人教版 (2019)选择性必修3第2节 基因工程的基本操作程序教学课件ppt

这是一份人教版 (2019)选择性必修3第2节 基因工程的基本操作程序教学课件ppt，共37页。PPT课件主要包含了基因表达载体，受体细胞，微生物，2操作方法，方法1花粉管通道法，1实例，A子房注射，B花柱滴加，萌发的花粉管，卵细胞等内容，欢迎下载使用。

基因工程的基本操作程序
目的基因的筛选与获取（前提）
基因表达载体的构建（核心）
将目的基因导入受体细胞（关键）
目的基因的检测与鉴定（保障）
第三步、将目的基因导入受体细胞
将目的基因导入不同受体细胞的方法有何不同？
(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；
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”
花粉管通道法导入外源DNA
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。
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。
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。
是指目的基因 受体细胞内，并在受体细胞内＿＿＿＿＿＿的过程。
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。
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
插入Ti质粒的 中，形成 。
导入 ,
目的基因插入植物细胞的 上
目的基因在植物细胞中 。
含目的基因的重组Ti质粒
含重组Ti质粒的农杆菌
将目的基因插入染色体DNA中
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。
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。
a.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。b.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。
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？
有三种情况，如右图所示。
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
(二)将目的基因导入动物细胞
构建基因表达载体并提纯
①个体大，易操作。②受精卵全能性高，易培养成完整个体。
科学家用病毒DNA与目的基因一起构建的载体，去感染受体动物细胞，也能使目的基因导入动物细胞内。
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。
在基因工程操作中，常用 作为受体细胞，其中以 最广泛。
(三)将目的基因导入微生物细胞
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。
繁殖快，单细胞，遗传物质较少、易培养。
(3)原核细胞作为受体细胞的优点：
重组表达载体与感受态细胞混合
感受态细胞吸收DNA分子
（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。）
大肠杆菌合成的胰岛素有没有生物活性?
【小结】目的基因导入受体细胞方法比较
花粉管通道法农杆菌转化法
目的基因插入Ti质粒的T­DNA上→导入植物细胞→整合到受体细胞的染色体DNA中→表达
目的基因表达载体提纯→取卵（受精卵）→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物
Ca2＋处理细胞→能吸收周围环境中DNA分子的生理状态细胞→重组的基因表达载体导入细胞中
按前面三个步骤进行了操作，是否可以确定目的基因进入了受体细胞并能维持稳定？是否可以确定目的基因一定能够进行表达？是否可以确定得到了新的性状？
第四步、目的基因的检测与鉴定
目的基因进入受体细胞后，是否稳定维持和表达其遗传特性。
(1)分子水平的检测：
(2)个体生物学水平鉴定：
③检测目的基因是否翻译成蛋白质
抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等
②检测目的基因是否转录出了mRNA
①检测转基因生物染色体DNA 上是否插入了目的基因
①检测转基因生物染色体DNA上是否插入了目的基因
通过PCR扩增技术或DNA分子杂交技术
a.首先取出转基因生物的基因组DNA；
b.将含目的基因的DNA片段用放射性同位素等作标记，以此做探针；
c.使探针和转基因生物的基因组DNA杂交，若显示出杂交带，表明目的基因已插入染色体DNA中。
1.检测转基因生物染色体DNA上是否插入了目的基因
B.DNA分子杂交技术
是一段带有检测标记（荧光或同位素标记），且顺序已知的，与目的基因能互补的核酸序列（DNA或RNA）。应是单链，若为双链，必须先行变性处理成单链。
通过PCR扩增技术或分子杂交技术
2.检测目的基因是否转录出了mRNA
用上述探针和转基因生物的mRNA杂交,若出现杂交带，表明目的基因转录出了mRNA。
3.检测目的基因是否翻译成蛋白质
提取转基因植物的蛋白质+相应抗体 → 是否出现杂交带
在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素等作标记，以此作为探针，使探针与基因组DNA或mRNA杂交，若出现杂交带，则目的基因插入成功或转录出相应的mRNA。
2.个体生物学水平的鉴定
对转基因生物进行抗虫、抗病接种实验，检测是否具有抗性以及抗性强度等。
基因工程产品与天然产品的功能活性比较
如：胰岛素注射到糖尿病模型小鼠
饲喂害虫（抗虫接种实验）
病毒（菌）感染（抗病接种实验）
提取细胞产物与天然产品进行功能活性比较
目的基因的检测与鉴定方法小结
PCR扩增DNA分子杂交技术
PCR扩增分子杂交技术
比较基因工程产品与天然产品的功能活性
1.在实际种植过程中，棉铃虫是否对转Bt基因的抗虫棉产生了严重的抗性？证据是什么？
科研人员对长江流域种植的转基因抗虫棉进行了监测，2011年的数据显示，大部分转基因抗虫棉品种的抗虫性属于中抗及高抗水平；2013年的数据表明，如果棉田周围存在大量天然庇护所，靶标害虫棉铃虫、红铃虫等并未对转Bt基因的抗虫棉产生明显抗性。在我国、澳大利亚、印度等国的多个实验室中，通过毒素的连续抗性筛选，已经培育出多个高抗水平的转基因抗虫棉品种。
2.科研工作者在没有发现棉铃虫出现抗性之前，就应该想办法应对。他们想出的延缓棉铃虫对Bt抗虫蛋白产生抗性的措施有哪些？这些措施的原理是什么？有效吗？
科研人员想出的延缓棉铃虫对Bt抗虫蛋白产生抗性的措施有很多，主要可以分为以下几个方面。
(1)基因策略。该策略是在分子水平上提高转基因抗虫棉的抗虫性和抗虫持久性。包括在棉花中转入多个杀虫基因、构建组织特异性表达的启动子、提高杀虫基因的表达量等。例如，最早种植的抗虫棉中只转入了一种Bt基因，抗性比较单一；现在经常将两种或两种以上的Bt基因(如CrylAa和CrylAc基因)同时转入棉花细胞，这样既可以提高杀虫活性，又可以延缓害虫抗性的产生和发展，还可以通过不同基因间的互补作用扩大抗虫范围。
(2)田间策略。这是在种植时采取的措施，如提供庇护所、与其他作物轮作或套种等。例如，在澳大利亚和美国等地普遍采取的措施是在转基因棉田中，总面积的4%种植不使用任何杀虫剂的非转基因棉花，或在转基因棉田周围种植20%～30%面积的可使用化学杀虫剂的非转基因棉花；在印度，一些地区要求，在转基因棉田周围至少种植5行或者20%面积的非转基因棉花。我国除新疆棉区及大型农场需设计专门的庇护所外，其他棉区如长江、黄河流域棉区多采用多种作物混作的耕作制度(如将转基因抗虫棉与番茄、向日葵、高梁、玉米、辣椒等棉铃虫寄主作物混作)，这些作物可以构成天然的庇护所，一般无须种植非转基因棉花作为庇护所。这样做的原理是为少部分害虫提供一个正常的取食环境，始终保持一定的敏感目标害虫种群。这样，即使目标害虫对转基因抗虫棉产生了抗性，但是因为其与敏感目标害虫交配，后代抗性基因会发生分离，所以抗性目标害虫的种群也不至于迅速增加。