[多选]琼脂糖凝胶电泳通常用于鉴定PCR产物,下图为电泳图谱,相关叙述正确的是 (　　) A.DNA分子所带电荷越多,在凝胶中的迁移速率越快 B.在一定条件下,电泳条带的宽度、亮度与PCR起始状态的模板DNA含量呈正相关 C.样品组出现图示结果可能是因为复性温度过低,引物浓度过高 D.通过与Marker对比,可知待测样品的大小,其核苷酸组成要进一步测定 √ √ √ 解析:在琼脂糖凝胶电泳中,DNA分子在凝胶中的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关,并不是DNA分子所带电荷越多,在凝胶中的迁移速率越快,A错误;在一定条件下,电泳条带的宽度、亮度与PCR起始状态的模板DNA含量呈正相关,B正确;复性温度过低、引物浓度过高,易导致引物与模板非特异性结合增强,出现多条杂带,与样品组电泳结果(多条带)相符,C正确;琼脂糖凝胶电泳只能分析DNA片段的大小,碱基的排列顺序要进行基因测序,D正确。 一、建构概念体系 二、融通科学思维 1.转化是指__________________________________________________ _________________。 2.在培育转基因微生物时一般先用Ca2+处理受体细胞的目的是_______ _____________________________________________。 3.检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因或目的基因是否转录出了mRNA,常用______等技术,检测目的基因是否翻译成蛋白质常用________________技术。 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 处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态 使细胞 PCR 抗原—抗体杂交 三、综合检测反馈 1.下图表示利用基因工程生产胰岛素的 三种途径,据图判断正确的是(　　) A.导入受体细胞C需要用Mg2+处理使 大肠杆菌处于一种能吸收周围环境中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 √ 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,使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,利于完成转化过程,A错误;将目的基因导入动物细胞常采用显微注射法,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错误。 2.自然状态下农杆菌能感染双子叶植物而通常不感染单子叶植物,是因为受伤的双子叶植物能分泌某些酚类物质诱导Ti质粒中的Vir基因区段表达,该表达产物能诱导Ti质粒产生一条新的T⁃DNA单链分子。此单链分子可进入植物细胞并整合到染色体上。下列相关叙述错误的是 (　 ) A.可以通过在伤口施加相关酚类物质而使单子叶植物也成为农杆菌易感染植物 B.农杆菌感染宿主细胞的原理与肺炎链球菌转化实验的原理类似 C.使用农杆菌转化法时,目的基因应插入Ti质粒的T⁃DNA中 D.合成新的T⁃DNA单链需要DNA连接酶与限制酶 √ 解析:在自然条件下,农杆菌易感染双子叶植物和裸子植物,通常对单子叶植物没有感染力,原因是多数单子叶植物细胞不能分泌某些酚类物质,可以通过在伤口施加相关酚类物质而使单子叶植物也成为农杆菌易感染植物,A正确;农杆菌感染宿主细胞的原理与肺炎链球菌转化实验的原理类似,实质都是基因重组,B正确;Ti质粒的T⁃DNA可转移到植物细胞中,并能整合到染色体DNA上,因此,目的基因应插入Ti质粒的T⁃DNA中,C正确;Ti质粒中的Vir基因区段的表达产物能诱导Ti质粒产生一条新的T⁃DNA单链分子,而合成新的T⁃DNA单链不需要限制酶,D错误。 3.为了增加菊花花色类型,研究者从其他植物中克隆出花色基因C(图1),拟将其与质粒(图2)重组,再借助农杆菌导入菊花中。下列操作与实验目的不符的是 (　　) A.用限制性内切核酸酶EcoRⅠ和DNA连接酶构建重组质粒 B.用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织,将C基因导入细胞 C.在培养基中添加卡那霉素,筛选被转化的菊花细胞 D.用PCR技术检测C基因是否整合到菊花染色体上 √ 解析:目的基因(C基因)两端和质粒上有限制性内切核酸酶EcoRⅠ的切割位点,可用限制性内切核酸酶EcoRⅠ和DNA连接酶构建重组质粒,A正确;一般用农杆菌等作为媒介去侵染植物的愈伤组织等,将含有目的基因的质粒导入细胞,B正确;据图可知,质粒中含有潮霉素抗性基因,不含卡那霉素抗性基因,故无法用卡那霉素来筛选被转化的菊花细胞,C错误;检测C基因是否整合到菊花染色体上,常采用PCR技术,D正确。 4.[多选]基因工程是一种DNA操作技术,其表达载体的构建和检测筛选是两个重要步骤。如图1为某种质粒简图,箭头所指分别为限制酶EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点。已知目的基因X的两端分别有包括EcoRⅠ、BamHⅠ在内的多种酶的酶切位点。图2表示运用影印培养法(指在一系列平板培养基的相同位置上接种并培养出相同菌落的一种微生物培养方法)检测表达载体是否导入大肠杆菌。下列有关叙述错误的是 (　　) A.同时使用EcoRⅠ和BamHⅠ切割质粒,可避免酶切后质粒的自身环化 B.转化方法是将质粒表达载体溶于缓冲液后与经Ca2+处理的大肠杆菌混合 C.培养基A和培养基B分别含有四环素和青霉素 D.从筛选结果分析,含目的基因X的菌落是1、2、3、5 √ √ 解析:为避免酶切后质粒的自身环化,可同时使用EcoRⅠ和BamHⅠ切割质粒,A正确;转化方法是将质粒表达载体溶于缓冲液后与经Ca2+处理的大肠杆菌混合,B正确;用EcoRⅠ和BamHⅠ两种限制酶对质粒进行切割时,会破坏四环素抗性基因,但不会破坏青霉素抗性基因,因此导入重组质粒的大肠杆菌能在含有青霉素的培养基上生存,但不能在含有四环素的培养基上生存,所以培养基A和培养基B分别含有青霉素、四环素,含目的基因X的菌落是4和6,C、D错误。 5.[多选]为优化目的基因(700 bp)的PCR条件,研究者设计不同的复性温度进行实验,产物的琼脂糖凝胶电泳结果如图所示。据图分析,下列表述正确的是 (　　) A.对照组可用无菌蒸馏水代替模板DNA,其他成分相同 B.电泳条带的宽度、亮度与扩增产物大小呈正相关 C.复性温度的高低会影响PCR扩增产物的纯度 D.58 ℃是本实验中扩增该基因的最佳复性温度 √ √ √ 解析:实验设计应遵循对照原则与单一变量原则,故对照组可用无菌蒸馏水代替模板DNA,其他成分相同,A正确;PCR技术中,反应最终的电泳条带的宽度、亮度与PCR起始状态的模板DNA含量呈正相关,B错误;PCR扩增时,温度会影响PCR扩增产物的纯度,故复性温度的设定是成败的关键,C正确;据图可知,58 ℃条件下条带最宽,即PCR扩增产物中目的基因含量最多,故该温度是本实验中扩增该基因的最佳复性温度,D正确。 解析:实验设计应遵循对照原则与单一变量原则,故对照组可用无菌蒸馏水代替模板DNA,其他成分相同,A正确;PCR技术中,反应最终的电泳条带的宽度、亮度与PCR起始状态的模板DNA含量呈正相关,B错误;PCR扩增时,温度会影响PCR扩增产物的纯度,故复性温度的设定是成败的关键,C正确;据图可知,58 ℃条件下条带最宽,即PCR扩增产物中目的基因含量最多,故该温度是本实验中扩增该基因的最佳复性温度,D正确。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 一、选择题 1.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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 解析:要让目的基因进入受体细胞后能稳定存在并得到复制和表达,不管采用什么导入方法,都需要构建表达载体才能实现,A错误;花粉管通道法只适用于转基因植物的培育,B错误;采用花粉管通道法时,植物受体细胞一般是植物体细胞或受精卵,通常不选卵细胞,C错误;花粉管通道法有时可以取代农杆菌转化法,D正确。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 2.土壤农杆菌侵染植物细胞时,Ti质粒上的T⁃DNA片段能够转入植物的基因组。利用农杆菌以Ti质粒作为载体进行转基因,下列相关叙述正确的是 (　　) A.目的基因应插入T⁃DNA片段外,以防止破坏T⁃DNA B.用Ca2+处理农杆菌,以利于其侵染植物细胞 C.Ti质粒是一种环状DNA分子,属于细菌的拟核DNA D.T⁃DNA片段有利于介导外源DNA整合到植物的染色体DNA上 √ 1 5 6 7 8 2 3 4 9 解析:在农杆菌转化法中,需要将目的基因插入到T⁃DNA片段中,A错误;用Ca2+处理农杆菌,以利于其转化为易于吸收周围环境中DNA分子的生理状态,即有利于携带目的基因的Ti质粒进入农杆菌,B错误;Ti质粒是一种环状DNA分子,是存在于细菌拟核DNA之外的DNA,C错误;T⁃DNA片段有利于介导外源DNA整合到植物的染色体DNA上,D正确。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 3.水稻根部一般没有根瘤菌,在种植时常需要施加氮肥。科学家想利用基因工程技术将相关基因导入水稻细胞中,建立水稻“小型化肥厂”,让水稻直接固氮,减少使用氮肥的成本以及可能造成的环境污染。下列相关叙述错误的是 (　　) A.PCR技术可用于固氮基因的获取和检测 B.为了提高PCR扩增固氮基因的特异性,可适当降低复性温度 C.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蒸汽灭菌处理 D.实验中需将转基因水稻种植在缺氮培养液中进行筛选 √ 1 5 6 7 8 2 3 4 9 解析:PCR技术可对DNA分子进行扩增,故用PCR技术可获取固氮基因,也可用于固氮基因的检测,A正确;当复性温度适当提高时,只有与模板碱基匹配程度较高的引物才能结合到模板上,因此为了提高PCR扩增固氮基因的特异性,可适当提高复性温度,B错误;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蒸汽灭菌处理,C正确;具有固氮基因的水稻能利用空气中的氮气,故培养时不需要加入氮源,即实验中需将转基因水稻种植在缺氮培养液中进行筛选,D正确。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 √ 4.为增加玉米抗旱性,科研人员构建含有某微生物抗旱基因E的重组质粒,采用农杆菌转化法转入玉米幼胚组织细胞中,用E蛋白的抗体进行抗原—抗体杂交检测后,经进一步鉴定,筛选出抗旱的转基因玉米。下列叙述错误的是 (　　) A.提取该微生物mRNA逆转录为cDNA,通过PCR可获得大量目的基因 B.将重组质粒置于经Ca2+处理的农杆菌悬液中,可获得转化的农杆菌 C.用农杆菌转化法将E基因转入玉米幼胚组织细胞需要严格无菌操作 D.用E蛋白的抗体进行抗原—抗体杂交,可在个体生物学水平鉴定转基因玉米的抗旱性状 1 5 6 7 8 2 3 4 9 解析:提取该微生物mRNA,在逆转录酶的催化作用下,逆转录为cDNA,再通过PCR可获得大量目的基因,A正确;农杆菌经Ca2+处理后,会处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,所以将重组质粒置于经Ca2+处理的农杆菌悬液中,可获得转化的农杆菌,B正确;用农杆菌转化法将E基因转入玉米幼胚组织细胞需要严格无菌操作,防止杂菌污染,C正确;用E蛋白的抗体进行抗原—抗体杂交,来检测转基因玉米的抗旱性状,属于分子水平的检测,D错误。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 5.(2025·青岛期中)水稻的B基因仅在体细胞和精子中正常表达,在卵细胞中不转录。科研人员设计实验获得了能在卵细胞中表达的B基因植株,过程如图。其中启动子*指可在水稻卵细胞中启动转录的启动子,潮霉素抗性基因只在植物细胞中表达,Luc基因是荧光素酶基因,其表达的荧光素酶能催化荧光素发出荧光。下列说法正确的是 (　　) A.可从正常水稻精子和卵细胞中获得B基因的转录产物以获取目的基因 B.农杆菌转化法适用于双子叶植物和裸子植物,不能用于单子叶植物 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植株卵细胞是否发出荧光 √ 1 5 6 7 8 2 3 4 9 解析:由题意可知,水稻的B基因仅在体细胞和精子中正常表达,在卵细胞中不转录,所以不能从正常水稻卵细胞中获得B基因的转录产物,A错误;农杆菌转化法适用于大多数双子叶植物和裸子植物,对单子叶植物也有一定的适用性(只是相对较难),并非不能用于单子叶植物,B错误。检测T⁃DNA是否整合到水稻细胞染色体DNA上,常用PCR等技术,C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正确。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 6.(2025·德州期中)人干扰素(IFN)是机体免疫细胞产生的一类细胞因子。用白细胞生产干扰素时,每个细胞最多只能产生100~1 000个干扰素分子,而用基因工程技术改造的大肠杆菌发酵生产(原理如图),在1~2天内每个菌体能产生20万个干扰素分子。下列说法正确的是 (　　) A.构建重组质粒只需要用到限制酶和DNA聚合酶 B.逆转录得到的干扰素基因不含有启动子和终止子 C.将重组质粒导入大肠杆菌通常采用农杆菌转化法 D.在含有四环素的培养基上存活的大肠杆菌都能产生干扰素 √ 1 5 6 7 8 2 3 4 9 解析:构建重组质粒需要用到限制酶和DNA连接酶,A错误;通过逆转录得到的干扰素基因不含有启动子和终止子等非编码片段,B正确;将重组质粒导入大肠杆菌时常用Ca2+处理,使其更易于吸收周围环境中的DNA分子,C错误;在含有四环素的培养基上存活的大肠杆菌既可能是导入了重组质粒的大肠杆菌,也可能是导入普通质粒(质粒上未插入干扰素基因)的大肠杆菌,因此在含有四环素的培养基上存活的大肠杆菌不一定都能产生干扰素,D错误。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 7.(2025·滨州二模)应用农杆菌转化法时,目的基因插入T⁃DNA后,需要对T⁃DNA测序。测序前根据目的基因的序列设计引物对T⁃DNA进行PCR扩增的过程如图所示,下列说法正确的是 (　　) A.实验需要清楚目的基因的全部碱基序列 B.L、R酶切位点需要在T⁃DNA外侧,且需用同种限制酶切割 C.引物设计时需要考虑目的基因两侧序列,选择引物b、c D.1个环状DNA分子首次PCR后得到的DNA分子含有两个游离的磷酸基团 √ 1 5 6 7 8 2 3 4 9 解析:实验只需要清楚目的基因两侧的碱基序列,以便设计引物,A错误; L、R酶切位点需要在T⁃DNA内侧,且需用同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割,B错误;引物设计时需要考虑目的基因两侧序列,选择引物a、d对T⁃DNA进行PCR扩增,C错误;1个环状DNA分子首次PCR后得到的DNA分子为链状,含有两个游离的磷酸基团,D正确。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 8.(2025·唐山期末)[多选]研究人员将从某种细菌中提取的耐盐基因a导入水稻细胞,获得了可在盐碱地种植的耐盐水稻新品种。下列关于该过程的表述,正确的是 (　　) A.原核生物可以为真核生物提供目的基因 B.构建基因表达载体时,可用识别不同序列但切出相同的黏性末端的限制酶酶切含目的基因的序列以防止反向连接 C.将含有a基因的表达载体导入水稻细胞需要借助标记基因进行筛选和鉴别 D.检测出水稻细胞中a基因成功表达后,还需要在个体水平上进行耐盐检测 √ √ √ 1 5 6 7 8 2 3 4 9 解析:研究人员将从某种细菌中提取的耐盐基因a导入水稻细胞,获得了可在盐碱地种植的耐盐水稻新品种,细菌为原核生物,而水稻为真核生物,据此可推测,原核生物可以为真核生物提供目的基因,A正确;构建基因表达载体时,可用识别不同序列的限制酶切割目的基因和质粒,进而可以使目的基因的两端和质粒的两个切口均含有不同的黏性末端(但质粒的两个黏性末端需要和目的基因两端的黏性末端相同),这样可以防止反向连接,B错误;将含有a基因的表达载体导入水稻细胞需要借助标记基因进行筛选和鉴别,C正确;检测出水稻细胞中a基因成功表达后,还需要在个体水平上进行耐盐检测,据此可以鉴定耐盐水稻是否培育成功,D正确。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 二、非选择题 9.(2025·衡水期末)人参有较好的滋补作用,干扰素对一些疾病有一定治疗效果。科研人员欲按下图1(①~④表示相关操作)所示流程,制备能合成干扰素的人参愈伤组织。已知限制酶Sau3AⅠ、BamHⅠ和EcoRⅠ的识别序列及切割位点分别是↓GATC、G↓GATCC、G↓AATTC。含干扰素基因的DNA片段及相关酶切位点如图2所示。回答下列问题: 1 5 6 7 8 2 3 4 9 (1)操作①利用PCR技术扩增干扰素基因时需要用到__________________ __________________酶,设计两种引物序列的依据是__________________ _____________________。 耐高温的DNA聚合 (或Taq DNA聚合) 部分核苷酸序列 干扰素基因两端的 解析:PCR技术扩增目的基因需要耐高温的DNA聚合酶(Taq DNA聚合酶),它能在高温下催化DNA子链合成。引物要与目的基因两端的模板链结合,所以设计两种引物序列的依据是干扰素基因两端的部分核苷酸序列。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 (2)据图分析,操作②构建重组基因表达载体时,最好选择用__________ ___________切割干扰素基因和质粒。重组基因表达载体上未标注出的必需元件是__________________。 BamHⅠ 复制原点 EcoRⅠ 解析:构建重组基因表达载体时,为避免目的基因和载体自身环化、反向连接,最好用两种限制酶切割。结合3种酶的切割位点和图1、图2,应选择EcoRⅠ和BamHⅠ进行切割,这样既能避免自身环化、反向连接,又可保证目的基因正确插入,且不破坏基因结构。重组基因表达载体的必需元件有目的基因、启动子、终止子、标记基因、复制原点等,图中未标注的是复制原点,它是载体自我复制的起点。 1 5 6 7 8 2 3 4 9 (3)步骤③可用__________________处理根瘤农杆菌以便将基因表达载体导入受体细胞。步骤④常用__________________技术检测是否成功表达出干扰素。将转干扰素基因的人参愈伤组织加工制成的药物可能比单纯干扰素的疗效好,理由是________________________________________。 Ca2+(或氯化钙) 抗原—抗体杂交 药物含人参的其他有效成分,协同发挥作用 解析:将基因表达载体导入根瘤农杆菌(微生物),常用Ca2+处理使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。检测目的基因是否表达出干扰素(蛋白质),常用抗原—抗体杂交技术。转干扰素基因的人参愈伤组织制成的药物,除干扰素外还含人参其他有效成分,能协同发挥作用,所以比单纯干扰素疗效好。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $