第2节基因工程及其应用.ppt

第2节 基因工程及其应用1.1.简述基因工程的基本原理。简述基因工程的基本原理。2.2.举例说出基因工程在农业、医药领域的应用。举例说出基因工程在农业、医药领域的应用。3.3.关注转基因生物和转基因食品的安全性。关注转基因生物和转基因食品的安全性。转基因西红柿转基因西红柿转基因驱蚊草转基因驱蚊草转转基因超级小鼠基因超级小鼠转基因猪转基因猪2.2.原理：原理：3.3.操作水平：操作水平：基因重组基因重组DNADNA分子水平分子水平 1.1.概念：概念：按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向定向地改造生物的地改造生物的遗传性状遗传性状，又叫做基因拼接技术或，又叫做基因拼接技术或DNADNA重组技重组技术。术。一、基因工程的原理一、基因工程的原理4.4.优点：优点：克服了远缘杂交不亲和的障碍；克服了远缘杂交不亲和的障碍；周期短；周期短；目的性强。目的性强。（3 3）作用结果：得到具有平末端或黏性末端的）作用结果：得到具有平末端或黏性末端的DNADNA片段。片段。（2 2）特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序）特性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割列，并在特定的切点上切割DNADNA分子。分子。（1 1）存在场所：主要是存在于微生物细胞中。）存在场所：主要是存在于微生物细胞中。二、基因工程的操作工具二、基因工程的操作工具1.1.基因的基因的“剪刀剪刀”限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶例如，大肠杆菌中的一种叫做例如，大肠杆菌中的一种叫做EcoEcoRIRI的限制酶，能够专一的限制酶，能够专一识别识别GAATTCGAATTC的序列，并在特定的切点上切割的序列，并在特定的切点上切割DNADNA分子。分子。2.2.基因的基因的“针线针线”DNADNA连接酶连接酶连接酶的作用是：连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末端连接将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的起来，使之成为一个完整的DNADNA分子。分子。（1 1）作用：将外源基因导入受体细胞。）作用：将外源基因导入受体细胞。（2 2）常用种类：）常用种类：质粒质粒、噬菌体和动植物病毒、噬菌体和动植物病毒。3.3.基因的运输工具基因的运输工具运载体运载体（3 3）运载体必须具备的三个条件：）运载体必须具备的三个条件：在宿主细胞中能保存下来并能大量复制。在宿主细胞中能保存下来并能大量复制。有多个限制酶切点，以便与外源基因连接。有多个限制酶切点，以便与外源基因连接。具有标记基因，以便进行筛选。具有标记基因，以便进行筛选。最常用的运载体最常用的运载体质粒质粒分布：分布：存在于许多细菌以及存在于许多细菌以及酵母菌等生物的细胞中。酵母菌等生物的细胞中。最常用的质粒是大肠杆菌的最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。质粒。本质：本质：细胞染色体细胞染色体(或拟核或拟核)外能自主复制的小型环状外能自主复制的小型环状DNADNA分子。分子。三、基因工程的步骤三、基因工程的步骤1.1.基因工程与作物育种基因工程与作物育种四、基因工程的应用四、基因工程的应用转基因抗虫棉与普通棉对照转基因抗虫棉与普通棉对照抗除草剂的玉米、大豆抗除草剂的玉米、大豆2.2.基因工程与药物研制基因工程与药物研制方法方法特点特点胰岛素胰岛素传统传统方法方法直接从生物体直接从生物体的组织、细胞的组织、细胞或血液中提取或血液中提取产量低、产量低、价格昂价格昂贵贵4g4g5g/100kg 5g/100kg 胰腺胰腺基因基因工程工程“工程菌工程菌”发发酵工业化生产酵工业化生产高质量高质量低成本低成本100g/2 000L100g/2 000L大大肠杆菌培养液肠杆菌培养液生产基因工程药品（如：胰岛素）生产基因工程药品（如：胰岛素）基因工程做成的基因工程做成的“超级细菌超级细菌”能吞食和分解多种污染能吞食和分解多种污染环境的物质。环境的物质。3.3.环境保护环境保护通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的育成功的“超级细菌超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDTDDT等毒害物质。等毒害物质。利用基因工程培育的利用基因工程培育的“指示生物指示生物”能十分灵敏地反能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物至还可以吸收和转化污染物。要使目的基因与对应的运载体重组，所需的两种酶是要使目的基因与对应的运载体重组，所需的两种酶是()()限制酶限制酶连接酶连接酶解旋酶解旋酶还原酶还原酶 .2.2.基因工程的正确操作步骤是（基因工程的正确操作步骤是（）使目的基因与运载体结合使目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞检测目的基因的表达是否符合特定性状的要求检测目的基因的表达是否符合特定性状的要求提取目的基因提取目的基因A.A.B.B.C.C.D.D.A AC C3 3下列属于运载体所必须具有的条件是（下列属于运载体所必须具有的条件是（）具有某些标志基因具有某些标志基因 具有环状的具有环状的DNADNA分子分子能够在宿主细胞中复制能够在宿主细胞中复制 具有多个限制性内切酶具有多个限制性内切酶A A B B C C D DC C4 4人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗生素抗性人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗生素抗性基因，该抗性基因的主要作用是（基因，该抗性基因的主要作用是（）A A提高受体细胞在自然环境中的耐药性提高受体细胞在自然环境中的耐药性 B B增加质粒分子的分子量增加质粒分子的分子量C C有利于对目的基因是否导入受体细胞进行检测有利于对目的基因是否导入受体细胞进行检测 D D便于与外源基因连接便于与外源基因连接C C5.19935.1993年，我国科学工作者培育成功抗棉铃虫的转基因年，我国科学工作者培育成功抗棉铃虫的转基因抗虫棉，其抗虫基因来源于（抗虫棉，其抗虫基因来源于（）A.A.普通棉花的基因突变普通棉花的基因突变B.B.棉铃虫变异形成的致死基因棉铃虫变异形成的致死基因C.C.寄生在棉铃虫体内的线虫寄生在棉铃虫体内的线虫 D.D.苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因D D6.6.科学家将使啤酒产生丰富泡沫的科学家将使啤酒产生丰富泡沫的LTP1LTP1基因植入啤酒酵基因植入啤酒酵母菌中，使其产生母菌中，使其产生LTP1LTP1蛋白，酿出泡沫丰富的啤酒，具蛋白，酿出泡沫丰富的啤酒，具体的操作过程如图所示。体的操作过程如图所示。(注：限制性核酸内切酶注：限制性核酸内切酶的的识别序列和切点是识别序列和切点是-G-GGATCC-GATCC-，限制性核酸内切酶，限制性核酸内切酶的的识别序列和切点是识别序列和切点是GATCGATC)(1)(1)图中所示的基因工程操作过程的图中所示的基因工程操作过程的A A和和C C分别是分别是_、_。(2)(2)由图中可以看出所用的运载体由图中可以看出所用的运载体B B是是_。(3)(3)请画出请画出LTP1LTP1基因被限制酶基因被限制酶切割后所形成的黏性末切割后所形成的黏性末端。端。(4)(4)请画出请画出B B被限制酶被限制酶切割后所形成的黏性末端。切割后所形成的黏性末端。(5)(5)分析分析LTP1LTP1基因和基因和B B所形成的黏性末端能否黏合？所形成的黏性末端能否黏合？_。假设能的话，还必须需要的一种工具酶是假设能的话，还必须需要的一种工具酶是_。【解析解析】(1)(1)图中图中A A过程，是提取目的基因，过程，是提取目的基因，C C过程是将过程是将目的基因与运载体的结合体导入到受体细胞中。目的基因与运载体的结合体导入到受体细胞中。(2)(2)图中的运载体图中的运载体B B是小型环状的是小型环状的DNADNA质粒。质粒。(3)(3)限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是G GGATCCGATCC，所以形成的黏性末端为，所以形成的黏性末端为(4)(4)限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶的识别序列和切点是的识别序列和切点是GATCGATC，所以形成的黏性末端为所以形成的黏性末端为 (5)(5)虽然两种限制酶识别的序列不同，但可以切出能互补配虽然两种限制酶识别的序列不同，但可以切出能互补配对的序列，所以可以用一种对的序列，所以可以用一种DNADNA连接酶进行连接。连接酶进行连接。答案：答案：(1)(1)提取目的基因提取目的基因 将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞(2)(2)质粒质粒(5)(5)能能 DNADNA连接酶连接酶一、基因工程的概念一、基因工程的概念二、基因工程的工具二、基因工程的工具1.1.基因的基因的“剪刀剪刀”限制性核酸内切酶（限制酶）限制性核酸内切酶（限制酶）2.2.基因的基因的“针线针线”DNADNA连接酶连接酶3.3.基因的运输工具基因的运输工具运载体运载体三、基因工程的步骤三、基因工程的步骤四、基因工程的应用四、基因工程的应用1.1.基因工程与作物育种基因工程与作物育种2.2.基因工程与药物研制基因工程与药物研制3.3.环境保护环境保护不要因为不能使别人成为你希望的那样而生气，因为你也不能使自己成为你希望的模范。