3.2基因工程的基本操作程序(第4课时） 课件-2025-2026学年高二下学期人教版生物选择性必修3

3.2基因工程的基本操作程序(第4课时) 基因表达载体的组成部分有哪5点？ 载体的组成部分有哪5点？ 启动子、目的基因、终止子、复制原点、标记基因 启动子、多个酶切位点、终止子、复制原点、标记基因 重组DNA分子 1.目的基因的筛选与获取 2.基因表达载体的构建 3.将目的基因导入受体细胞 4.目的基因的检测与鉴定 苏云金杆菌 Bt蛋白基因 棉花细胞 （核心） 抗虫棉 培育转基因抗虫棉的步骤 载体载着什么呢？目的基因。 载着目的基因区干嘛？有了目的基因，我们才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性。使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可进行遗传、表达和发挥作用。 载体进入受体细胞稳定表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。 才能确定目的基因是否真正在受体细胞中稳定遗传和正确表达。 3 R型菌 S型菌 转化因子 S型菌 后代 第三步：将目的基因导入受体细胞 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：基因重组 （控制不同性状的基因的重新组合） 肺炎链球菌转化实验 p81转化： 受体细胞的类型 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 1.花粉管通道法 将目的基因导入植物细胞 结果：使目的基因借助花粉管通道进入胚囊，最终导入受精卵 方法二： 柱头处理法 在植物受粉后的一定时间内，剪去柱头，将含目的基因的DNA 溶液滴加在花柱切面上。 方法一：子房注射法 用微量注射器将含目的基因的DNA 溶液直接注入子房中。 (一般是含目的基因 的表达载体) 6 1.花粉管通道法 将目的基因导入植物细胞 质粒无法在植物细胞内稳定存在， 目的基因想要稳定存在，后续目的基因需要转移到受体细胞的DNA中 受精卵在分裂、DNA复制时，会出现断裂、缺口， 外源DNA（质粒片段）运气好的话，目的基因就被植物的修复酶随机粘到染色体上。 优势：简单、不需要植物组织培养、成本低 劣势： 转化效率低，结果稳定性低，只适合于开花期容易操作的植物 质粒在此只起到一个运输和保护的作用 农杆菌细胞内含有Ti质粒，当它侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的T-DNA（可转移的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.农杆菌转化法 将目的基因导入植物细胞 农杆菌 农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，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。当植物体受到损伤时，伤口处的细胞会分泌大量的酚类化合物，吸引农杆菌移向这些细胞。 当双子叶植物体受到损伤时，伤口处的细胞会分泌大量的酚类化合物，吸引农杆菌移向这些细胞，这时农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA（可转移的DNA）转移至受体细胞染色体的DNA上。这种酚类化合物主要在双子叶植物细胞壁中合成。 那么大家要明确，质粒基本上是在细菌里面，不是在植物细胞里面，所以质粒进来了，感觉上质粒自己可以复制，但是因为质粒迟早要被消化，所以目的基因是不太能依靠质粒在植物细胞内存活，必须整合到受体细胞的DNA上 8 Ti质粒 T-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 表现新性状的植物 转基因植物细胞 染色体DNA 植物组织培养 2.农杆菌转化法 将目的基因导入植物细胞 该过程涉及哪几次拼接和导入？ 第一次拼接 第二次拼接 第一次导入 第二次导入 这是个质粒啊，，植物是很难吸收的，因为它肯定不会主动去吸收一段外来的DNA ，但是它可以被脓杆菌侵染，所以要先把质粒给脓杆菌吸收，而且这是 两次拼接 第一次拼接： 目的基因拼接到Ti质粒的T-DNA上。 第二次拼接： (非人工操作) 被插入目的基因的T-DNA拼接到受体细胞染色体的DNA上。 两次导入 第一次导入： 将含目的基因的重组Ti质粒导入农杆菌。 第二次导入： (非人工操作) 含含目的基因的T-DNA导入受体细胞。 2.农杆菌转化法 将目的基因导入植物细胞 10 ①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 把农杆菌导入植物细胞的具体转化方法： 2.农杆菌转化法 将目的基因导入植物细胞 受体：体细胞，后续需要植物组织培养 受体：受精卵，后续不需要植物组织培养 ②可以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 花序是生殖细胞，就涉及到雌花雄花受精，最后收获了种子，再去种植 11 补充是否成功导入目的基因的检测方法(与T-DNA有关) 将目的基因导入植物细胞 ①选择图示Ti质粒构建基因表达载体，应选择 ； ②用含 的选择培养基 筛选成功导入抗虫基因的农杆菌 ③用含 的选择培养基 筛选成功导入抗虫基因的棉花细胞 限制酶Ⅲ 四环素 Vir区的基因活化能促进T－DNA的加工和转移。 人工改造的Ti质粒结构示意图 卡那霉素抗性基因 ①将目的基因插入Ti质粒 ②T-DNA的启动子和终止子只能在植物细胞内有效 显微注射法 将目的基因导入动物细胞 构建基因表达载体并提纯 受精卵 早期胚胎培养 胚胎移植 获得具有新性状的动物 显微注射 13 常用方法： Ca2+处理 常用原核细胞（大肠杆菌应用最广泛） 受体细胞： 大肠 杆菌 Ca2+ 表达 载体 Ca2+ 处理法示意图 繁殖快 多为单细胞 遗传物质少 易培养 将目的基因导入微生物细胞 先用Ca 2+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（感受态细胞） 再将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。 影响了细胞壁的通透性 14 目的基因导入受体细胞方法比较 细胞种类 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 花粉管通道法 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 通常选原核细胞 将目的基因插入Ti质粒的T­DNA上 ↓ 转入农杆菌中 ↓ 导入植物细胞 ↓ 整合到受体细胞DNA上 提纯含目的基因 的表达载体 ↓ 显微注射 ↓ 早期胚胎培养、胚胎移植 ↓ 获得具有新性状的个体 Ca2＋处理细胞 ↓ 感受态细胞 ↓ 基因表达载体与 感受态细胞混合 ↓ 感受态细胞吸收DNA分子 15 表现新性状的植物 如果抗虫基因只插入到植物细胞的一条染色体上，转基因植物相当于______（纯合子/杂合子），自交后代性状分离比： ； 杂合子 抗虫：不抗虫=3：1 用农杆菌转化法得到的棉花自交后代一定都是抗虫的吗？ 转基因植物细胞 染色体DNA 植物组织培养 如果转基因植株的染色体上成功导入了2个抗虫基因，则理论上，该转基因植株自交的后代的性状分离比为： 甲自交 → 全为抗虫 乙自交 → 抗虫：不抗虫=3：1 丙自交 → 抗虫：不抗虫=15：1 15．某野生型细菌能通过图1途径合成色氨酸，从而在不含色氨酸的培养基上正常生长繁殖，而其突变株则不能。将突变株TrpB-、TrpC-、TrpE-（仅图1中的某一步受阻）分别划线接种在图2培养基的I、Ⅱ、Ⅲ区域，培养短时间内三个区域均有少量细菌生长增殖，继续培养后发现I区域的两端和Ⅱ区域的一端的菌株继续生长增殖，而Ⅲ区域菌株不再生长。 A．该培养基中应含有少量色氨酸，酸碱度为酸性 B．本实验可证明I、Ⅱ、Ⅲ突变菌株均不能将积累的中间产物分泌到细胞外 C．TrpC-菌株继续生长增殖的一端为靠近I区域的一端 D．TrpE-菌株不再生长是由于缺乏催化吲哚合成色氨酸的酶 ① ② ③ ①受阻 ③受阻 ②受阻 产生吲哚 产生邻氨基苯甲酸 (4)2015年，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”。“三亲婴儿”的培育过程可选用如图所示技术路线。 ②“三亲婴儿”的染色体来自母亲卵母细胞和精子(填细胞名称)，这种生殖方式属于有性生殖。 ③“三亲婴儿”的培育技术能避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代。 (2)氯仿－异戊醇密度大于水且不溶于水，DNA不溶于氯仿－异戊醇，蛋白质等杂质可溶于氯仿－异戊醇，实验过程中加入氯仿－异戊醇离心后，应取①________(填“上清液”或“沉淀物”)加异丙醇(异丙醇与水互溶)并离心进行纯化，利用异丙醇溶液纯化DNA的原理是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 上清液 　DNA不溶于异丙醇，而杂质能溶于异丙醇　 4．棉叶总DNA的提取较为困难，若采集的鲜叶样品保存不当，将严重影响其DNA的提取率及纯度。科研人员以棉花新鲜嫩叶为对照，比较了不同贮藏条件(4 ℃冷鲜保存3 d、－20 ℃冷冻保存3 d和7 d)对棉叶DNA提取率及纯度的影响，结果如图所示。下列相关叙述错误的是B A．利用不同浓度的NaCl溶液可初步去除部分杂质 B．鲜叶提取的DNA与二苯胺试剂反应呈现的蓝色最深 C．冷冻保存7 d后提取的DNA中有些蛋白质或氨基酸未除尽 D．冷冻保存3 d的DNA提取效果优于冷鲜保存3 d $