3.2.3 将目的基因导入受体细胞课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

该高中生物学课件聚焦基因工程中“将目的基因导入受体细胞”，系统梳理植物（花粉管通道法、农杆菌转化法）、动物（显微注射法）、微生物（Ca²⁺处理法）的导入方法。通过问题“不同受体细胞导入方法有何不同”导入，承接基因表达载体构建，为后续检测鉴定搭建学习支架。 其亮点在于结合实例（如转基因抗虫棉培育、大肠杆菌生产胰岛素）和方法比较表格，运用科学思维归纳差异，通过探究实践（例题训练、思考讨论）深化理解。助力学生形成结构与功能观，教师可借助系统资料提升教学效率。

DNA是主要遗传物质 第三章 基因工程 第2节 基因工程的基本操作程序 第3步 将目的基因导入受体细胞 选必三 REN JIAO BAN GAO ZHONG SHENG WU XUAN BI SAN 基因表达载体 受体细胞 导入 动物 植物 微生物 将目的基因导入不同受体细胞的方法有何不同？ 将目的基因导入受体细胞 03. 将目的基因与载体结合，构建好基因表达载体后，下面该进行什么操作？将目的基因导入受体细胞的方法有哪些，各个方法的原理是什么？各自适用于什么生物？ 将目的基因导入受体细胞的方法 受体细胞 将目的基因导入 植物细胞 将目的基因导入 动物细胞 将目的基因导入 微生物细胞 农杆菌转化法 花粉管通道法 ——显微注射法、病毒介导法 ——Ca2+处理法 (常用) 将目的基因导入受体细胞 03. 转化：是指目的基因进入受体细胞内，并在受体细胞内稳定维持和表达的过程。实质是基因重组 (一)将目的基因导入植物细胞 用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入子房中； (2)操作方法： 方法1：花粉管通道法 (1)实例: 我国科学家独创的一种方法，将Bt基因导入棉花细胞。培育出了“转基因抗虫棉” A.子房注射： 花粉管通道法导入外源DNA (一)将目的基因导入植物细胞 含目的基因的DNA溶液 适用生物：开花植物 (一)将目的基因导入植物细胞 在植物授粉后一定时间内，剪去柱头，将DNA溶液滴在花柱切面，使目的基因通过花粉管通道进入胚囊。 B.花柱滴加： 花粉落到柱头上刺激花粉管萌发并生长至子房 滴管蘸取外源DNA溶液涂抹雌蕊柱头 外源DNA沿花粉管通道进入胚囊 外源DNA 进入受精卵 DNA随机整合 (一)将目的基因导入植物细胞 含目的基因的DNA溶液 适用生物：开花植物 (一)将目的基因导入植物细胞 萌发的花粉管 花柱 子房 胚囊 卵细胞 柱头 利用植物授粉后形成的天然花粉管通道，将外源基因携带进入胚囊，此时的受精卵未形成细胞壁，且正在进行活跃的DNA复制，容易将外源DNA片段整合到受体基因组中。 操作简单、技术成本低，免去了组织培养以及诱导再生植株的全套人工培养过程。 (3)原理： (4)优点： 受体细胞 (一)将目的基因导入植物细胞 a.农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，能在自然条件下侵染______植物和____植物，对大多数＿＿＿植物没有侵染能力。 方法2：农杆菌转化法 (1)农杆菌的特点： 双子叶 裸子 单子叶 冠瘿瘤。。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。 (一)将目的基因导入植物细胞 (1)农杆菌的特点： b.农杆菌细胞内含有 ，当它侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的 （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 上。 Ti质粒 T-DNA 染色体DNA Ti质粒 T-DNA 农杆菌 当植物体受到损伤时，伤口处的细胞会分泌大量酚类化合物，吸引农杆菌移向这些细胞 问题1：农杆菌具有怎样的结构基础，利于目的基因进入植物细胞？（p81） (一)将目的基因导入植物细胞 为使目的基因在受体细胞中稳定存在，在构建基因表达载体时，应将目的基因插入哪里？ 将目的基因插入Ti质粒的T-DNA中，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因进入植物细胞 （2） 转化： 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） 转化的实质属于哪一种变异类型？ (一)将目的基因导入植物细胞 例题训练： （1）用农杆菌感染时，优先选择 （受伤的/完好的）叶片与重组质粒的农杆菌培养，选用该叶片的理由是 。 （2）若要利用农杆菌转化法转化单子叶植物细胞,可采取添加 ，其目的是: 。 （3）利用Ti质粒构建重组质粒的目的是: 。 将目的基因插入到Ti质粒上的T-DNA上,利用其将目的基因导入受体细胞并整合到受体细胞染色体DNA上,使目的基因的遗传特性稳定维持和表达。 受伤的 叶片伤口处的细胞可释放大量的酚类物质，可吸引农杆菌 吸引农杆菌移向受体细胞,有利于目的基因成功转化 酚类物质 (一)将目的基因导入植物细胞 目的基因 Ti质粒 表 达 载 体 农杆菌 植物细胞 植物细胞 染色体DNA 新性状植株 构建 转入 导入 插入 表达 (3)过程： 两次拼接、两次导入? 农杆菌转化法共有几次DNA分子的拼接，几次导入细胞？ (一)将目的基因导入植物细胞 ①两次拼接 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。 (一)将目的基因导入植物细胞 ②两次导入 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)：含目的基因的T-DNA导入受体细胞。 (一)将目的基因导入植物细胞 （4） 具体转化方法： 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。 方法一：可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。 方法二：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。 思考：1、方法1筛选出的转化细胞怎样再生成植株？ 2、以上两种方法的受体细胞有何不同？ 受体细胞为体细胞 植物组织培养 受体细胞为受精卵 受体细胞不同 植物组织培养：利用植物细胞的全能性 (一)将目的基因导入植物细胞 方法3：基因枪法 适用于单子叶植物 基因枪法又称微弹轰击法，是利用压缩气体产生的动力，将包裹在金属颗粒表面的表达载体DNA打入受体细胞中，使目的基因与其整合并表达的方法。 (二)将目的基因导入动物细胞 方法1：显微注射法 (2)操作程序： (1)受体细胞： 构建基因表达载体并提纯 动物的受精卵中 显微注射 早期胚胎 获得具有新性状的动物 胚胎移植 受精卵 雌性动物输卵管或子宫 ①体积大，易操作。 ②受精卵全能性高，易培养成完整个体。 显微注射技术 为什么常选用受精卵作为受体细胞呢？①体积大，易操作。②易表现出全能性。 (二)将目的基因导入动物细胞 受精卵 注射器 固定吸管 显微注射仪 (二)将目的基因导入动物细胞 方法2：病毒介导法: 科学家用病毒DNA与目的基因一起构建的载体，去感染受体细胞，使目的基因导入受体细胞内。这种方法比较常见于将目的基因导入动物细胞。 如疫情期间我国陈薇院士团队研发的重组新型冠状病毒疫苗是用腺病毒载体，搭载新冠病毒S基因，进入人体内，使人体产生对S蛋白引发相应的免疫反应。 也可以用病毒DNA与目的基因一起构建的载体，用病毒去感染受体细胞，使目的基因导入受体细胞内。这种方法比较常见于将目的基因导入动物细胞。如用腺病毒载体，搭载新冠病毒S基因，进入人体内，使人体产生对S蛋白的免疫记忆。 (三)将目的基因导入微生物细胞 (1)目的: (2)受体细胞： 方法1：Ca2+处理: 可使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。 大肠杆菌细胞 常用原核细胞（大肠杆菌应用最广泛） 繁殖快 单细胞 遗传物质少 易培养 大肠 杆菌 Ca2+ 表达 载体 Ca2+ 处理法示意图 目的：增加细胞壁的通透性，可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） (三)将目的基因导入微生物细胞 Ca2+ 感受态细胞 吸收 Ca2+处理细胞 感受态细胞 重组表达载体与感受态细胞混合 感受态细胞吸收DNA分子 (3)过程： (三)将目的基因导入微生物细胞 胰腺 提取筛选 胰岛素mRNA 胰岛素cDNA 逆转录 重组 质粒 质粒 导入 大肠杆菌 mRNA 胰岛素原 胰岛素 加工 (4)实例： 用原核生物生产胰岛素 大肠杆菌合成的胰岛素有没有生物活性? 没有 （胰岛素是分泌蛋白，原核生物没有内质网、高尔基体对蛋白质进一步加工。） 注：原核生物作为受体细胞产生的真核生物的蛋白质通常没有生物活性，需要在体外进行再加工。 (三)将目的基因导入微生物细胞 转录 翻译 加工 如果把一个真核生物的基因导入原核细胞中表达，一定会产生原来的蛋白质吗？ 一般不能产生原来的蛋白质 原因： ①原核生物细胞里没有相应的机制来去除内含子； ②原核生物没有真核的蛋白质加工系统（如内质网、高尔基体等） 相应机制剪切内含子 转录出来的序列 真核基因：编码区（外显子+内含子） 前体mRNA 成熟mRNA 多肽链 蛋白质 1.研究人员将两个抗虫基因(T)导入棉花细胞内培育转基因抗虫棉。那么两个抗虫基因在染色体上随机整合有几种情况？ 转两个T基因 普通棉花细胞 有三种情况，如下图所示。 2.若甲、乙、丙三种植株自交， 其后代抗虫与不抗虫的比例为多少？ 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 甲 乙 丙 思考讨论 【小结】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 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 D 针对训练 A.图中Ⅰ是质粒，步骤①需要用到限制酶和DNA连接酶 B.图中Ⅱ是含目的基因的重组质粒，步骤②是将重组质粒导入棉花细胞 C.图中Ⅲ 是农杆菌，通过步骤③将目的基因导入植物细胞 D.剔除培育成功的抗虫棉体内的四环素抗性基因不会影响抗虫基因的表达 2.如图为科学家通过基因工程培育抗虫棉时，从苏云金杆菌中提取抗虫基因“放入”棉花细胞中，与棉花的DNA分子“结合起来”而发挥作用的过程示意图。以下相关说法不正确的是( ) B 针对训练 3.采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的方法正确的是（ ） ①将毒素蛋白注射到棉受精卵中； ②将编码毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中； ③将编码毒素蛋白的DNA序列与质粒重组，导入农杆菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养 ④将编码毒素蛋白的DNA序列与细菌质粒重组，借助花粉管通道进入受精卵。 A.①② B.③④ C.②③ D.①④ B 针对训练 4.科研人员以抗四环素基因为标记基因,通过基因工程的方法让大肠杆菌生产鼠的β-珠蛋白,治疗鼠的镰状细胞贫血。下列相关实验设计中,不合理的是(　　) A.构建的表达载体除了目的基因外,还需要启动子、终止子、复制原点、标记基因 B.用含有四环素的培养基可以筛选出已经导入目的基因的大肠杆菌 C.小鼠的β-珠蛋白基因可以直接转给大肠杆菌进行表达得到 β-珠蛋白 D.用Ca2+处理大肠杆菌后,表达载体易于导入大肠杆菌中 C 针对训练 $