第2節第2課時將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測與鑒定第3章基因工程人教版高中生物選擇性必修3

學習目標1.列舉將目的基因導入植物細胞、動物細胞和微生物細胞的方法。2.列舉檢測與鑒定目的基因在受體細胞中是否穩定維持和表達其遺傳特性的方法。3.能夠用流程圖的形式概括出基因工程的基本操作程序。4.針對人類生產或生活中的某一需求，能運用基因工程技術嘗試設計獲得某一轉基因產品的方案。

情境導入轉基因抗蟲棉目的基因的篩選與獲取基因表達載體的構建將目的基因導入受體細胞目的基因的檢測與鑒定1997年，我國政府首次批準商業化種植轉基因抗蟲棉。到2015年，我國已育成轉基因抗蟲棉新品種100多個，減少農藥用量40萬噸，增收節支社會經濟效益450億元。將目的基因導入受體細胞一目的基因的檢測與鑒定二目錄目的基因進入受體細胞內，并且在受體細胞內維持穩定和表達的過程，稱為轉化。實質：將目的基因整合到受體細胞基因組中。一

將目的基因導入受體細胞一將目的基因導入受體細胞的方法導入植物細胞導入動物細胞導入微生物細胞農桿菌轉化法花粉管通道法顯微注射法Ca2+轉化法（我國科學家獨創）（常用）轉化的概念：感受態細胞Ca2+處理細胞重組基因表達載體與感受態細胞混合感受態細胞吸收重組DNA分子42℃,1min冰上3minCa2＋處理

常用原核生物作為受體細胞，其中以大腸桿菌應用最為廣泛，一般先用Ca2＋處理大腸桿菌細胞，使細胞處于一種能吸收周圍環境中DNA分子的生理狀態，然后再將重組的基因表達載體導入其中。一

將目的基因導入受體細胞一1.導入微生物細胞1操作方法：2過程：將新鮮的從葉片上取下的圓形小片與農桿菌共培養，然后篩選轉化細胞，并再生成植株將花序直接浸沒在含有農桿菌的溶液中一段時間，然后培養植株并獲得種子，再進行篩選、鑒定等導入體細胞導入受精卵將目的基因插入Ti質粒的T-DNA中，通過農桿菌的轉化作用，使目的基因進入植物細胞。一

將目的基因導入受體細胞一2.導入植物細胞農桿菌轉化法1操作方法：分析將目的基因導入受體細胞和目的基因的檢測與鑒定任務1．在用土壤農桿菌轉化法將目的基因導入植物細胞的過程中，一定要將目的基因插入Ti質粒的T－DNA上的原因是什么？大型環狀DNA（可轉移的DNA）農桿菌細胞內含有Ti質粒，當它侵染植物細胞后，能將Ti質粒上的T-DNA（可轉移的DNA）轉移到被侵染的細胞，并且將其整合到該細胞的染色體DNA上。構建表達載體導入植物細胞目的基因插入植物細胞染色體DNA上表達新性狀轉入農桿菌植物組織培養Ti質粒目的基因2過程：一

將目的基因導入受體細胞一2.導入植物細胞第一次拼接

是將目的基因拼接到Ti質粒的T-DNA上；第二次拼接

指被插入目的基因的T-DNA拼接到受體細胞染色體DNA上。第一次導入是將含目的基因的重組Ti質粒導入農桿菌；第二次導入

是指含目的基因的T-DNA導入受體細胞。第一次拼接第二次拼接第一次導入第二次導入一

將目的基因導入受體細胞一2.導入植物細胞兩次拼接和兩次導入：

方法1方法2a.用微量注射器將含目的基因的DNA溶液直接注入子房中b.在植物受粉后的一定時間內，剪去柱頭，將DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借助花粉管通道進入胚囊導入受精卵（我國科學家獨創）適用生物：開花植物花粉管通道法一

將目的基因導入受體細胞一2.導入植物細胞顯微注射法示意圖普通鼠與生長速度加快的轉基因鼠目的基因的表達載體提純取卵（受精卵）顯微注射受精卵發育獲得具有新性狀的動物①個體大，易操作。②受精卵全能性高，易培養成完整個體。一

將目的基因導入受體細胞一3.導入動物細胞顯微注射法1操作方法：2過程：生物種類植物細胞動物細胞微生物細胞常用方法受體細胞轉化過程農桿菌轉化法顯微注射技術Ca+處理法體細胞或受精卵受精卵原核細胞將目的基因插入Ti質粒的T-DNA→農桿菌→導入植物細胞→整合到受體細胞的DNA上→表達將含有目的基因的表達載體提純→取受精卵→顯微注射→受精卵發育→獲得具有新性狀的動物Ca+處理細胞→微生物細胞膜的通透性增加形成感受態細胞→重組質粒與感受態細胞混合→感受態細胞吸收DNA分子將目的基因導入不同細胞的方法一

將目的基因導入受體細胞一小結核心歸納受體細胞的選擇(1)對于植物來說，受體細胞可以是受精卵或體細胞，因為植物細胞具有全能性。(2)對于動物來說，受體細胞一般是受精卵，因為受精卵的全能性高，而高度分化的動物體細胞的全能性受到抑制。(3)大腸桿菌和酵母菌在基因工程中都可以作為受體細胞，但又有所不同。大腸桿菌為原核細胞，而酵母菌為真核細胞(具有多種細胞器)，所以在生產需要加工和分泌的蛋白質時，酵母菌比大腸桿菌有優勢。分析將目的基因導入受體細胞和目的基因的檢測與鑒定任務在含抗生素的選擇培養基上能生長的是導入了載體的細胞，這里的載體可能是基因表達載體，也可能是未插入目的基因的空載體。因此第四步需要對目的基因是否導入進行進一步的檢測。此外，即便在選擇培養基上能生長的細胞中導入的是基因表達載體，但是仍然不知道目的基因插入的位置、方向等是否正確，能否正確表達，因此也需要在轉錄和翻譯以及個體水平上進行檢測和鑒定。2．基因表達載體中已經具備標記基因(如抗生素抗性基因)，對受體細胞進行了篩選，為什么基因工程的第四步還要對目的基因進行檢測和鑒定？

將目的基因導入受體細胞一

目的基因的檢測與鑒定二目錄Bt基因mRNABt抗蟲蛋白抗蟲棉目的

：檢測目的基因進入受體細胞后，是否穩定維持和表達其遺傳特性類型檢測內容方法分子水平的檢測個體生物學水平的鑒定檢測受體細胞的染色體DNA上是否插入了目的基因檢測目的基因是否轉錄出了mRNAPCR等技術檢測目的基因是否翻譯成蛋白質抗原-抗體雜交技術個體是否具有相應性狀抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等一

目的基因的檢測與鑒定二如：檢測棉花的染色體DNA上是否插入了Bt基因或檢測Bt基因——通過PCR等技術檢測轉基因生物提取DNAPCR操作是否擴增出目的基因M：marker；1-陽性質粒；2：原始品系；3-9轉Bt品系；

PCR瓊脂糖凝膠電泳檢測結果電泳操作一

目的基因的檢測與鑒定二1.分子水平的檢測①檢測目的基因是否導入電泳技術在目的基因的檢測和鑒定中的應用思路將受體細胞的所有DNA分子提取出來進行電泳實驗，與marker對比判斷是否含目的基因。非轉基因棉花轉基因抗蟲棉陰性對照一

目的基因的檢測與鑒定二拓展

基因探針是一段帶有檢測標記（熒光或同位素標記），且順序已知的，與目的基因能互補的核酸序列（DNA或RNA）。檢測

將待測DNA與目的基因探針混合，如果發生了核酸雜交，則說明有目的基因一

目的基因的檢測與鑒定二如：檢測Bt基因是否翻譯出mRNA——通過PCR等技術檢測提取棉花細胞mRNA逆轉錄產生DNA對擴增產物進行檢測用與Bt基因相關的引物進行PCR擴增BtM3C0T-9T-2T-51T-5T-23T-11T-20T-21T-34T-1010個PCR陽性棉花植株中，有四株Bt基因發生轉錄②檢測目的基因是否轉錄一

目的基因的檢測與鑒定二1.分子水平的檢測如：檢測Bt基因是否翻譯成Bt抗蟲蛋白——通過抗原-抗體雜交檢測蘇云金芽孢桿菌提取Bt毒蛋白注射小鼠體內抗體標記抗體提取蛋白電泳分離抗原抗體雜交③檢測目的基因是否翻譯一

目的基因的檢測與鑒定二1.分子水平的檢測轉基因生物鑒定方法成功標志抗病毒（菌）植物抗除草劑植物獲取目的基因產物的轉基因生物分析將目的基因導入受體細胞和目的基因的檢測與鑒定任務3．如果目的基因是抗蟲基因，在個體水平上怎么檢測？如果目的基因是耐鹽基因呢？如果目的基因是抗蟲基因，則要進行抗蟲接種實驗。如果目的基因是耐鹽基因，則要用一定濃度的鹽水澆灌。病毒（菌）接種實驗未染病噴灑除草劑正常生長提取細胞產物與天然產品進行功能活性比較功能、活性正常抗性鑒定、活性鑒定等2.個體水平檢測：拓展延伸1．復制水平的檢測(DNA分子雜交技術)(1)原理：堿基互補配對原則。(2)基因探針：用放射性同位素或熒光物質標記的目的基因。拓展延伸1．復制水平的檢測(DNA分子雜交技術)(3)檢測受體細胞是否含目的基因的具體過程：拓展延伸2．表達水平的檢測進行轉錄水平的檢測原理與復制水平的檢測原理相似，只是被檢測的物質不再是轉基因生物基因組DNA，而是轉基因生物細胞內的mRNA；進行翻譯水平的檢測則是利用抗原與抗體特異性結合的原理。跟蹤訓練1.C基因編碼具有高度特異性殺蟲活性的C蛋白，V基因編碼的V蛋白是結構和作用機理不同于C蛋白的殺蟲蛋白。利用C－V融合基因和載體(如圖)，獲得具有高抗蟲性的轉基因玉米。下列敘述錯誤的是

A.此載體中的T－DNA可轉移至植物細胞基因組中B.可采用含卡那霉素的培養基篩選轉基因植株C.可從分子水平、個體水平對轉基因玉米進行檢測與鑒定D.與轉一種抗蟲基因相比，此玉米可延緩害蟲抗性基因頻率增加√可采用含潮霉素的培養基篩選轉基因植株，B錯誤。2.(2023·陜西西安高二調研)科學家將蘇云金桿菌中的Bt抗蟲蛋白基因(抗蟲基因)導入棉花的愈傷組織細胞并進行組織培養獲得棉花植株。經棉鈴蟲飼喂實驗，發現棉花植株并無抗蟲性狀，科學家提取棉花葉片細胞中的有關成分進行了如下操作。下列有關分析錯誤的是

A.提取細胞中的蛋白質，采用抗原—抗體雜交技術進行檢測，若檢測到細胞中無Bt

抗蟲蛋白，則說明抗蟲基因不能表達B.若經A項檢測確定細胞中無Bt抗蟲蛋白，可采用PCR等技術檢測細胞中的RNA，若

測到Bt抗蟲蛋白的mRNA，則說明抗蟲基因能正常轉錄和翻譯C.若經B項檢測確定細胞中無Bt抗蟲蛋白的mRNA，可采用PCR等技術檢測細胞中的

DNA，若能檢測到抗蟲基因，則可能是抗蟲基因反向插入載體中或抗蟲基因不能

正常轉錄D.若經C項檢測確定細胞中無抗蟲基因，則可能是將沒有目的基因的載體DNA分子導

入了受體細胞√跟蹤訓練若經A項檢測確定細胞中無Bt抗蟲蛋白，可采用PCR等技術檢測細胞中的RNA，若能檢測到Bt抗蟲蛋白的mRNA，則可能是抗蟲基因能轉錄，但不能正常翻譯，B錯誤。課堂小結五分鐘查落實【要語必背】1.將目的基因導入植物細胞的方法：農桿菌轉化法、花粉管通道法；將目的基因導入動物細胞的方法：顯微注射技術；將目的基因導入微生物細胞的方法：用Ca2＋處理細胞，使細胞處于一種能吸收周圍環境中DNA分子的生理狀態。2.對于植物來說，受體細胞可以是受精卵或體細胞，因為植物細胞具有全能性。對于動物來說，受體細胞一般是受精卵，因為受精卵的全能性高，而高度分化的動物體細胞的全能性受到抑制。3.目的基因的檢測與鑒定：首先是分子水平的檢測，包括通過PCR等技術檢測受體細胞的染色體DNA上是否插入了目的基因或檢測目的基因是否轉錄出了mRNA；從轉基因個體中提取蛋白質，用相應的抗體進行抗原—抗體雜交，檢測目的基因是否翻譯成蛋白質等。其次，還需要進行個體生物學水平的鑒定。例如，通過采摘抗蟲棉的葉片飼喂棉鈴蟲來確定Bt基因是否賦予了棉花抗蟲特性以及抗性的程度。【長句表達】1.轉化：

。2.農桿菌侵染植物細胞時，可將外源基因遞送到植物細胞中的原因：_________________________________________________________________________________________。3.若目的基因的表達產物是某種特定的蛋白質，檢測目的基因在子代轉基因小鼠中是否成功表達，常用的分子檢測方法是

，檢測的基本思路：_____________________________________________________________________________________________________________