新教材高中生物選擇性必修3課件：3 2 2 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞和目的基因的檢測與鑒定人教版

第2課時將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞和目的基因的檢測與鑒定將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞自主梳理用微量注射器子房柱頭花粉管通道單子葉植物T-DNA染色體DNAT-DNA圓形小片轉(zhuǎn)化細(xì)胞農(nóng)桿菌提醒：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中的兩次拼接、兩次導(dǎo)入(1)兩次拼接：第一次拼接是將目的基因拼接到Ti質(zhì)粒的T-DNA上；第二次拼接(非人工操作)指被插入目的基因的T-DNA拼接到受體細(xì)胞染色體的DNA上。(2)兩次導(dǎo)入：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T-DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞。(1)花粉管通道法是我國科學(xué)家獨(dú)創(chuàng)的一種方法，主要適用于雙子葉植物和裸子植物。()提示：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法主要適用于雙子葉植物和裸子植物。(2)農(nóng)桿菌侵入植物細(xì)胞后，其Ti質(zhì)粒上的T－DNA能轉(zhuǎn)移到被侵染的細(xì)胞，并且整合到該細(xì)胞的染色體DNA上。()×√(3)培育轉(zhuǎn)基因動物時，常選擇受精卵作為受體細(xì)胞，利用顯微注射法將目的基因直接注入受精卵中。()(4)將目的基因?qū)朐思?xì)胞時，通常用大腸桿菌作為受體細(xì)胞，并需要用Ca2＋處理大腸桿菌，使其處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的狀態(tài)。()√√[典型例題]

(2020·黑龍江哈爾濱三中高二期末)下列關(guān)于目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法中，不正確的是(

) A.我國利用花粉管通道法培育了轉(zhuǎn)基因抗蟲棉 B.用Ca2＋處理大腸桿菌，使之成為感受態(tài)細(xì)胞 C.將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞最常用、最有效的方法是顯微注射法 D.利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法培育大多單子葉轉(zhuǎn)基因植物解析目前我國的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉是利用花粉管通道法培育的，A正確；為使大腸桿菌易吸收DNA分子，應(yīng)先用氯化鈣溶液進(jìn)行處理，使大腸桿菌處于易于吸收周圍環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)，B正確；顯微注射技術(shù)是將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞最為有效的一種方法，C正確；農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法可將目的基因?qū)腚p子葉植物細(xì)胞，D錯誤。答案

D[變式訓(xùn)練]

(2020·鄭州一中高二期末)下列關(guān)于農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法的敘述，錯誤的是(

) A.農(nóng)桿菌是一種生活在土壤中的微生物，能在自然情況下侵染雙子葉植物和裸子植物 B.可以將新鮮的從葉片上取下的圓形小片與農(nóng)桿菌共同培養(yǎng)，然后篩選轉(zhuǎn)化細(xì)胞，并再生成植株 C.可以將花序直接浸沒在含有農(nóng)桿菌的溶液中一段時間，然后培養(yǎng)植物并獲得種子，再進(jìn)行篩選鑒定 D.由于農(nóng)桿菌自然狀態(tài)下對大多數(shù)單子葉植物沒有侵染能力，所以不可能利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化玉米、水稻等單子葉植物細(xì)胞解析隨著轉(zhuǎn)化方法的突破，用農(nóng)桿菌侵染水稻、玉米等多種單子葉植物也取得了成功，D錯誤。答案

D聯(lián)想質(zhì)疑★顯微注射法★花粉管通道法1.將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞，通常有哪些方法？

提示：花粉管通道法和農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。2.將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞時，受體細(xì)胞通常選擇什么細(xì)胞？采用何種方法導(dǎo)入？

提示：動物受精卵，顯微注射法。目的基因的檢測與鑒定自主梳理PCRmRNA抗原—抗體雜交(1)常使用PCR等技術(shù)，從分子水平上檢測棉花的染色體DNA上是否插入了Bt基因或Bt基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA。()(2)從分子水平上檢測目的基因是否翻譯出相關(guān)蛋白質(zhì)的方法之一是利用抗原—抗體雜交技術(shù)。()(3)可以通過鹽堿地栽培試驗從細(xì)胞水平上檢測轉(zhuǎn)基因抗鹽堿作物是否具有抗鹽堿的特性以及抗鹽堿的程度。()提示：作物抗鹽堿栽培試驗屬于個體生物學(xué)水平?！獭獭羀典型例題]

(2020·大名縣第一中學(xué)高二期末)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，只有通過鑒定和檢測才能知道。下列屬于目的基因檢測和鑒定關(guān)鍵步驟的是(

) A.檢測受體細(xì)胞是否有目的基因

B.檢測受體細(xì)胞是否有致病基因 C.檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄mRNA D.檢測目的基因是否翻譯蛋白質(zhì)解析檢測受體細(xì)胞中是否有目的基因是鑒定和檢測的第一步，但即便受體細(xì)胞中存在目的基因，不能說明目的基因一定會穩(wěn)定遺傳并表達(dá)，A錯誤；目的基因不一定是致病基因，B錯誤；檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄mRNA，但能否翻譯成相應(yīng)的所需蛋白質(zhì)卻不一定，所以該步不是最關(guān)鍵的步驟，C錯誤；檢測目的基因是否翻譯蛋白質(zhì)是檢測目的基因是否表達(dá)的最后步驟，如果存在該蛋白質(zhì)，說明目的基因能在受體細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定存在并能表達(dá)，D正確。答案

D[變式訓(xùn)練]

(2020·漯河四高高二期末)PCR在生物學(xué)實驗中具有非常廣泛的用途，下列不屬于PCR的應(yīng)用范疇的是(

) A.擴(kuò)增和篩選目的基因 B.檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞 C.檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA D.檢測目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)

解析檢測目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)，常使用抗原—抗體雜交的方法，D錯誤。

答案

D聯(lián)想質(zhì)疑★轉(zhuǎn)Bt抗蟲玉米1.目的基因已經(jīng)插入受體細(xì)胞的染色體DNA上，為什么還要進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯水平的檢測？

提示：插入的目的基因不一定會表達(dá)。2.從目的基因表達(dá)的角度上看，目的基因的檢測與鑒定主要包括哪些步驟？檢測的技術(shù)手段分別是什么？

提示：①檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA：PCR等技術(shù)；②檢測目的基因是否翻譯出特定的蛋白質(zhì)：抗原—抗體雜交技術(shù)。DNA片段的擴(kuò)增及電泳鑒定自主梳理解聚1.DNA片段的擴(kuò)增結(jié)合30微量移液器微量離心管離心機(jī)反應(yīng)液2.PCR擴(kuò)增產(chǎn)物的電泳鑒定瓊脂糖凝膠電泳凝膠的濃度DNA分子的大小和構(gòu)象紫外燈瓊脂糖核酸染料加樣孔電泳緩沖液加樣孔指示分子大小的標(biāo)準(zhǔn)參照物指示劑紫外燈(1)利用PCR擴(kuò)增DNA片段時，在第一輪循環(huán)的變性之前，通常要用94℃的高溫處理反應(yīng)液5min進(jìn)行預(yù)變性。()(2)PCR中離心的目的是讓反應(yīng)組分在離心管中分層分布。()提示：PCR中離心的目的是讓反應(yīng)組分集中分布在離心管的底部。(3)電泳鑒定PCR產(chǎn)物時，應(yīng)在每個加樣孔中加入等量的PCR產(chǎn)物與凝膠載樣緩沖液的混合液。()提示：電泳鑒定PCR產(chǎn)物時，應(yīng)在一個加樣孔中加入分子大小的標(biāo)準(zhǔn)參照物，其他加樣孔中加入等量的PCR產(chǎn)物與凝膠載樣緩沖液的混合液?！獭痢羀典型例題]

(2020·江蘇卷，33)如果已知一小段DNA的序列，可采用PCR的方法，簡捷地分析出已知序列兩側(cè)的序列，具體流程如圖(以EcoRⅠ酶切為例)：請據(jù)圖回答問題：(1)步驟Ⅰ用的EcoRⅠ是一種________酶，它通過識別特定的________切割特定位點。(2)步驟Ⅱ用的DNA連接酶催化相鄰核苷酸之間的3′－羥基與5′－磷酸間形成________；PCR循環(huán)中，升溫到95℃是為了獲得________；TaqDNA聚合酶的作用是催化_________________________________________________________。(3)若如表所列為已知的DNA序列和設(shè)計的一些PCR引物，步驟Ⅲ選用的PCR引物必須是________(從引物①②③④中選擇，填編號)。

DNA序列(虛線處省略了部分核苷酸序列)已知序列PCR引物①5′－AACTATGCGCTCATGA－3′②5′－GCAATGCGTAGCCTCT－3′③5′－AGAGGCTACGCATTGC－3′④5′－TCATGAGCGCATAGTT－3′(4)對PCR產(chǎn)物測序，經(jīng)分析得到了片段F的完整序列。下列DNA單鏈序列中(虛線處省略了部分核苷酸序列)，結(jié)果正確的是________。A.5′－AACTATGCG┈┈AGCCCTT－3′

B.5′－AATTCCATG┈┈CTGAATT－3′C.5′－GCAATGCGT┈┈TCGGGAA－3′

D.5′－TTGATACGC┈┈CGAGTAC－3′解析

(1)根據(jù)題圖可知，步驟Ⅰ是獲取目的DNA片段，所用的酶EcoRⅠ是一種限制酶，其能識別特定的核苷酸序列，并使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。(2)步驟Ⅱ是將目的DNA片段連接成環(huán)狀，其中DNA連接酶的作用是催化相鄰核苷酸之間的3′—羥基和5′—磷酸間形成磷酸二酯鍵。PCR循環(huán)中，升高溫度到95℃是為了打開氫鍵使雙鏈解旋，獲得DNA單鏈，TaqDNA聚合酶的作用是催化游離的脫氧核苷酸連接到引物3′端，合成DNA子鏈。(3)引物的作用是使DNA聚合酶能夠從引物的3′端開始延伸DNA子鏈，因為DNA的合成方向總是從子鏈的5′端向3′端延伸，故為擴(kuò)增未知序列，選擇的與模板鏈相結(jié)合的引物應(yīng)為5′－TCATGAGCGCATAGTT－3′(引物④)和5′－GCAATGCGTAGCCTCT－3′(引物②)。(4)分析題意可知，片段F的兩端為限制酶EcoRⅠ切割后產(chǎn)生的黏性末端，因此其5′端序列應(yīng)為AATT－，3′端序列應(yīng)為－TTAA，B正確。答案(1)限制性內(nèi)切核酸(或限制)核苷酸序列(2)磷酸二酯鍵DNA單鏈以DNA為模板的DNA鏈的延伸(3)②④

(4)B[變式訓(xùn)練]

(2020·北京四中高二期末)用PCR方法檢測轉(zhuǎn)基因植株是否成功導(dǎo)入目的基因時，得到以下電泳圖譜，其中1號為DNA標(biāo)準(zhǔn)樣液(Marker)，10號為蒸餾水。PCR時加入的模板DNA如圖所示。據(jù)此做出分析不合理的是(

)A.PCR產(chǎn)物的分子大小在250至500bp之間B.3號樣品為不含目的基因的載體DNAC.9號樣品對應(yīng)植株不是所需的轉(zhuǎn)基因植株D.10號的電泳結(jié)果能確定反應(yīng)體系等對實驗結(jié)果沒有干擾解析

PCR過程中，可以通過設(shè)計特定的引物來擴(kuò)增特定的DNA片段。4～9號是轉(zhuǎn)基因植株，理論上應(yīng)包含目的基因，結(jié)合2號野生型和10號蒸餾水組的結(jié)果，推測包含目的基因的片段大小應(yīng)為250～500bp，A正確；3號PCR結(jié)果包含250～500bp片段，應(yīng)包含目的基因，B錯誤；9號PCR結(jié)果不包含250～500bp片段，所以不是所需轉(zhuǎn)基因植株，C正確；10號放入蒸餾水，可排除反應(yīng)體系等對結(jié)果的干擾，由圖可知，10號的電泳結(jié)果能確定反應(yīng)體系等對實驗結(jié)果沒有干擾，D正確。答案

B聯(lián)想質(zhì)疑★微量移液器1.PCR過程需要解旋嗎？是通過什么手段實現(xiàn)的？

提示：需要，高溫。2.加液時，都需要加入哪些組分？

提示：擴(kuò)增緩沖液、4種脫氧核苷酸、引物、TaqDNA聚合酶、模板DNA、水等。(1)為避免外源DNA等因素的污染，PCR實驗中使用的微量移液管、槍頭和蒸餾水等在使用前必須進(jìn)行高壓蒸汽滅菌。(2)在向微量離心管中添加反應(yīng)組分時，每吸取一種試劑后，移液器上的槍頭都必須更換。

思維導(dǎo)圖晨讀必背1.轉(zhuǎn)化是指目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和