第3章 4 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（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版）

本讲义聚焦基因工程核心步骤，系统梳理目的基因导入受体细胞（植物的花粉管通道法与农杆菌转化法、动物的显微注射法、微生物的Ca²⁺处理法）及检测鉴定（分子水平的DNA、mRNA、蛋白质检测与个体水平鉴定）的知识脉络，构建完整操作流程学习支架。 该资料通过“填空+判断+探究”分层设计，如农杆菌转化法两次拼接分析培养科学思维，抗虫棉检测实例强化探究实践。课中助力教师解析重难点，课后知识框架与练习题帮助学生巩固，兼具社会责任教育，提升教学与学习效果。

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 [课标要求] 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。 考点一　将目的基因导入受体细胞(第三步) 1．目的基因导入植物细胞 (1)花粉管通道法 方法一：可以用微量注射器将含________的DNA溶液直接注入__________中。 方法二：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__________进入胚囊。 (2)农杆菌转化法 ①转化的概念：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．目的基因导入动物细胞：利用__________将目的基因注入动物的受精卵中。 受精卵可以发育形成一个完整的动物个体 通常选用大肠杆菌 3．目的基因导入微生物细胞：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杆菌细胞中。 [答案自填] 目的基因　子房　花粉管通道　稳定和表达　Ti质粒　染色体DNA　叶片　农杆菌　花序　显微注射　Ca2+ (1)无论采取何种方法，目的基因导入受体细胞之前必须构建基因表达载体，并非单独导入目的基因。(　　) (2)为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵作为受体细胞。(　　) (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。(　　) (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。(　　) 答案：(1)√　 (2)×　为培育抗除草剂的作物新品种，受体细胞可以是受精卵，也可以是体细胞。 (3)√　(4)√ [探究] 将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法。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： (1)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上的原因是____________________________________________ _____________________________________________________________________。 (2)将基因表达载体导入农杆菌细胞时，对农杆菌细胞的处理方法是___________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)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，那么选用体细胞______(填“可行”或“不可行”)，理由是____________________________________________________________________。 (4)转化的实质是______________________，与“肺炎链球菌的转化实验”中的“转化”含义__________(填“相同”或“不相同”)。 提示：(1)农杆菌侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的T-DNA转移到被侵染的细胞，并且将其整合到该细胞的染色体DNA上 (2)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)不可行　动物的体细胞分化程度高，全能性受到限制 (4)基因重组　相同 1．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，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。 2．目的基因导入不同受体细胞的方法 1．下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 解析：选C。题图中过程A为构建基因表达载体，需要用到限制性内切核酸酶和DNA连接酶，A错误；CaCl2溶液处理只能提高农杆菌细胞壁的通透性，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。 2．下图表示利用基因工程生产胰岛素的三种途径，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 解析：选B。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错误；将目的基因导入动物细胞常采用显微注射法，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；大肠杆菌因无内质网、高尔基体等细胞器，无法对核糖体合成的多肽链进行加工，故使用该方法得到的胰岛素的结构与另外两种方法得到的不完全相同，D错误。 考点二　目的基因的检测与鉴定(第四步) 1．分子水平检测 2．个体生物学水平鉴定 [答案自填] 染色体DNA　mRNA　抗原—抗体杂交　特定的蛋白质　抗虫特性 (1)用PCR检测目的基因是否转录出mRNA，利用了碱基互补配对原则。(　　) (2)从分子水平上检测目的基因是否翻译出相关蛋白质可利用抗原—抗体杂交技术。(　　) (3)基因工程是否成功需进行个体生物学水平的鉴定。(　　) (4)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。(　　) 答案：(1)√　(2)√　(3)√　 (4)×　抗盐碱性状的检测应在个体水平进行。 [探究] 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。回答下列问题： (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______等技术检测棉花的染色体DNA上是否插入了Bt基因或检测Bt基因是否转录出了mRNA。 (2)棉花中插入的Bt基因转录成功后______(填“一定”或“不一定”)能够翻译出相应的蛋白质，从分子水平进行检测的方法是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (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__________________________________________________________________________________________________________________________________________。 提示：(1)PCR (2)不一定　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)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 1．目的基因的检测与鉴定方法 除上述方法外，检测目的基因是否插入受体DNA中、目的基因是否转录时，还可用分子杂交技术，即用放射性同位素或荧光分子标记的含目的基因的单链DNA片段作为探针，检测原理是碱基互补配对原则。 2．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 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 解析：选C。检测到受体细胞含有目的基因的表达产物标志着基因工程操作成功，A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错误；抗虫、抗病检测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检测，D错误。 2．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。 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．可构建基因文库，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 解析：选C。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正确；可构建基因文库，从中获得B基因编码蛋白的序列，B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，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。 【知识框架】 1．受体细胞不同，将目的基因导入受体细胞的方法也不相同，下列受体细胞与导入方法匹配错误的一项是(　　) 选项 受体细胞 导入方法 A 棉花细胞 花粉管通道法 B 大肠杆菌 农杆菌转化法 C 羊受精卵 显微注射法 D 番茄细胞 农杆菌转化法 解析：选B。将目的基因导入大肠杆菌细胞常用Ca2+处理法，Ca2+能使大肠杆菌的生理状态发生改变，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，B错误。 2．下图表示利用农杆菌的Ti质粒构建基因表达载体的过程。下列相关叙述错误的是(　　) A．目的基因只有插入启动子和终止子之间才能进行复制 B．采用同种限制酶切割目的基因和质粒可能会出现两种重组质粒 C．构建基因表达载体是培育转基因生物的核心工作 D．目的基因插入T-DNA的非必需区域是为了防止破坏T-DNA的转移特性 解析：选A。启动子和终止子分别调控基因转录的开始和结束，目的基因只有插入启动子和终止子之间才能进行转录，A错误；采用同种限制酶切割目的基因和质粒可能会出现目的基因与质粒反向连接的情况，因此可能会出现两种重组质粒，B正确；构建基因表达载体是培育转基因生物的核心工作，C正确；Ti质粒上的T-DNA是可转移的DNA，将目的基因插入T-DNA的非必需区域是为了防止破坏T-DNA的转移特性，保证T-DNA能携带目的基因整合到受体细胞的染色体DNA上，D正确。 3．棉花产业在我国国民经济的发展中占有举足轻重的地位，为了抵抗虫害，我国育成了拥有自主知识产权的转基因抗虫棉，棉田生态环境得到改善。下列相关叙述错误的是(　　) A．通过观察害虫吃转基因棉叶是否死亡属于分子水平的检测 B．通过抗原—抗体杂交可检测目的基因是否表达出抗虫蛋白 C．通过PCR等技术可以检测目的基因是否转录形成了mRNA D．通过PCR等技术可以检测到棉花体细胞中细菌的抗虫基因 解析：选A。通过观察害虫吃转基因棉叶是否死亡，属于个体水平上的鉴定，A错误；通过抗原—抗体杂交可检测目的基因是否表达出抗虫蛋白，B正确；通过PCR等技术可以检测出受体细胞染色体DNA上是否插入了目的基因或检测目的基因是否转录出mRNA，C、D正确。 4．(2025·广东珠海五校高二联考) 科学家将马铃薯胰蛋白酶抑制剂基因Pin-Ⅱ导入杨树细胞，培育成了抗虫杨树。下图表示含目的基因的DNA分子和农杆菌质粒，图中AmpR表示氨苄青霉素抗性基因，NeoR表示新霉素抗性基因，箭头表示识别序列完全不同的4种限制酶的酶切位点。下列叙述错误的是(　　) A．目的基因插入质粒的T-DNA上，才能整合到受体细胞染色体中 B．为使目的基因与质粒高效重组，最好选用EcoRⅠ和PstⅠ C．成功导入重组质粒的细胞会表现为不抗氨苄青霉素、抗新霉素 D．可用PCR检测目的基因是否表达 解析：选D。将目的基因插入质粒的T-DNA上，可将目的基因整合到受体细胞的染色体DNA中，A正确；为使目的基因与质粒高效重组，最好选用EcoRⅠ和PstⅠ，B正确；用EcoRⅠ和PstⅠ切割会破坏氨苄青霉素抗性基因，但不会破坏新霉素抗性基因，故成功导入重组质粒的细胞会表现为不抗氨苄青霉素，但能抗新霉素，C正确；可用抗虫接种实验进行个体生物学鉴定，检测杨树目的基因是否表达，若杨树抗虫基因表达，则会表现出抗虫性，也可用抗原—抗体杂交技术检测相应蛋白质是否合成，进而确定目的基因是否表达，D错误。 5．(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。下列相关叙述错误的是(　　) 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 解析：选C。构建表达载体需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶，A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正确；染色体上含有抗虫基因，但抗虫基因可能不能转录或不能翻译，或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正确。 学科网（北京）股份有限公司 $