目的基因的检测与鉴定
基因工程的操作步骤
利用PCR技术扩增目的基因
原理: DNA双链复制 前提: 要有一段已知 目的基因的脱 氧核苷酸序列, 以便合成引物。
过程
预变性 增加DNA变性的概率
高温变性 解旋为单链
低温退火 引物与单链互补结合 适温延伸 在Taq酶的作用下合成
与模板互补的DNA双链 重复循环
归纳: 基因工程的基本操作程序. 构建基因表达载体
目的基因、启动子、终止子、标记基因
3. 将目的基因导入受体细胞
农杆菌转化法、显微注射法
4. 目的基因的检测与鉴定
检测：是否插入、转录、翻译
基因操作的基本步骤
基因操作的基本步骤
终止子：位于基因的尾端的一段特殊的DNA片断,它能阻碍RNA聚合酶的移动, 并使其从DNA模板链上脱离下来,使转录终止。
RNA聚合酶:能够识别启动子上的结合位点并与其结合的一种蛋白质. 以模板转录 然后脱落
非编码区 编码区上游 启动子
编码区
非编码区 编码区下游 终止子
原核 细胞 的基 因结
构
编码区 能转录相应的信使RNA,能编码蛋白质
知识点二.基因工程基本操作的四个步骤
1、目的基因的获取
2、基因表达载体的构建
3、将目的基因导入受体细 胞
4、目的基因的检测与鉴定
一、获取目的基因
目的基因主要是__编__码__蛋__白__质__的__结__构__基__因__
1.获取目的基因的途径
A.从自然界已有的物种中分离
B.人工合成
2.获取目的基因的方法
四、目的基因的检测与鉴定
检测:
是否插入目的基因 DNA分子杂交技术 是否转录 mRNA分子杂交技术 是否翻译 抗原—抗体杂交技术
高中生物第3章基因工程第节基因工程的基本操作程序教案选择性3
第2节基因工程的基本操作程序课标内容要求核心素养对接阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定。
1。
科学思维：结合生产实例，举例说出基因工程的基本操作程序。
2．科学探究：针对人类生产和生活的某一需求，尝试提出初步的基因工程构想，完成初步设计。
一、目的基因的筛选与获取1．目的基因(1）概念:用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因。
(2）实例:培养转基因抗虫棉用到的目的基因是Bt抗虫蛋白基因.2．筛选合适的目的基因(1)较为有效的方法：从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选。
（2)实例:在培育转基因抗虫棉之前，科学家不仅掌握了Bt基因的序列信息，也对Bt基因的表达产物—-Bt抗虫蛋白有了较为深入的了解。
（3)认识基因结构和功能的技术方法：DNA测序技术、遗传序列数据库、序列比对工具。
3．利用PCR获取和扩增目的基因(1)PCR的含义：PCR是聚合酶链式反应的缩写，它是一项根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术.(2）条件：DNA模板、分别与两条模板链结合的2种引物、四种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶。
（3)过程：①变性：温度上升到90 ℃以上，目的基因DNA受热变性后解为单链.②复性：温度下降到50 ℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。
③延伸：温度上升到72 ℃左右时，溶液中四种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下加到引物的3′端合成子链.④重复循环多次。
（4）结果：每次循环后目的基因的量增加一倍，即成指数形式扩增(约为2n)。
二、基因表达载体的构建1．构建基因表达载体的目的(1）使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代。
(2）使目的基因能够表达和发挥作用。
2．基因表达载体的组成[填图］3．基因表达载体的构建首先用一定的限制酶切割载体,使它出现一个切口，然后用同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割目的基因的DNA片段,再利用DNA连接酶将目的基因片段拼接到载体的切口处。
第三章 基因工程 第2节 基因工程的基本操作程序
第2节基因工程的基本操作程序一、目的基因的筛选与获取1．培育转基因抗虫棉的四个步骤(1)目的基因的筛选与获取。
(2)基因表达载体的构建。
(3)将目的基因导入受体细胞。
(4)目的基因的检测与鉴定。
2．目的基因的筛选与获取目的基因：在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因。
主要指编码蛋白质的基因，如与生物抗逆性、优良品质、生产药物、毒物降解和工业用酶等相关的基因。
(1)筛选合适的目的基因：从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选。
(2)利用PCR获取和扩增目的基因①PCR的含义：PCR是聚合酶链式反应的缩写，它是一项根据DNA半保留复制的原理，在生物体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。
②目的：快速扩增目的基因。
③原理：DNA半保留复制。
④基本条件：DNA模板、4种脱氧核苷酸、2种引物、耐高温的DNA聚合酶、缓冲液。
⑤过程a．变性：当温度上升到90 ℃以上时，双链DNA解聚为单链。
b．复性：温度下降至50 ℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。
c．延伸：温度升至72 ℃左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。
⑥结果：每一次循环后，目的基因的量可以增加一倍，即成指数形式扩增(约为2n，n为扩增循环的次数)。
⑦鉴定：采用琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR产物。
⑧仪器：PCR扩增仪。
(3)在获得转基因产品的过程中，还可以通过构建基因文库来获取目的基因。
【强化记忆】图1、图2分别是PCR扩增技术相关过程，请思考回答：(1)图1所示利用PCR技术扩增目的基因，在第几轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段？提示第3轮。
(2)图2是某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理，请分别说明理由。
提示第1组：引物Ⅰ和引物Ⅱ局部发生碱基互补配对而失效。
人教版高中生物选修3检测目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定
第2课时将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定一、选择题题型一目的基因导入受体细胞1．受体细胞不同，将目的基因导入受体细胞的方法也不相同，下列受体细胞与导入方法匹配错误的是()选项受体细胞导入方法A 棉花细胞花粉管通道法B 大肠杆菌农杆菌转化法C 羊受精卵显微注射技术D 小麦细胞基因枪法答案 B解析花粉管通道法是一种十分简便、经济的方法，我国的转基因抗虫棉就是用此种方法获得的，A正确；将目的基因导入微生物细胞，常采用感受态细胞法(Ca2＋处理法)，这种方法能使大肠杆菌细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，B错误；显微注射技术是将目的基因导入动物细胞(如羊受精卵)的最常用、最有效的方法，C正确；双子叶植物和裸子植物常用农杆菌转化法导入目的基因，单子叶植物(如小麦)可用基因枪法导入目的基因，D正确。
2．农杆菌转化法转移目的基因进入受体细胞后，目的基因插入的位置是() A．Ti质粒上B．受体细胞染色体的DNA上C．T-DNAD．农杆菌的拟核答案 B解析在农杆菌转化法中利用农杆菌的T-DNA将目的基因整合到受体细胞染色体的DNA上。
3．目前将目的基因导入动物细胞最常用、最有效的方法是()A．显微注射法B．农杆菌转化法C．基因枪法D．花粉管通道法答案 A解析显微注射法是迄今为止将目的基因导入动物细胞中采用最多、最有效的一种方法。
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．目的基因的表达答案 C解析如果载体是质粒，受体细胞是细菌，一般是将细菌用氯化钙处理，使其成为感受态细胞，使含有目的基因的重组DNA分子更容易进入受体细胞，目的基因导入受体细胞后，就可以随着受体细胞的复制而复制。
5．基因工程中科学家常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞的主要原因是()A．结构简单，操作方便B．繁殖速度快C．遗传物质含量少，易操作D．性状稳定，变异少答案 B解析微生物一般具有以下几个特点：①个体微小，结构简单；②繁殖快，在实验室培养条件下细菌几十分钟至几小时可以繁殖一代；③代谢类型多，活性强；④易变异，相对于高等生物而言，较容易发生变异。
基因工程的基本操作程序主要包括四个基本步骤
巩固练习
1为了培育节水高产品种，科学家将大麦中与抗旱 节水有关的基因导入小麦，得到转基因小麦，其 水分利用率提高了20%。这项技术的遗传学原理 是 A．基因重组 B．基因突变 C．基因复制 D．基因分离点点生物学教学Fra bibliotek巩固练习
2利用苏云金芽孢杆菌的抗虫基因培育的抗虫棉是 否成功，最好检测 A．是否有抗生素产生 B．是否有目的基因表达 C．是否有抗虫的性状出现 D．是否能分离到目的基因
等⑤mRNA⑥核糖体
A、①②③④
B、②③④⑤
C、①③
④⑤ D、①②③⑥
点点生物学教学
巩固练习
6 获取目的基因的方法有多种，下列不属于含目的基因生物细胞中获取 D、利用PCR技术获取
点点生物学教学
巩固练习
7 下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的 是（ ）
白基因等。
点点生物学教学
3.根据农杆菌可将目的基因导入双子叶植物的机理,你能分 析出不能导入单子叶植物的原因吗?若将一个抗病基因导 入小麦中,理论上讲你应该怎样做? ①要选择合适的农杆菌菌株，因为不是所有的农杆菌菌株都 可以侵染单子叶植物； ②要加趋化和诱导的物质，一般为乙酰丁香酮等，目的是使 农杆菌向植物组织的受伤部位靠拢（趋化性）和激活农杆菌 的Vir区（诱导）的基因，使T-DNA转移并插入到染色体DNA 上。
点点生物学教学
寻根问底：将目的基因直接导入受体细胞不是更简便吗？如
果这么做，结果会怎样？ 提示：有人采用总DNA注射法进行遗传转化，即将一个生物中 的总DNA提取出来，通过注射或花粉管通道法导入受体植物， 没有进行表达载体的构建，这种方法针对性差，完全靠运气， 也无法确定什么基因导入了受体植物。此法目前争议颇多，严 格来讲不算基因工程。
目的基因的检测与鉴定步骤
目的基因的检测与鉴定步骤目的基因的检测与鉴定是一项重要的生物技术，它可以帮助科学家们了解生物体内的特定基因，以及这些基因在生物体中的功能和表达方式。
下面将介绍目的基因的检测与鉴定的步骤。
第一步：提取DNA样本目的基因的检测与鉴定首先需要从生物体中提取DNA样本。
这可以通过不同的方法来实现，比如采用化学试剂的方法或者利用机械方法破碎细胞膜来释放DNA。
第二步：PCR扩增在获得DNA样本后，科学家们需要进行PCR扩增，以增加目的基因的数量。
PCR是一种基于DNA聚合酶的体外DNA复制技术。
它可以在短时间内扩增目的基因的特定区域，从而使其数量增加。
第三步：凝胶电泳分离PCR扩增后，科学家们需要进行凝胶电泳分离，以检测目的基因的扩增效果。
凝胶电泳是一种分离DNA片段的常用方法，它可以根据DNA片段的大小将其分离出来，并通过染料来可视化目的基因的扩增结果。
第四步：测序分析凝胶电泳分离后，科学家们需要进行测序分析，以确定目的基因的具体序列。
测序分析可以通过不同的方法来实现，如Sanger测序或者新一代测序技术。
通过测序分析，科学家们可以获得目的基因的完整序列信息。
第五步：功能鉴定在得到目的基因的序列后，科学家们可以进行功能鉴定，以了解目的基因在生物体中的功能和表达方式。
功能鉴定可以通过不同的方法来实现，如基因敲除、基因过表达或基因沉默等技术。
通过功能鉴定，科学家们可以深入研究目的基因的生物学功能。
目的基因的检测与鉴定包括提取DNA样本、PCR扩增、凝胶电泳分离、测序分析和功能鉴定等步骤。
这些步骤的顺序和操作方法可以根据具体的实验目的和要求进行调整和优化。
通过目的基因的检测与鉴定，科学家们可以更好地了解生物体内的基因信息，为生命科学研究和应用提供基础支持。
高中生物选修 基因工程 目的基因的导入、检测与鉴定
第8课时目的基因的导入、检测与鉴定[学习目标] 1.理解目的基因导入受体细胞的方法。
2.掌握检测与鉴定目的基因的方法。
[核心素养] 1.科学思维：结合生产实际，举例说出基因工程的基本程序。
2.社会责任：针对生产生活中的某一需求，尝试提出基因工程构想，完成初步设计。
一、将目的基因导入受体细胞1.转化的含义目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。
2.转化的方法(1)导入植物细胞①农杆菌转化法：将目的基因导入双子叶植物和裸子植物时最常用的方法。
a.土壤农杆菌的特点：植物体受到损伤时，伤口处的细胞会分泌大量的酚类化合物，吸引农杆菌侵染，其Ti质粒上的T-DNA(可转移的DNA)可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞的染色体的DNA上。
b.方法步骤：目的基因插入Ti质粒的T-DNA上→转入农杆菌→导入植物细胞→目的基因插入植物细胞中的染色体DNA上→目的基因表达。
②基因枪法：将目的基因导入单子叶植物常用的方法。
表达载体DNA包裹在微小的金粉粒子或钨粉粒子表面→用基因枪高速射入受体细胞或组织中→目的基因表达。
③花粉管通道法：在植物受粉后，花粉形成的花粉管还未愈合前，剪去柱头，滴加DNA(含目的基因)，使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。
(2)导入动物细胞①方法：显微注射技术。
②常用受体细胞：受精卵。
③步骤：目的基因表达载体提纯→取卵(受精卵)→显微注射→胚胎早期培养→移植到雌性动物的输卵管或子宫内→获得具有新性状的转基因动物。
(3)导入微生物细胞①原核生物的特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。
②常用的方法a.用Ca2＋处理细胞，使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)。
b.感受态细胞和重组表达载体DNA分子在缓冲液中混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子。
1.将胰岛素基因的表达载体导入大肠杆菌，从大肠杆菌中获得的“胰岛素”未能达到期待的生物活性，导致这种差异的原因可能是什么？提示大肠杆菌是原核生物，无内质网、高尔基体等细胞器，大肠杆菌中基因表达获得的蛋白质未经加工。
1.2 基因工程的基本操作程序
分裂 含目的基因 分化 的受精卵
雌性动物输 发育 转基因
卵管或子宫
动物
为什么将目的基因导入动物细胞常用的受体细 胞是受精卵？
（三）导入微生物细胞 Ca2+ 处理法
1. 过程 （1）制备感受态细胞：用Ca2+（CaCl2）处理细菌，使细 菌易于接受外源DNA分子。 （2）重组DNA分子与感受态细胞混合孵育，完成转化。
呼吸酶基因
胰岛素基因
ATP酶 基因
胰岛B细胞的mRNA上含有部分的基因
胰岛A细胞的DNA上含有全部的基因
呼吸酶基因
胰高血糖素基因
胰岛素基因
抗体基因
ATP酶 基因
……
转基录因的选择性表达
呼吸酶基因
胰高血糖素基因
ATP酶 基因
胰岛A细胞的mRNA上含有部分的基因
浆细胞的DNA上含有全部的基因
呼吸酶基因
基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、 土壤农杆菌和动植物细胞等。
导入受体细胞的方法 ，因受体细胞的不同而不同。
（一）导入植物细胞
（1）农杆菌转化法
①适用范围： 易感染双子叶植物和裸子植物，对
大多数单子叶植物没有感染能力
②原理： Ti质粒上的T-DNA可以转移到受体细胞，并整合到受
体细胞染色体的DNA上。
胰高血糖素基因
胰岛素基因
抗体基因
ATP酶 基因
……
转基录因的选择性表达
呼吸酶基因
抗体基因
ATP酶 基因
抗体细胞的mRNA上含有部分的基因3. 基因的构建（1）基因组的构建
提取某生物 用适当限 全部DNA 制酶切割
许 多 与载体连接导片段）
的原理．