基因工程的一般过程(2)

基因工程的一般过程与技术(2)

学习目标

一、知识与技能

1.简述基因工程基本操作程序，以及各步骤的一般方法、原理。

二、过程与方法

1.通过具体的情境，引导学生在思索和探究中学习新知识。

2.充分利用图片、动画等直观教学手段，结合模拟实验的动手操作，准确理解基因工程

的一般过程。

三、情感、态度与价值观

1.认同基因工程的基本操作程序以及各部骤的一般方法、原理。

课前导学

一、基因工程的一般过程：

（三）转化受体细胞（P20的知识海洋）：将导入受体细胞。

1.显微注射法——主要用于动物基因工程。

在显微镜下，用一根极细的直接将DNA注射到胚胎的内，再把注射过DNA 的胚胎移植到动物体内，使之发育成正常的幼仔。

2.农杆菌介导转化法——主要用于植物基因工程。

农杆菌普遍存在土壤中，能在自然条件下趋化性地感染大多数双子叶植物的部位，并诱导产生冠瘿瘤或发状根。农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后，可将其Ti 质粒或Ri质粒上的T-DNA插入到植物基因组中。因此，人们可以将目的基因插入到经过改造的

区，借助农杆菌的侵染实现外源基因向植物细胞中转移和整合，然后通过

技术，再产生出转基因植株。

3.基因枪介导转化技术——主要用于植物基因工程。

利用基因枪将包裹了带目的基因的DNA溶液的高速微弹直接送入完整的植物组织和细胞中。

4.花粉管通道法——用于植物基因工程。

在授粉后向注射含有目的基因的DNA溶液，利用植物在开花、受精过程中形成的花粉管通道，将外源DNA导入受精卵细胞，并进一步整合到受体细胞的基因组中，随着受精卵的发育而成为转基因的新个体。

1、感受态细胞转化法——用于微生物基因工程。

首先用Ca2+处理细胞，是细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，这种细胞称为感受态细胞。第二步是将重组表达载体DNA分子溶于缓冲溶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。

（四）筛选重组细胞：

1.根据标记基因进行筛选。依据标记基因的______________。

实例：实验中常采用法筛选并鉴定含目的基因的重组细胞。

2.从分子水平筛选：

从核酸水平筛选重组体，主要采用的是法，其基本原理是具有一定同源性的两条核酸单链，在一定条件下按照碱基互补配对原则形成双链。杂交过程是高度特异性的，杂交的双方分别是和（又称核酸探针）。若待测核酸中有能与探针互补的特异DNA片段，用于示踪的放射性同位素标记将指示其所在的位置，表明目的基因已插入染色体DNA中。

从蛋白质水平筛选重组体，主要采用的是法，其基本原理是提取宿主中的表达产物（蛋白质或多肽）作为，以该基因表达产物的作为抗体，通过抗原-抗体反应来检测所表达的蛋白质，并进一步推断目的基因是否存在。

（一）从个体水平筛选：

实例：抗虫实验。Bt抗虫基因导入玉米细胞后，还需进一步实验以确定玉米在生长过程中是否产生能杀死玉米螟的Bt毒素。

（2）实现功能的表达：

方法：培育的受体细胞，在相关条件下进行诱导（如热诱导、化学诱导或冷反应诱导）,使目的基因表达。

结果：使目的基因在新的遗传背景下实现使目的基因表达，分离目的基因的

，获得基因工程产品。

二、基因工程技术的发展

1．转基因植物实例：抗软化番茄

2．转基因动物也得到了迅速发展

质疑探究

5：花粉管通道技术需要通过组织培养技术得到植株吗？

6：作为受体细胞的大肠杆菌是否具有氨苄青霉素抗性基因（amp r）和四环素抗性基因（tet r）？如果有这样的基因，能否成功筛选？步骤⑤如何操作？

7：为什么大肠杆菌菌落能在含氨苄青霉素的琼脂平板上生长就可以说明大肠杆菌含有了amp r?tet r质粒或者amp r?tet s质粒?

8：如果目的基因插入amp r，变成失活的amp s，且不破坏tet r，则上述实验步骤如何修改才能筛选出带有目的基因的重组细胞(请用序号写出实验的步骤顺序)？

9：以抗软化番茄的培育为例，说明基因工程的一般过程；与用大肠杆菌生产目的蛋白的方法步骤有什么区别？

10：转基因动物技术一般采用的受体细胞是什么？

11：将该重组受体细胞培育成动物个体还需要用到哪些生物工程技术？

反馈矫正

1.在基因工程中，科学家常用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞的原因是（）

A.结构简单，操作方便

B.遗传物质含量少

C.繁殖速度快

D.性状稳定，变异少

2.转基因动物转基因时的受体细胞是 ( )

A．受精卵 B．精细胞 C．卵细胞 D．体细胞

3.农杆菌转化法转移目的基因进入受体细胞，目的基因的位置是（）

A.Ti质粒

B.受体细胞染色体上

C.裸露在细胞核中

D.存在细胞质中

4.在基因工程技术中，需要用氯化钙处理的环节是（）

A．目的基因的提取和导入 B.目的基因与载体结合

C．将目的基因导入受体细胞 D.目的基因的监测与表达

5．下面是四种不同质粒的示意图,其中ori为复制必需的序列,amp为氨苄青霉素抗性基因,tet 为四环素抗性基因,箭头表示一种限制性核酸内切酶的酶切位点.若要得到一个能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长的含重组DNA的细胞,应选用的质粒

（）

6．下列有关基因工程技术的叙述，正确的是（）

A.重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体

B.所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列

C.选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快

D.只要目的基因进入受体细胞就能实现表达

7．下图表示一项重要生物技术的关键步骤，X是获得外源基因并能够表达的细胞。下列有关说法不正确的是

A.质粒具有多个标记基因和多个限制酶切点

B.X是能合成胰岛素的细菌细胞

C.基因与运载体的重组只需要DNA连接酶

D.该细菌的性状被定向改造

8.“筛选”是基因工程中重要步骤，下列关于筛选的叙述中不正确的是 ( )

A.重组质粒上的标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因

的细胞筛选出来

B.基因工程中用不同种限制性核酸内切酶切割运载体和目的基因，酶切产物用DNA连接酶连

接，将获得的产物直接导入受体细胞

C.筛选重组微生物细胞常用插入灭活法

D．筛选还可在分子或个体水平上进行

9．利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列各项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是（）

A．棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因 B.大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA C.山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列 D.酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白10．水母发光蛋白由236个氨基酸构成，现已将编码这种蛋白质的基因作为生物转基因的标记，应用于转基因技术中。这种蛋白质的作用是（）

A.促使目的基因顺利导入受体细胞 B．促使目的基因在宿主细胞中进行复制

C.检测目的基因是否导入成功 D．检测目的基因是否成功表达

11.下列关于培育抗软化番茄的叙述中，错误的是（）

A.运载体是质粒

B.受体细胞是番茄细胞

C.目的基因为多聚半乳糖醛酸酶基因

D.目的基因的表达延缓了细胞的软化

迁移创新

10.苏云金杆菌（Bt）能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。下图是转Bt毒素蛋白基因植物的培育过程示意图（amp r为抗氨苄青霉素基因），据图回答下列问题。

（1）将图中①的DNA用HindⅢ、BamHⅠ完全酶切后，反应管中有种DNA片段。（2）图中②表示 HindⅢ与BamHⅠ酶切、DNA连接酶连接的过程，此过程可获得种重组质粒；如果换用Bst l与BamHⅠ酶切，目的基因与质粒连接后可获得种重组质粒。（3）目的基因插入质粒后，不能影响质粒的。

（4）图中③的Ti质粒调控合成的vir蛋白，可以协助带有目的基因的T—DNA导人植物细胞，并防止植物细胞中对T—DNA的降解。

（5）已知转基因植物中毒素蛋白只结合某些昆虫肠上皮细胞表面的特异受体，使细胞膜穿孔，肠细胞裂解，昆虫死亡。而该毒素蛋白对人类的风险相对较小，原因是人类肠上皮细胞。

（6）生产上常将上述转基因作物与非转基因作物混合播种，其目的是降低害虫种群中的

基因频率的增长速率。

基因工程的一般过程与技术(2)

课前导学

一、

（三）：携带目的基因的载体

1.玻璃针、细胞核

2.受伤、T-DNA、细胞核组织培养

2.子房

3.：

（1）插入灭活特异性

（2）核酸杂交、待测的核酸、用放射性同位素标记的已知核酸片段、免疫化学检测、抗原、免疫血清

（3）获得重组DNA分子、表达产物

质疑探究

5：不需要

6：不含有；不能成功筛选（如果受体细胞在此之前具有这两种抗性基因，则无法区分出导入重组质粒的大肠杆菌和未导入重组质粒的大肠杆菌）；从氨苄青霉素平板上选出在四环素平板上不能生长的相同位置的菌落。

7：用作受体细胞的大肠杆菌本身无两种抗性基因，能在含氨苄青霉素的琼脂平板上生长，说明大肠杆菌具有抗性，导入了外源质粒，导入的外源质粒有两种，一种是未重组的amp r?tet r质粒，另一种是重组的amp r?tet s质粒。

8：将步骤④和步骤⑤调换顺序。

9：获得目的基因、制备重组DNA分子、转化受体细胞、筛选重组细胞、实现功能表达；

不同生物，转化受体细胞的方法不同；抗软化番茄的培育过程需将受体细胞通过组织培养技术培养成抗软化番茄的植株。

10：受精卵。原因：①受精卵体积大，容易操作；②全能性高，容易表达。

11：细胞工程、胚胎工程

反馈矫正

1~5：CAACC

6~10:CCBDC

11:C

迁移创新

12:（1）4 （2）2 1 （3）复制（4）DNA水解酶（5）表面无相应的特异性受体（6）抗性