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4. 目的基因的检测与鉴定

基因工程与蛋白质工程 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
先会这个
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 利用分子生物学技术,检测目的基因是否导入受体细胞并成功表达出相应蛋白质的过程。

从哪来 它建立在“目的基因的定义”之上,即明确了我们要寻找和验证的那个特定DNA序列是什么。

为什么 基因工程的核心目标是让受体细胞表现出新的性状,但导入过程存在失败风险(如未导入、被降解、未转录、未翻译或蛋白无活性)。因此,必须通过分子水平的检测(DNA、mRNA、蛋白质)来层层验证,确保目的基因真正整合并发挥作用,这是判断基因工程是否成功的唯一科学依据。

类比法:工厂质检流程** 适合**形象思维强、喜欢生活化类比**的学生。 将受体细胞比作“工厂”,目的基因比作“生产图纸”。 1. **DNA检测
检查图纸有没有被扔进工厂(PCR技术,看有没有图纸)。 2. mRNA检测:检查车间有没有根据图纸开始打印指令单(分子杂交,看有没有指令单)。 3. 蛋白质检测:检查最终产品有没有造出来且合格(抗原-抗体杂交,看有没有产品)。 强调:图纸在不代表产品一定造出来了,必须层层把关。
逻辑链条法:中心法则逆向追踪** 适合**逻辑严密、擅长抽象推理**的学生。 依据中心法则:DNA $\rightarrow$ RNA $\rightarrow$ Protein。 检测逻辑是逆向或正向追踪: 1. **基因水平
目的基因是否整合到染色体DNA上?(PCR/杂交) 2. 转录水平:目的基因是否转录出mRNA?(分子杂交) 3. 翻译水平:mRNA是否翻译成蛋白质?(抗原-抗体杂交) 4. 个体水平:生物体是否表现出预期性状?(功能鉴定) 强调:前一步是后一步的必要非充分条件,必须逐级验证。
实验操作法:试剂与现象对应** 适合**动手能力强、关注实验细节**的学生。 直接对应三种核心技术及其原理: 1. **DNA-DNA杂交/PCR
用标记的目的基因作探针,看受体细胞DNA上有没有互补序列。 2. DNA-RNA杂交:用标记的目的基因作探针,看受体细胞mRNA上有没有互补序列。 3. 抗原-抗体杂交:用特异性抗体,看受体细胞提取物中有没有对应的抗原(蛋白质)。 强调:每种检测对应不同的分子对象和特异性试剂。
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练一道
基础题
科学家将抗虫基因导入棉花细胞,为了检测该基因是否成功导入棉花细胞,应采用的方法是( ) A. 用放射性同位素标记的抗虫基因作探针,与棉花细胞DNA进行杂交 B. 用放射性同位素标记的抗虫基因作探针,与棉花细胞mRNA进行杂交 C. 用抗虫蛋白的特异性抗体,与棉花细胞提取物进行杂交 D. 观察棉花叶片是否出现虫孔
变式
某同学将目的基因导入大肠杆菌后,提取其DNA、RNA和蛋白质,分别进行以下检测: ① 用标记的目的基因作探针与DNA杂交,出现杂交带; ② 用标记的目的基因作探针与RNA杂交,未出现杂交带; ③ 用特异性抗体与蛋白质杂交,未出现杂交带。 请分析该基因工程失败的原因。
看解答过程
题目问的是“是否成功导入”,即检测目的基因(DNA)是否存在。 A项是DNA-DNA杂交,检测DNA,符合题意。 B项检测mRNA,属于转录水平。 C项检测蛋白质,属于翻译水平。 D项属于个体水平性状鉴定,且抗虫性需通过接种害虫实验验证,不能仅靠观察。
试试手自己判
检测题
在基因工程中,若目的基因已导入受体细胞,但未检测到mRNA,最可能的原因是( ) A. 目的基因未整合到受体细胞染色体上 B. 目的基因上的启动子未能正常发挥作用 C. 受体细胞缺乏相应的核糖体 D. 目的基因发生了突变
看答案和判分标准
答案:B
判对标准:
- 选A错误:若未整合,DNA检测应为阴性,但题干隐含前提是“已导入”(或通常语境下,若未导入则更谈不上转录,但B选项更直接解释“有基因无mRNA”的转录失败原因,且若未整合通常直接说未导入,而此处考察转录环节)。*注:更严谨的判对是,若题干明确说“已导入”,则排除A。若题干未明确,B是转录失败的最直接原因。*
- 选B正确:启动子驱动转录,若启动子失效,则无法转录出mRNA。
- 选C错误:核糖体参与翻译,不影响转录。
- 选D错误:基因突变不一定导致无法转录,且概率较低,启动子问题更常见。
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