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(学用Word)-【优学精讲】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版 多选版）

本讲义聚焦基因工程核心操作，系统梳理目的基因导入受体细胞的方法（植物的花粉管通道法、农杆菌转化法，动物的显微注射法，微生物的Ca²⁺处理法）、检测鉴定（分子水平的DNA、RNA、蛋白质检测与个体水平性状鉴定）及PCR扩增与电泳技术，构建从导入到检测再到技术验证的完整知识支架。 通过微思考（如受体细胞选择原因）、探究题（农杆菌转化法过程分析）及实验操作（PCR步骤与电泳鉴定）培养科学思维与探究实践能力，结合判断题和练习题强化应用。课中助力教师引导模型构建，课后帮助学生实例巩固，培养严谨实验态度与解决实际问题的责任意识。

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 知识点一 1.维持稳定　表达 2.（1）①微量注射器　子房　花粉管通道　体细胞　我国科学家独创（将Bt基因导入棉花细胞）　②双子叶植物和裸子植物　单子叶植物　Ti质粒　Ti质粒上的T-DNA可转移的DNA　染色体DNA上　Ti质粒的T-DNA　转化　受体细胞的染色体DNA上　稳定和表达　（2）受精卵　显微注射法 微思考　提示：受精卵容易表现出全能性。 （3）原核生物　大肠杆菌　Ca2＋处理法（感受态细胞法）　Ca2＋　能吸收周围环境中DNA分子　基因表达载体 微思考　提示：繁殖快、单细胞、遗传物质相对较少、易于培养。 概念辨析 　（1）×　提示：农杆菌转化法主要适用于双子叶植物和裸子植物。 （2）√　（3）√　（4）√ 知识点二 1.（1）是否稳定维持和表达其遗传特性　（2）转基因生物 2.（1）􀀁PCR　􀀂检测受体细胞的染色体DNA上是否插入了目的基因　􀀃检测目的基因是否转录出了mRNA　􀀄抗原—抗体杂交　􀀅检测目的基因是否翻译出特定的蛋白质 （2）确定目的基因是否赋予了转基因生物特定的遗传特性及抗性的程度 教材挖掘 分子杂交　抗原与抗体特异性结合 概念辨析 　（1）√　（2）√　 （3）×　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。 知识点三 1.（1）①DNA的热变性　解聚与结合　②能够自动调控温度 DNA半保留复制　30　（2）􀀁微量移液器　􀀂微量离心管 􀀃离心机　􀀄反应液 2.（1）①可解离　正电荷或负电荷　②相反　③凝胶　凝胶的浓度　DNA分子的大小　④紫外灯　（2）􀀁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 概念辨析 　（1）√　（2）×　（3）×　 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 知识点一 重难探究 （1）提示：农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA（可转移的DNA）可转移至被侵染的细胞，并且整合到该细胞的染色体DNA上。 （2）提示：基因表达载体（重组质粒）导入农杆菌细胞时，要先用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。 （3）提示：①对于植物来说，受体细胞可以是受精卵或体细胞，因为植物细胞全能性容易表现。②对于动物来说，受体细胞一般是受精卵，因为受精卵表现全能性相对容易，而高度分化的动物体细胞的全能性不易表现。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），所以酵母菌在用于生产需要加工和分泌的蛋白质时比大肠杆菌更有优势。 即学即练 1.D　基因表达载体中包含了目的基因，基因工程中的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稳定和表达的过程，A正确；可以用Ca2＋处理大肠杆菌细胞，使其处于一种能吸收周围环境中的DNA分子的生理状态，有利于重组的基因表达载体导入其中，B正确；花粉管通道法是用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注射到子房中，也可以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，C正确；农杆菌能在自然条件下侵染双子叶植物和裸子植物，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，D错误。 2.C　图中过程A为构建基因表达载体，需要用到限制酶和DNA连接酶，而不需要DNA聚合酶，A错误；CaCl2溶液处理只能提高农杆菌细胞的细胞壁的通透性，B错误；过程C为由一个植物细胞得到一个完整植株的过程，一般要采用植物组织培养技术，C正确；抗植物病毒基因整合到番茄细胞的染色体上，不一定能表达，D错误。 知识点二 重难探究 （1）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。 （2）提示：不一定成功翻译。可从转基因棉花中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，检测Bt基因是否翻译出Bt抗虫蛋白等。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。 （3）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。 即学即练 1.D　目的基因完成了在受体细胞中表达则意味着表达产物具有生物学活性（或个体具有相应性状），故选D。 2.A　检测目的基因是否成功导入或表达的方法有多种。①分子水平上的检测：通过PCR等技术检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因或检测目的基因是否转录出了mRNA；检测目的基因是否翻译成蛋白质用抗原—抗体杂交技术。②个体生物学水平的鉴定：检测是否具有特定的遗传特性及抗性程度。在显微镜下无法观察到受体细胞中是否含有目的基因，故选A。 知识点三 即学即练 1.A　PCR反应体系中需加入耐高温的DNA聚合酶，该酶主要在延伸过程中起作用，B错误；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、蒸馏水等在使用前都必须进行高压蒸汽灭菌处理，移液器不需要高压蒸汽灭菌处理，C错误；电泳时，电泳缓冲液没过凝胶1 mm为宜，D错误。 2.B　PCR过程中，可以通过设计特定的引物来扩增特定的DNA片段，3～9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不符合题意；3号PCR结果包含250～500 bp片段，应包含目的基因，B符合题意；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不符合题意；10号放入蒸馏水，可排除反应体系等对结果的干扰，D不符合题意。 【随堂热练】 1.D　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。 2.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RNA，若能检测到Bt抗虫蛋白的mRNA，则可能是抗虫基因能转录，但不能正常翻译成蛋白质，B错误。 3.A　通过观察害虫吃棉叶是否死亡，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蛋白质，属于分子水平的检测，D不符合题意。 4.B　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，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（或者模板）含量呈正相关，B错误；据图可知，58 ℃条件下条带宽度最大，故该温度是本实验中扩增该基因的最佳复性温度，D正确。 7 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $ 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 学习目标 1.基于抗虫棉的培育实例，构建模型分析基因工程的基本操作程序。 2.明确DNA片段的扩增及电泳鉴定原理，进行相关操作。 知识点一　将目的基因导入受体细胞 1.转化：目的基因进入受体细胞内，并在受体细胞内　　　　　　和　　　　的过程。 2.将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 a.过程 Ⅰ.用　　　　　　将含目的基因的DNA溶液直接注入　　　　中。 Ⅱ.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。 b.花粉管通道法的受体细胞：　　　　。 c.花粉管通道法的地位：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②农杆菌转化法 Ⅰ.农杆菌的特点：农杆菌自然条件下侵染　　　　　　　　　　，而对大多数　　　　　没有侵染能力；农杆菌细胞内含有　　　　，当它侵染植物细胞后，能将　　　　　　　　　　　　　转移到被侵染的细胞，并且将其整合到该细胞的　　　　　　。 Ⅱ.农杆菌转化法的实验思路（过程）：将目的基因插入　　　　　　　　中，通过农杆菌的　　　　作用，就可以使目的基因进入植物细胞，并整合到　　　　　　　　　　，使目的基因能够维持　　　　　　。 （2）目的基因导入动物细胞 Ⅰ.受体细胞为：　　　　。 Ⅱ.常用方法：　　　　　　。 【微思考】　目的基因导入动物细胞时为什么选择受精卵？ （3）目的基因导入微生物细胞 Ⅰ.受体细胞：常用　　　　　　，其中以　　　　　　最广泛。 Ⅱ.常用方法：　　　　　　　　　　　　。该方法的一般过程：先用　　　　处理大肠杆菌细胞，使细胞处于一种　　　　　　　　　　　　　　　　的生理状态，然后再将重组的　　　　　　导入其中。 【微思考】　受体细胞选择原核生物的优点有哪些？ （1）花粉管通道法是我国科学家独创的一种方法，主要适用于双子叶植物和裸子植物。（　　） （2）农杆菌侵入植物细胞后，其Ti质粒上的T-DNA能转移到被侵染的细胞，并且整合到该细胞的染色体DNA上。（　　） （3）培育转基因动物时，常选择受精卵作为受体细胞，利用显微注射法将目的基因直接注入受精卵中。（　　） （4）将目的基因导入原核细胞时，通常用大肠杆菌作为受体细胞，并需要用Ca2＋处理大肠杆菌，使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的状态。（　　） 探究｜将目的基因导入受体细胞的分析 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）在用土壤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上的原因是什么？ （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？ （3）目的基因导入受体细胞时，不同生物常用的受体细胞分别是什么？ 农杆菌转化法中的两次拼接和两次导入 （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）两次导入：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（农杆菌转化法）。 1.（2025·福建泉州期末）下列关于将目的基因导入受体细胞的叙述，错误的是（　　） A.目的基因进入受体细胞内，并在受体细胞内维持稳定和表达的过程称为转化 B.可以用Ca2＋处理大肠杆菌细胞，使其能吸收周围环境中的DNA分子，有利于重组的基因表达载体导入其中 C.可以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 D.农杆菌只能侵染双子叶植物和裸子植物 2.（教材P81“农杆菌转化法示意图”改编）如图表示培育转基因抗植物病毒番茄的过程示意图。下列叙述正确的是（　　） A.过程A需要限制性内切核酸酶和DNA聚合酶的参与 B.过程B通常需要用CaCl2溶液处理，以提高番茄细胞壁的通透性 C.过程C需要采用植物组织培养技术 D.抗植物病毒基因一旦整合到番茄细胞的染色体上，就能正常表达 知识点二　目的基因的检测与鉴定 1.目的基因的检测与鉴定的目的 （1）检查目的基因进入受体细胞后，　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）检查　　　　　　是否培育成功。 2.检测和鉴定方法 （1）分子水平的检测 （2）个体生物学水平的鉴定 （教材P82正文）转录水平的检测与复制水平的检测原理都是　　　　　　；翻译水平的检测，则是利用　　　　　　　　　的原理。 （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）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。（　　） 探究｜目的基因的检测与鉴定的分析 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，这是检查转基因抗虫棉是否培育成功的重要一步。 （1）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？请提出你的思路。 （2）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？ （3）检测棉花中导入的抗虫基因是否表达的最简便的方法是什么？ 1.分子水平上目的基因的检测 2.个体水平上鉴定转基因生物的方法 （1）鉴定目的：表达产物是否具有生物学活性（个体是否具有相应性状）。 （2）举例 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 细胞产物功能活性是否正常 1.利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列选项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是（　　） A.棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因 B.大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA C.山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列 D.酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白 2.下列方法不能用于检测目的基因是否成功导入或表达的是（　　） 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 知识点三　DNA片段的扩增及电泳鉴定 1.DNA片段的扩增 （1）实验原理 ①利用PCR可以在体外进行DNA片段的扩增。 PCR利用了　　　　　　　　原理，通过调节温度来控制DNA双链的　　　　　　； ②PCR仪实质上就是一台　　　　　　　　　的仪器。PCR扩增DNA片段还利用了　　　　　　　　的原理。一次PCR一般要经历　　　　次循环。 （2）实验步骤 2.PCR扩增产物的电泳鉴定 （1）实验原理 ①带电粒子：DNA分子具有　　　　的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上　　　　　　　　　　。 ②电泳：在电场的作用下，这些带电分子会向着与它所带电荷　　　　的电极移动，这个过程就是电泳。 ③迁移速率：在　　　　中DNA分子的迁移速率与　　　　　　、　　　　　　　　和构象（迁移速率与之呈负相关）等有关。 ④检测：凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300 nm的　　　　下被检测出来。 （2）实验步骤 （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90 ℃以上的高温处理反应液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产物与凝胶载样缓冲液的混合液。（　　） 实验注意事项 1.DNA片段的扩增 （1）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（避免污染）处理。 （2）缓冲液和酶应分装成小份，并在－20 ℃储存，这样可以避免反复冻融（会失活）和减少操作、避免污染。使用前，将所需试剂从冰箱拿出，放在冰块上缓慢融化。 （3）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（避免交叉污染）。 （4）在进行操作时，一定要戴好一次性手套（避免污染）。 2.电泳鉴定 （1）判断是否成功扩增出DNA片段的依据是一次成功的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；Mg2＋浓度；复性时的温度等。 （2）如果没有出现扩增条带，可能的原因是模板DNA含有蛋白或含有Taq DNA聚合酶的抑制剂（如蛋白酶K、苯酚、EDTA）； Taq DNA聚合酶失活；引物出现质量问题，浓度不合适；Mg2＋浓度过低；变性温度低，变性时间短；目的序列变异等。 1.关于“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验，下列相关叙述正确的是（　　） A.PCR仪实质上就是一台能自动调控温度的仪器，但在使用时需根据扩增的DNA片段以及引物的情况人工设定合适的温度 B.PCR反应体系中需加入耐高温的DNA聚合酶，该酶主要在复性过程中起作用 C.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、蒸馏水和移液器等在使用前都必须进行高压蒸汽灭菌处理 D.电泳时，电泳缓冲液不能没过凝胶，以免凝胶加样孔中的电泳样液流出 2.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之间 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号确定反应体系等对结果没有干扰 课堂小结 1.（2024·广东汕头高二质检）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.（2025·山东济宁高二调研）科学家将苏云金杆菌中的Bt抗虫蛋白基因（抗虫基因）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，则说明抗虫基因不能表达 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RNA，若能检测到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 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.从转基因生物中提取的蛋白质利用抗原—抗体杂交检测是否翻译成功 4.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。据图分析，下列有关说法错误的是（　　） A.对照组可用无菌蒸馏水代替模板，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.复性温度过低会影响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 提示：完成课后作业　第3章　第2节　第2课时 7 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $