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人教版 (2019)选择性必修3第3章 基因工程第2节 基因工程的基本操作程序一等奖课件ppt
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这是一份人教版 (2019)选择性必修3第3章 基因工程第2节 基因工程的基本操作程序一等奖课件ppt，共29页。PPT课件主要包含了学习目标，目的基因的筛选与获取，基因表达载体的构建，目的基因的检测与鉴定，探究实验，实验原理，PCR仪，材料用具，一仪器，微量离心管等内容，欢迎下载使用。
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。（科学探究）
结合实例，采用文字和图示方式说明基因工程的基本操作程序。（科学思维）
运用结构与功能观等观念理解PCR技术的过程、原理、条件等（生命观念）
将目的基因导入受体细胞
目的基因、启动子、终止子、标记基因
农杆菌转化法(植物)、显微注射法(动物) 、 感受态细胞转化法(微生物);
分子检测：是否插入、转录、翻译个体水平：是否具有抗性以及抗性强度等。
温故知新：基因工程的基本程序
DNA片段的扩增及电泳鉴定
（一）DNA体外扩增的原理：
①PCR利用了DNA的热变性原理，通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合，PCR仪实质上就是一台能够自动调控温度的仪器，一次PCR一般要经历30次循环。
②PCR扩增DNA片段还利用了DNA半保留复制的原理；
PCR 的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。
（二）DNA片段电泳鉴定原理：
DNA分子具有可解离的基团，在一定的PH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。在电场的作用下，这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就是电泳。
凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300nm的紫外灯下被检测出来。
在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构像等有关。
自动控温，实现DNA的扩增
实际上是进行PCR反应的场所
用于向微量离心管转移PCR配方中的液体
（1）无菌水、琼脂糖；（2）电泳缓冲液（TAE或TBE）；（3）凝胶载样缓冲液（内含指示剂——溴酚蓝）；（4）核酸染料（常用核酸染料为EB即溴化乙锭）。
（5）PCR反应体系的配方
（一）DNA片段的扩增：
用微量移液器按照PCR反应体系配方或PCR试剂盒的说明书，在微量离心管中依次加入各组分
待所有组分都加入后，盖严离心管的盖子，将微量离心管放入离心机里，离心约10s，使反应液集中在离心管的底部（提高反应速率）
参照下表的参数，设置好PCR仪的循环程序。将装有反应液的微量离心管放入PCR仪中进行反应。
可根据目的片段长度适当调整延伸时间
预变性：使DNA充分变性，以利于引物更好地和模板结合。
根据待分离DNA片段的大小，用电泳缓冲液配制琼脂糖溶液，一般配制质量体积比0.8%～1.2%的琼脂糖溶液。在沸水浴或微波炉内加热至琼脂糖熔化。稍冷却后，加入适量的核酸染料混匀
将温热的琼脂糖溶液迅速倒入模具，并插入合适大小的梳子，以形成加样孔。待凝胶溶液完全凝固，小心拔出梳子，取出凝胶放入电泳槽内。将电泳缓冲液加入电泳槽中，电泳缓冲液没过凝胶1mm为宜
将扩增得到的PCR产物与凝胶载样缓冲液（内含指示剂）混合，再用微量移液器将混合液缓慢注入凝胶的加样孔内。留一个加样孔加入指示分子大小的标准参照物
接通电源，根据电泳槽阳极至阴极之间的距离来设定电压，一般为1～5V/cm。待指示剂前沿迁移接近凝胶边缘时，停止电泳
取出凝胶置于紫外灯下观察和照相
（二）DNA片段的电泳鉴定：
为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌处理。
该实验所需材料可以直接从公司购买，缓冲液和酶应分装成小份，并在-20℃储存。使用前，将所需试剂从冰箱拿出，放在冰块上缓慢融化。
在向微量离心管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换。
在进行操作时，一定要戴好一次性手套。
PCR扩增不能随意加大试剂用量。
问题1: 你是否成功扩增出DNA片段？判断的依据是什么？
可以在紫外灯下直接观察到DNA条带的分布及粗细程度来评价扩增的结果。
M：marker；1-阳性质粒；2：原始品系；3-9转Bt品系；转Bt基因品系PCR琼脂糖凝胶电泳检测结果
问题2: 你进行电泳鉴定的结果是几条条带？如果不止一条条带，请分析产生这个结果的可能原因？
如果扩增不成功，可能的原因有：漏加了PCR的反应成分，各反应成分的用量不当，PCR程序设置不当等。 如果扩增结果不止一条条带，可能的原因有：引物设计不合理，它们与非目的序列有同源性或容易形成二聚体；退火温度过低；DNA聚合酶的质量不好等。
1.下列有关电泳的叙述，不正确的是（ ）A.电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程B.待测样品中DNA分子的大小和构象、凝胶的浓度等都会影响DNA在电泳中的迁移速率C.进行电泳时，带电分子会向着与其所带电荷相同的电极移动D.PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定
2.用PCR方法检测转基因植株是否成功导入目的基因时，得到以下电泳图谱，其中1号为DNA标准样液(Marker)，10号为蒸馏水，PCR时加入的模板DNA如图所示。据此作出的分析，不合理的是
A.PCR产物的分子大小在250～500 bp 之间B.3号样品为不含目的基因的载体DNAC.9号样品对应植株不是所需的转基因植株D.10号确定反应体系等对结果没有干扰
3.为优化目的基因(700 bp)的PCR条件，研究者设计不同的复性温度进行实验，产物的琼脂糖凝胶电泳结果如下图。据图分析，下列表述错误的是
A.对照组可用无菌蒸馏水代替模板， 其他成分相同B.电泳条带的宽度、亮度与扩增产物 大小呈正相关C.复性温度的高低会影响PCR扩增产物的纯度D.58 ℃是本实验中扩增该基因的最佳复性温度
4．PCR技术可用于遗传多样性的研究。下图是对两个跳虫（A和B）DNA分析的实验过程，有关叙述错误的是（ ）
A. 蛋白酶可以分解组织中的蛋白质，在提取DNA时加入蛋白酶有助于释放出DNAB．Taq DNA聚合酶能够耐高温，高温下不会变性，常在PCR中用于DNA链的解旋C．将已知长度的DNA片段装到凝胶上作参照，可用于估测样本DNA片段的大小D．阴性对照是未加DNA模板但加入PCR扩增过程所需的混合物，以监测试剂是否污染
5．多重PCR-电泳技术，是指同一个PCR反应体系中包含多对引物，各引物特异性地结合到相应的目的基因上，扩增产生不同长度的片段，再通过电泳进行分离和识别，从而对病原体进行鉴别检测。下列相关叙述错误的是（ ）A．多重PCR过程中，不同的引物之间不能互补B．PCR和电泳都必须无菌条件下操作，防止外源DNA污染C．该技术可同时进行多种病原微生物的检测D．不同大小的DNA分子在电泳时，迁移的速率不同
6．带电颗粒在电场作用下，向着与其电性相反的电极移动，称为电泳。下列关于电泳的叙述，正确的是（ ）A．电泳中带电粒子迁移速率只与所带电荷有关B．电泳的过程要在一定的pH下进行，所以要使用缓冲液C．DNA片段根据长度大小在凝胶上分开，形成连续的条带D．切断电源后即可用肉眼观察到DNA条带在凝胶上的位置
7．下列实验相关叙述正确的是（ ）A．利用PCR技术扩增DNA时，设置的温度要逐步提高（55℃→72℃→94℃）B．探究土壤微生物分解作用的实验中，实验组的土壤需要排除微生物的作用C．阻断垂体与下丘脑之间的血液联系，可导致生殖器官萎缩，依据了实验的加法原理D．模拟生物体维持pH稳定的实验中，在肝匀浆中依次滴加HCl和NaOH后，再测定、记录pH
8．下列关于DNA的提取和DNA片段的扩增及电泳鉴定的叙述，正确的是（ ）A．利用DNA和蛋白质在冷酒精中溶解性的差异可将DNA进一步纯化分离B．在提取白色丝状物时双向搅拌比单向搅拌更有利于获得结构完整的DNAC．PCR实验中使用的微量离心管、枪头、蒸馏水和移液器等在使用前都必须进行高压蒸气灭菌处理D．PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定，电泳时电泳缓冲液不能没过凝胶
9．下列相关生物学实验操作的叙述，错误的是（ ）A．淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用实验中，水解5min后，取出试管加入2mL斐林试剂，加热1min后，再观察溶液颜色变化B．低温诱导植物细胞染色体数目变化实验中，用卡诺氏液固定根尖细胞后，再用体积分数为95%的酒精冲洗2次并制片观察C．探究抗生素对细菌的选择作用实验中，需从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌，接种到已灭菌的液体培养基中扩大培养后，再继续进行实验D．电泳鉴定PCR产物实验中，先在加样口加入PCR产物与凝胶载样缓冲液的混合液，再将电泳缓冲液加入电泳槽并没过凝胶1cm后，电泳、观察
10. 利用PCR可以在体外进行DNA片段的扩增,下列有关“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验的叙述,错误的是( )A.PCR实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌处理B.PCR利用了DNA的热变性原理C.PCR所用的缓冲液和酶从冰箱拿出之后,迅速融化D.在向微量离心管中添加反应组分时,每吸取一种试剂后,移液器上的枪头都必须更换
11. 绿叶海天牛（简称甲）吸食滨海无隔藻（简称乙）后，身体就逐渐变绿，这些“夺来”的叶绿体能够在甲体内长期稳定存在，有科学家推测其原因是在甲的染色体DNA 上可能存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因。为证实上述推测，以这种变绿的甲为材料进行实验，方法和结果最能支持上述推测的是 （ ） A. 提取甲的全部DNA，通过PCR 技术能克隆出乙的编码叶绿体蛋白的核基因B. 通过核酸分子杂交技术，在甲体内检测到乙的编码叶绿体蛋白的核基因转录出的RNA C. 给甲提供14CO2，一段时间后检测到其体内的部分有机物出现放射性D. 用乙编码叶绿体蛋白的核基因做探针与甲的染色体DNA 杂交，结果显示出杂交带
12. 下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是 （ ） A. ⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异B. ③侵染植物细胞后，重组Ti 质粒整合到④的染色体上C. ④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状D. ②的构建需要限制性内切核酸酶和DNA 聚合酶参与
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。（科学探究）
结合实例，采用文字和图示方式说明基因工程的基本操作程序。（科学思维）
运用结构与功能观等观念理解PCR技术的过程、原理、条件等（生命观念）
将目的基因导入受体细胞
目的基因、启动子、终止子、标记基因
农杆菌转化法(植物)、显微注射法(动物) 、 感受态细胞转化法(微生物);
分子检测：是否插入、转录、翻译个体水平：是否具有抗性以及抗性强度等。
温故知新：基因工程的基本程序
DNA片段的扩增及电泳鉴定
（一）DNA体外扩增的原理：
①PCR利用了DNA的热变性原理，通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合，PCR仪实质上就是一台能够自动调控温度的仪器，一次PCR一般要经历30次循环。
②PCR扩增DNA片段还利用了DNA半保留复制的原理；
PCR 的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。
（二）DNA片段电泳鉴定原理：
DNA分子具有可解离的基团，在一定的PH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。在电场的作用下，这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就是电泳。
凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300nm的紫外灯下被检测出来。
在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构像等有关。
自动控温，实现DNA的扩增
实际上是进行PCR反应的场所
用于向微量离心管转移PCR配方中的液体
（1）无菌水、琼脂糖；（2）电泳缓冲液（TAE或TBE）；（3）凝胶载样缓冲液（内含指示剂——溴酚蓝）；（4）核酸染料（常用核酸染料为EB即溴化乙锭）。
（5）PCR反应体系的配方
（一）DNA片段的扩增：
用微量移液器按照PCR反应体系配方或PCR试剂盒的说明书，在微量离心管中依次加入各组分
待所有组分都加入后，盖严离心管的盖子，将微量离心管放入离心机里，离心约10s，使反应液集中在离心管的底部（提高反应速率）
参照下表的参数，设置好PCR仪的循环程序。将装有反应液的微量离心管放入PCR仪中进行反应。
可根据目的片段长度适当调整延伸时间
预变性：使DNA充分变性，以利于引物更好地和模板结合。
根据待分离DNA片段的大小，用电泳缓冲液配制琼脂糖溶液，一般配制质量体积比0.8%～1.2%的琼脂糖溶液。在沸水浴或微波炉内加热至琼脂糖熔化。稍冷却后，加入适量的核酸染料混匀
将温热的琼脂糖溶液迅速倒入模具，并插入合适大小的梳子，以形成加样孔。待凝胶溶液完全凝固，小心拔出梳子，取出凝胶放入电泳槽内。将电泳缓冲液加入电泳槽中，电泳缓冲液没过凝胶1mm为宜
将扩增得到的PCR产物与凝胶载样缓冲液（内含指示剂）混合，再用微量移液器将混合液缓慢注入凝胶的加样孔内。留一个加样孔加入指示分子大小的标准参照物
接通电源，根据电泳槽阳极至阴极之间的距离来设定电压，一般为1～5V/cm。待指示剂前沿迁移接近凝胶边缘时，停止电泳
取出凝胶置于紫外灯下观察和照相
（二）DNA片段的电泳鉴定：
为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌处理。
该实验所需材料可以直接从公司购买，缓冲液和酶应分装成小份，并在-20℃储存。使用前，将所需试剂从冰箱拿出，放在冰块上缓慢融化。
在向微量离心管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换。
在进行操作时，一定要戴好一次性手套。
PCR扩增不能随意加大试剂用量。
问题1: 你是否成功扩增出DNA片段？判断的依据是什么？
可以在紫外灯下直接观察到DNA条带的分布及粗细程度来评价扩增的结果。
M：marker；1-阳性质粒；2：原始品系；3-9转Bt品系；转Bt基因品系PCR琼脂糖凝胶电泳检测结果
问题2: 你进行电泳鉴定的结果是几条条带？如果不止一条条带，请分析产生这个结果的可能原因？
如果扩增不成功，可能的原因有：漏加了PCR的反应成分，各反应成分的用量不当，PCR程序设置不当等。 如果扩增结果不止一条条带，可能的原因有：引物设计不合理，它们与非目的序列有同源性或容易形成二聚体；退火温度过低；DNA聚合酶的质量不好等。
1.下列有关电泳的叙述，不正确的是（ ）A.电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程B.待测样品中DNA分子的大小和构象、凝胶的浓度等都会影响DNA在电泳中的迁移速率C.进行电泳时，带电分子会向着与其所带电荷相同的电极移动D.PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定
2.用PCR方法检测转基因植株是否成功导入目的基因时，得到以下电泳图谱，其中1号为DNA标准样液(Marker)，10号为蒸馏水，PCR时加入的模板DNA如图所示。据此作出的分析，不合理的是
A.PCR产物的分子大小在250～500 bp 之间B.3号样品为不含目的基因的载体DNAC.9号样品对应植株不是所需的转基因植株D.10号确定反应体系等对结果没有干扰
3.为优化目的基因(700 bp)的PCR条件，研究者设计不同的复性温度进行实验，产物的琼脂糖凝胶电泳结果如下图。据图分析，下列表述错误的是
A.对照组可用无菌蒸馏水代替模板， 其他成分相同B.电泳条带的宽度、亮度与扩增产物 大小呈正相关C.复性温度的高低会影响PCR扩增产物的纯度D.58 ℃是本实验中扩增该基因的最佳复性温度
4．PCR技术可用于遗传多样性的研究。下图是对两个跳虫（A和B）DNA分析的实验过程，有关叙述错误的是（ ）
A. 蛋白酶可以分解组织中的蛋白质，在提取DNA时加入蛋白酶有助于释放出DNAB．Taq DNA聚合酶能够耐高温，高温下不会变性，常在PCR中用于DNA链的解旋C．将已知长度的DNA片段装到凝胶上作参照，可用于估测样本DNA片段的大小D．阴性对照是未加DNA模板但加入PCR扩增过程所需的混合物，以监测试剂是否污染
5．多重PCR-电泳技术，是指同一个PCR反应体系中包含多对引物，各引物特异性地结合到相应的目的基因上，扩增产生不同长度的片段，再通过电泳进行分离和识别，从而对病原体进行鉴别检测。下列相关叙述错误的是（ ）A．多重PCR过程中，不同的引物之间不能互补B．PCR和电泳都必须无菌条件下操作，防止外源DNA污染C．该技术可同时进行多种病原微生物的检测D．不同大小的DNA分子在电泳时，迁移的速率不同
6．带电颗粒在电场作用下，向着与其电性相反的电极移动，称为电泳。下列关于电泳的叙述，正确的是（ ）A．电泳中带电粒子迁移速率只与所带电荷有关B．电泳的过程要在一定的pH下进行，所以要使用缓冲液C．DNA片段根据长度大小在凝胶上分开，形成连续的条带D．切断电源后即可用肉眼观察到DNA条带在凝胶上的位置
7．下列实验相关叙述正确的是（ ）A．利用PCR技术扩增DNA时，设置的温度要逐步提高（55℃→72℃→94℃）B．探究土壤微生物分解作用的实验中，实验组的土壤需要排除微生物的作用C．阻断垂体与下丘脑之间的血液联系，可导致生殖器官萎缩，依据了实验的加法原理D．模拟生物体维持pH稳定的实验中，在肝匀浆中依次滴加HCl和NaOH后，再测定、记录pH
8．下列关于DNA的提取和DNA片段的扩增及电泳鉴定的叙述，正确的是（ ）A．利用DNA和蛋白质在冷酒精中溶解性的差异可将DNA进一步纯化分离B．在提取白色丝状物时双向搅拌比单向搅拌更有利于获得结构完整的DNAC．PCR实验中使用的微量离心管、枪头、蒸馏水和移液器等在使用前都必须进行高压蒸气灭菌处理D．PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定，电泳时电泳缓冲液不能没过凝胶
9．下列相关生物学实验操作的叙述，错误的是（ ）A．淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用实验中，水解5min后，取出试管加入2mL斐林试剂，加热1min后，再观察溶液颜色变化B．低温诱导植物细胞染色体数目变化实验中，用卡诺氏液固定根尖细胞后，再用体积分数为95%的酒精冲洗2次并制片观察C．探究抗生素对细菌的选择作用实验中，需从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌，接种到已灭菌的液体培养基中扩大培养后，再继续进行实验D．电泳鉴定PCR产物实验中，先在加样口加入PCR产物与凝胶载样缓冲液的混合液，再将电泳缓冲液加入电泳槽并没过凝胶1cm后，电泳、观察
10. 利用PCR可以在体外进行DNA片段的扩增,下列有关“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验的叙述,错误的是( )A.PCR实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌处理B.PCR利用了DNA的热变性原理C.PCR所用的缓冲液和酶从冰箱拿出之后,迅速融化D.在向微量离心管中添加反应组分时,每吸取一种试剂后,移液器上的枪头都必须更换
11. 绿叶海天牛（简称甲）吸食滨海无隔藻（简称乙）后，身体就逐渐变绿，这些“夺来”的叶绿体能够在甲体内长期稳定存在，有科学家推测其原因是在甲的染色体DNA 上可能存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因。为证实上述推测，以这种变绿的甲为材料进行实验，方法和结果最能支持上述推测的是 （ ） A. 提取甲的全部DNA，通过PCR 技术能克隆出乙的编码叶绿体蛋白的核基因B. 通过核酸分子杂交技术，在甲体内检测到乙的编码叶绿体蛋白的核基因转录出的RNA C. 给甲提供14CO2，一段时间后检测到其体内的部分有机物出现放射性D. 用乙编码叶绿体蛋白的核基因做探针与甲的染色体DNA 杂交，结果显示出杂交带
12. 下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是 （ ） A. ⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异B. ③侵染植物细胞后，重组Ti 质粒整合到④的染色体上C. ④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状D. ②的构建需要限制性内切核酸酶和DNA 聚合酶参与
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