生物 第一章 基因工程 第一節(jié) 基因工程概述 第3課時(shí) 導(dǎo)入、檢測(cè)和鑒定目的基因同步備課 浙科版選修3

《生物 第一章 基因工程 第一節(jié) 基因工程概述 第3課時(shí) 導(dǎo)入、檢測(cè)和鑒定目的基因同步備課 浙科版選修3》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《生物 第一章 基因工程 第一節(jié) 基因工程概述 第3課時(shí) 導(dǎo)入、檢測(cè)和鑒定目的基因同步備課 浙科版選修3（40頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第3課時(shí)導(dǎo)入、檢測(cè)和鑒定目的基因第一章第一節(jié)基因工程概述學(xué)習(xí)導(dǎo)航1.理解目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法。2.掌握檢測(cè)與鑒定目的基因的方法。重難點(diǎn)擊1.目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法。2.檢測(cè)和鑒定目的基因的方法。課堂導(dǎo)入方式一方式一通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，我們了解了基因工程中目的基因的獲取及基因表達(dá)載體的構(gòu)建。在目的基因與載體連接成重組DNA分子以后，下面的重要工作主要是將其導(dǎo)入受體細(xì)胞進(jìn)行擴(kuò)增和篩選，獲得大量的重組DNA分子，這就是外源基因的無(wú)性繁殖，即克隆(cloning)。由于外源基因與載體構(gòu)成的重組DNA分子性質(zhì)不同、宿主細(xì)胞不同，將重組DNA導(dǎo)入宿主細(xì)胞的具體方法也不相同。方式二方式二目的基因?qū)胧?/p>

2、體細(xì)胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性，只有通過(guò)檢測(cè)和鑒定才能知道。這是基因工程的第四步工作。以上步驟完成后，在全部的受體細(xì)胞中，真正能夠攝入重組DNA分子的受體細(xì)胞是很少的。因此，必須通過(guò)一定的手段對(duì)受體細(xì)胞中是否導(dǎo)入了目的基因進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)的方法有很多種，例如，大腸桿菌的某種質(zhì)粒具有青霉素抗性基因，當(dāng)這種質(zhì)粒與外源DNA組合在一起形成重組質(zhì)粒，并被轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞后，就可以根據(jù)受體細(xì)胞是否具有青霉素抗性來(lái)判斷受體細(xì)胞是否獲得了目的基因。重組DNA分子進(jìn)入受體細(xì)胞后，受體細(xì)胞必須表現(xiàn)出特定的性狀，才能說(shuō)明目的基因完成了表達(dá)過(guò)程。一、導(dǎo)入目的基因內(nèi)容索引當(dāng)堂檢測(cè)二、檢測(cè)和鑒定目的基因一、導(dǎo)入目

3、的基因受體細(xì)胞植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞微生物細(xì)胞常用方法_法 法 法過(guò)程將目的基因插入Ti質(zhì)粒的 上農(nóng)桿菌導(dǎo)入植物細(xì)胞整合到受體細(xì)胞染色體的 上表達(dá)將含有目的基因的表達(dá)載體提純?nèi)÷?受精卵) 受精卵發(fā)育獲得具有新性狀的動(dòng)物Ca2處理細(xì)胞_ 細(xì)胞重組的基因表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合感受態(tài)細(xì)胞吸收_基礎(chǔ)梳理將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法和過(guò)程將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法和過(guò)程DNATDNA感受顯微注射態(tài)DNA分子農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化感受態(tài)細(xì)胞顯微注射問(wèn)題探究1.農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的分析(1)將基因表達(dá)載體導(dǎo)入農(nóng)桿菌細(xì)胞時(shí)，應(yīng)怎樣處理農(nóng)桿菌細(xì)胞？ 答案答案答案基因表達(dá)載體(重組質(zhì)粒)導(dǎo)入農(nóng)桿菌細(xì)胞時(shí)，要用Ca2處理農(nóng)桿菌細(xì)胞，

4、使其處于感受態(tài)，利于重組質(zhì)粒的導(dǎo)入。(2)在用土壤農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的過(guò)程中，為什么一定要將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的TDNA上？答案答案答案農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的TDNA(可轉(zhuǎn)移的DNA)可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并且整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上。2.植物基因工程常用的受體細(xì)胞為什么可以是體細(xì)胞，而動(dòng)物基因工程一般只用受精卵？3.為什么微生物細(xì)胞適合作為基因工程的受體細(xì)胞？ 答案答案答案植物體細(xì)胞的全能性較高，可經(jīng)植物組織培養(yǎng)過(guò)程形成完整植物體，因此受體細(xì)胞可以是體細(xì)胞；動(dòng)物體細(xì)胞的全能性受到嚴(yán)格限制，因此動(dòng)物基因工程中的受體細(xì)胞一般只用受精卵。答案答案微生物細(xì)胞具有繁殖快、多為單細(xì)

5、胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少的優(yōu)點(diǎn)。拓展應(yīng)用1.農(nóng)桿菌是一種在土壤中生活的微生物，能在自然條件下感染植物，因而在植物基因工程中得到了廣泛的運(yùn)用。如圖為農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的示意圖，試回答下列問(wèn)題：解析解析一般農(nóng)桿菌不能感染的植物是單子葉植物，可感染雙子葉植物和裸子植物。利用其感染性，可實(shí)現(xiàn)目的基因?qū)胫参锛?xì)胞。真正可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上的是農(nóng)桿菌TDNA片段，因此目的基因必須插入到該部位才能成功。(1)一般情況下農(nóng)桿菌不能感染的植物是_，利用農(nóng)桿菌自然條件下感染植物的特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)_。具體原理是在農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒上存在TDNA片段，它具有可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞_上的特點(diǎn)，因此

6、只要將攜帶外源基因的DNA片段插入到_(部位)即可。答案解析單子葉植物將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞染色體的DNATDNA片段(內(nèi)部)解析解析根據(jù)TDNA這一轉(zhuǎn)移特點(diǎn)，可以推測(cè)該DNA片段能控制合成DNA連接酶、限制酶以實(shí)現(xiàn)與雙子葉植物細(xì)胞染色體DNA的整合。(2)根據(jù)TDNA這一轉(zhuǎn)移特點(diǎn)，推測(cè)該DNA片段上可能含有控制_酶合成的基因。答案解析DNA連接酶、限制解析解析植物細(xì)胞受傷后可產(chǎn)生酚類(lèi)物質(zhì)，促進(jìn)農(nóng)桿菌向植物細(xì)胞轉(zhuǎn)移。(3)圖中c過(guò)程中，能促進(jìn)農(nóng)桿菌向植物細(xì)胞轉(zhuǎn)移的物質(zhì)是_類(lèi)化合物。答案解析酚解析解析植物基因工程中除了農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法之外，還有基因槍法和花粉管通道法等。(4)植物基因工程中除了農(nóng)桿菌

7、轉(zhuǎn)化法之外，還可采取_ (至少寫(xiě)出兩種)。答案解析基因槍法、花粉管通道法一題多變一題多變判斷正誤：(1)獲得上述轉(zhuǎn)基因植物的核心步驟是a()(2)用含有重組Ti質(zhì)粒的土壤農(nóng)桿菌去感染植物細(xì)胞，從而把目的基因?qū)胫参锛?xì)胞，在這個(gè)過(guò)程中所有細(xì)胞都導(dǎo)入了目的基因()(3)在過(guò)程a中只需要DNA連接酶參與()(4)用含有重組Ti質(zhì)粒的土壤農(nóng)桿菌去感染植物細(xì)胞，要經(jīng)過(guò)植物組織培養(yǎng)才能獲得表現(xiàn)出新性狀的植物()(5)因病毒能夠侵染正常細(xì)胞，有的病毒還能將自己的核酸整合到宿主細(xì)胞的染色體上，所以動(dòng)植物病毒也可作為基因工程的載體()答案易錯(cuò)點(diǎn)撥易錯(cuò)點(diǎn)撥農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中兩次拼接、兩次導(dǎo)入的辨析農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中兩次拼

8、接、兩次導(dǎo)入的辨析第一次拼接是將目的基因拼接到Ti質(zhì)粒的TDNA的中間部位，第二次拼接(非人工操作)指被插入目的基因的TDNA拼接到受體細(xì)胞染色體的DNA上；第一次導(dǎo)入是將含目的基因的Ti質(zhì)粒重新導(dǎo)入農(nóng)桿菌，第二次導(dǎo)入(非人工操作)是指含目的基因的TDNA導(dǎo)入受體細(xì)胞。解析解析不同受體細(xì)胞導(dǎo)入目的基因的方法不同，每種方法都有利弊。目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，該方法比較經(jīng)濟(jì)和有效；目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞常用的方法是顯微注射法；目的基因?qū)氪竽c桿菌細(xì)胞最常用的轉(zhuǎn)化方法就是用鈣離子處理細(xì)胞，使細(xì)胞的生理狀態(tài)發(fā)生改變，完成轉(zhuǎn)化。2.下列關(guān)于目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的描述，不正確的是A.基因

9、槍法導(dǎo)入植物體細(xì)胞的方法比較經(jīng)濟(jì)和有效B.顯微注射技術(shù)是轉(zhuǎn)基因動(dòng)物中采用最多的方法C.大腸桿菌最常用的轉(zhuǎn)化方法，是使細(xì)胞的生理狀態(tài)發(fā)生改變D.農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法是將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞最常用的方法答案解析二、檢測(cè)和鑒定目的基因目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性，只有通過(guò)檢測(cè)和鑒定才能知道?；A(chǔ)梳理1.DNA水平檢測(cè)：水平檢測(cè)：采用 。主要做法是用 標(biāo)記的已知DNA片段作 檢測(cè)受體細(xì)胞。如果能發(fā)生特異性結(jié)合，說(shuō)明目的基因已經(jīng)插入轉(zhuǎn)基因生物 中。放射性同位素DNA分子雜交法基因探針染色體的DNA2.RNA水平檢測(cè)：水平檢測(cè)：采用 技術(shù)。用已標(biāo)記的 作為探針與待測(cè)生物體內(nèi)提取的 分子

10、雜交，觀察是否出現(xiàn)雜交帶。3.蛋白質(zhì)水平檢測(cè)：蛋白質(zhì)水平檢測(cè)：采用 法。從待測(cè)轉(zhuǎn)基因生物中提取 ， 用相應(yīng)的 進(jìn)行雜交，若有雜交帶出現(xiàn)，表明目的基因已經(jīng)表達(dá)了。4.個(gè)體水平檢測(cè)：個(gè)體水平檢測(cè)：對(duì)個(gè)體的 進(jìn)行檢測(cè)。目的基因分子雜交mRNA抗原抗體雜交蛋白質(zhì)抗體生物學(xué)特定性狀問(wèn)題探究1.觀察目的基因的檢測(cè)示意圖(如下圖所示)，回答下列問(wèn)題：(1)檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，采用DNA分子雜交技術(shù)。這種技術(shù)的主要做法是什么？答案答案主要做法是用標(biāo)記了放射性同位素的目的DNA片段作為探針，檢測(cè)受體細(xì)胞的DNA中有無(wú)目的基因。顯示出雜交帶，說(shuō)明目的基因已經(jīng)插入染色體DNA中。答案(

11、2)DNA分子雜交的原理是什么？除了用于目的基因的檢測(cè)與鑒定以外，試舉例說(shuō)明還有哪些應(yīng)用？ 答案答案堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。還可用于親子鑒定、刑事偵察、生物親緣關(guān)系確定等。答案(3)檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，采用分子雜交技術(shù)，這種技術(shù)與DNA分子雜交技術(shù)有何異同？答案答案相同之處是都采用分子雜交技術(shù)，不同之處是從轉(zhuǎn)基因生物中提取的是mRNA，同樣用標(biāo)記的目的基因作探針，與mRNA雜交，如果顯示出雜交帶，則表明目的基因轉(zhuǎn)錄出了mRNA。答案(4)檢測(cè)目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)的方法是什么？其原理是什么？答案答案抗原抗體雜交法。原理是抗原能與相應(yīng)抗體特異性結(jié)合。2.檢測(cè)棉花中導(dǎo)入的抗蟲(chóng)基因是否表達(dá)

12、的最簡(jiǎn)便的方法是什么？答案答案用葉片飼養(yǎng)棉鈴蟲(chóng)，觀察棉鈴蟲(chóng)是否死亡。答案關(guān)于不同分子檢測(cè)的原理、場(chǎng)所、探針的異同(1)原理：轉(zhuǎn)錄水平的檢測(cè)原理與復(fù)制水平的檢測(cè)原理是相似的，只是被檢測(cè)的物質(zhì)不再是轉(zhuǎn)基因生物的基因組DNA，而是轉(zhuǎn)基因生物細(xì)胞內(nèi)的mRNA；翻譯水平的檢測(cè)，則是利用抗原與抗體特異性結(jié)合的原理。(2)場(chǎng)所：不論是復(fù)制水平、轉(zhuǎn)錄水平還是翻譯水平的檢測(cè)，都是在體外進(jìn)行的。(3)探針：在DNA分子、mRNA分子上檢測(cè)目的基因是否插入、目的基因是否轉(zhuǎn)錄時(shí)，用的探針都是放射性同位素等標(biāo)記的含有目的基因的DNA片段。歸納歸納總結(jié)總結(jié)拓展應(yīng)用3.目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特

13、性，只有通過(guò)鑒定和檢測(cè)才能知道。下列屬于目的基因檢測(cè)和鑒定的是檢測(cè)受體細(xì)胞的染色體上是否有目的基因檢測(cè)受體細(xì)胞是否有致病基因檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA檢測(cè)目的基因是否翻譯出了蛋白質(zhì)A.B.C. D.答案4.判斷正誤(1)如果檢測(cè)出標(biāo)記基因表達(dá)的性狀，說(shuō)明載體已導(dǎo)入受體細(xì)胞()(2)檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)是目的基因能否在真核生物中穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵()(3)DNA探針用來(lái)檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入()(4)鑒定轉(zhuǎn)化的基因是否成功表達(dá)，在分子水平上可應(yīng)用的方法是抗原抗體雜交()答案題后歸納題后歸納目的基因的檢測(cè)與鑒定的方法匯總目的基因的檢測(cè)與鑒定的方法匯總_分子雜交技術(shù)_雜交導(dǎo)入植物細(xì)胞導(dǎo)入動(dòng)物

14、細(xì)胞導(dǎo)入微生物細(xì)胞分子水平檢測(cè)_目的基因課堂小結(jié)檢測(cè)和鑒定DNA分子雜交法基因工程的基本操作程序獲取目的基因構(gòu)建基因表達(dá)載體導(dǎo)入目的基因_水平的鑒定抗原抗體個(gè)體當(dāng)堂檢測(cè)1.將目的基因?qū)胗衩浊o尖分生區(qū)細(xì)胞和小鼠受精卵，應(yīng)分別采用的方法是A.顯微注射法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法B.基因槍法花粉管通道法C.農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射法D.基因槍法顯微注射法23451解析解析玉米是單子葉植物，對(duì)單子葉植物來(lái)說(shuō)，常用的方法是基因槍法；對(duì)于動(dòng)物細(xì)胞來(lái)說(shuō)，常用的方法是顯微注射法。答案解析2.下圖表示一項(xiàng)重要生物技術(shù)的關(guān)鍵步驟，X是獲得外源基因并能夠表達(dá)的細(xì)胞。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是A.X是能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞B.質(zhì)粒是細(xì)胞

15、核或擬核外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNAC.目的基因與質(zhì)粒的重組只需要DNA連接酶D.該細(xì)菌的性狀被定向改造 答案23415解析23415解析解析分析題意和圖示可知：重組質(zhì)粒導(dǎo)入的是細(xì)菌細(xì)胞，所以X是能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞，A正確。質(zhì)粒是一種常用載體，是在細(xì)胞核或擬核外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA，B正確?；蚺c載體的重組需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶，C錯(cuò)誤。基因工程的特點(diǎn)是能夠定向改造生物的性狀，D正確。234153.下列關(guān)于基因表達(dá)載體導(dǎo)入微生物細(xì)胞的敘述中，不正確的是A.常用原核生物作為受體細(xì)胞，是因?yàn)樵松锓敝晨?，且多為單?xì)胞， 遺傳物質(zhì)相對(duì)較少B.受體細(xì)胞所處的一種能吸收周?chē)h(huán)境中

16、DNA分子的生理狀態(tài)稱(chēng)為感受態(tài)C.感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子需要適宜的溫度和酸堿度D.感受態(tài)細(xì)胞吸收重組表達(dá)載體DNA分子的液體只要調(diào)節(jié)為適宜的pH即 可，沒(méi)必要用緩沖液答案解析解析解析將基因表達(dá)載體導(dǎo)入微生物細(xì)胞時(shí)，需在一定條件(如適宜的溫度、pH等)下，將基因表達(dá)載體和感受態(tài)的微生物細(xì)胞混合培養(yǎng)，在培養(yǎng)過(guò)程中，可能會(huì)影響pH的變化，因此要加入緩沖液，以保持適宜的pH。4.檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體DNA上是否插入了目的基因的常用方法是A.DNA分子雜交技術(shù)B.熒光分子標(biāo)記技術(shù)C.放射性同位素標(biāo)記技術(shù)D.顯微注射技術(shù)2341答案5解析解析檢測(cè)目的基因常采用DNA分子雜交技術(shù)，即在含有目的基因的DNA

17、片段上用放射性同位素進(jìn)行標(biāo)記，以此作為基因探針，并使基因探針與基因組DNA雜交，若顯示出雜交帶，則表明目的基因已插入染色體DNA中。解析5.1957年，生物學(xué)家了解到，病毒感染的細(xì)胞能產(chǎn)生一種因子，這種因子能作用于其他細(xì)胞，干擾病毒的復(fù)制，故將其命名為干擾素；從1987年開(kāi)始，用基因工程方法生產(chǎn)的干擾素進(jìn)入了工業(yè)化生產(chǎn)，并且大量投放市場(chǎng)。(1)若已知干擾素的氨基酸序列，則獲取目的基因的較簡(jiǎn)單方法是_；目的基因還可以從_文庫(kù)中獲取，而從cDNA文庫(kù)中不一定能得到，原因是_。23415人工合成法基因組答案 cDNA是由生物發(fā)育的某個(gè)時(shí)期的mRNA逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的(其他合理答案也可)解析23415解析解

18、析若已知干擾素的氨基酸序列，則可以通過(guò)人工合成的方法獲得目的基因；cDNA文庫(kù)是部分基因文庫(kù)，因?yàn)閏DNA是由生物發(fā)育的某個(gè)時(shí)期的mRNA逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的，所以cDNA文庫(kù)中不一定有目的基因，最好從基因組文庫(kù)中獲取。解析解析檢測(cè)目的基因使用DNA分子雜交法；檢測(cè)蛋白質(zhì)采用的是抗原抗體雜交技術(shù)。(3)轉(zhuǎn)基因技術(shù)是否成功，需要對(duì)受體細(xì)胞進(jìn)行分子水平的檢測(cè)，首先是檢測(cè)受體細(xì)胞_上是否插入了目的基因，這是目的基因能否在真核生物中穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵。檢測(cè)方法是采用_。最后還要檢測(cè)目的基因是否翻譯成了相應(yīng)的蛋白質(zhì)，利用的技術(shù)是_。染色體的DNADNA分子雜交法答案23415抗原抗體雜交技術(shù)解析(2)用限制酶處理質(zhì)粒和目的基因后，用_酶處理，可形成基因表達(dá)載體，該載體的化學(xué)本質(zhì)是_。DNA連接DNA解析解析用限制酶處理載體和目的基因后，將目的基因與載體連接，需要使用DNA連接酶處理，基因與載體的化學(xué)本質(zhì)是相同的，都是DNA。