[课件]第17课基因工程及其应用说课材料.ppt

课件第17课基因工程及其应用基因工程技术的发明基因工程技术的发明 1982年由美国华盛顿大学Palmiter等报告的“超级小鼠”。他们将大鼠生长激素基因导入小鼠受精卵，所生7只子代小鼠中有6只生长加快，体重明显增加，这就是所谓的“超级小鼠”诞生了。“超级小鼠”的出现轰动了整个生命科学界，标志着哺乳动物基因工程的成熟。基因工程又叫做基因基因工程又叫做基因_技术或技术或_技技术。按照人们的意愿，把一种生物的某种基因术。按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取提取出来，加以出来，加以_，然后放到另一种生物的细，然后放到另一种生物的细胞里，胞里，_地改造生物的遗传性状。地改造生物的遗传性状。拼接拼接DNA重组重组修饰改造修饰改造定向定向操作水平：操作水平：DNA分子水平分子水平操作环境：操作环境：生物体外生物体外结结 果：果：定向定向地改造生物的性状，获得人类所需地改造生物的性状，获得人类所需要的品种。要的品种。原原 理：理：基因重组基因重组 一种一种限制酶只能限制酶只能识别识别_种种特定的核苷酸特定的核苷酸序列序列，并，并且能在且能在特定特定的切点上切割的切点上切割DNADNA分子的酶。分子的酶。基因的基因的“剪刀剪刀”限制性内切酶限制性内切酶1什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？被限制酶切开的被限制酶切开的DNA两条两条单链的切口单链的切口，带有几个带有几个伸出的核苷酸伸出的核苷酸，他们之间正好，他们之间正好互互补配对补配对，这样的切口叫，这样的切口叫黏性末端黏性末端。两种两种来源不同的来源不同的DNADNA用用_限制酶切割限制酶切割后，末端后，末端可以互相黏合，这种黏合只能使可以互相黏合，这种黏合只能使互补的碱基连接互补的碱基连接起来，起来，而而DNADNA骨架上的骨架上的缺口缺口，需要，需要靠靠DNADNA连接酶连接酶“缝合缝合”。基因的基因的“针线针线”DNA连接酶连接酶同种同种质粒质粒质粒质粒是存在于细菌细是存在于细菌细胞质中，能胞质中，能_的的很小的很小的_的的DNA分分子。子。基因的基因的运输工具运输工具目前常用的运载体有目前常用的运载体有_。运载体运载体质粒、噬菌体、动植物病毒质粒、噬菌体、动植物病毒自主复制自主复制环状环状大肠杆菌的质粒：大肠杆菌的质粒：最常用的质粒是大肠最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常杆菌的质粒，其中常含有抗药基因，如四含有抗药基因，如四环素的标记基因。质环素的标记基因。质粒的存在与否对宿主粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性细胞生存没有决定性作用，但复制只能在作用，但复制只能在宿主细胞内进行。宿主细胞内进行。质粒的特点质粒的特点1、细细胞胞染染色色体体（或或拟拟核核DNA分分子子）外外能能自自主复制的小型环状主复制的小型环状DNA分子；分子；2、质粒的存在对宿主细胞无影响；、质粒的存在对宿主细胞无影响；3、质粒的复制只能在宿主细胞内完成。、质粒的复制只能在宿主细胞内完成。1.以下说法正确的是以下说法正确的是 （）A、所所有有的的限限制制酶酶只只能能识识别别一一种种特特定定的的核核苷苷酸序列酸序列 B、质粒是基因工程中唯一的运载体、质粒是基因工程中唯一的运载体 C、运运载载体体必必须须具具备备的的条条件件之之一一是是：具具有有多多个限制酶切点，以便与外源基因连接个限制酶切点，以便与外源基因连接 D、DNA连连接接酶酶使使黏黏性性末末段段的的碱碱基基之之间间形形成氢键成氢键C练习练习2.不属于质粒被选为基因运载体的理由是不属于质粒被选为基因运载体的理由是 A、能复制、能复制 （）B、有多个限制酶切点、有多个限制酶切点 C、具有标记基因、具有标记基因 D、它是环状、它是环状DNAD练习练习3.有关基因工程的叙述中，错误的是（有关基因工程的叙述中，错误的是（）A、基基因因工工程程技技术术能能定定向向地地改改造造生生物物的的遗遗传传性性状状，培育生物新品种培育生物新品种 B、重组、重组DNA的形成在细胞内完成的形成在细胞内完成 C、目的基因须由运载体导入受体细胞、目的基因须由运载体导入受体细胞 D、质粒都可作为运载体、质粒都可作为运载体B D练习练习尝试标出下列序列受尝试标出下列序列受EcoRI限制酶作用的切点限制酶作用的切点CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG GGCATCTTAAAATTCCGTAG CTTCATGAATTCCCTAA GAAGTACTTAAGGGATT 甲DNA片段乙DNA片段GAATTCCGTAGAATTCGGATT CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA GGCATCTTAAAATTCCGTAG 1 1、_目的基因目的基因2 2、目的基因与运载体、目的基因与运载体_3 3、将目的基因、将目的基因_受体细胞受体细胞4 4、目的基因的、目的基因的_表达与检测表达与检测导入导入结合结合提取提取DNDNA A质质粒粒提供质提供质粒细菌粒细菌供体供体细胞细胞同种限制酶同种限制酶同种限制酶同种限制酶DNA DNA 连接酶连接酶 重组重组重组重组DNADNA（重组质粒）（重组质粒）（重组质粒）（重组质粒）目的基因的提取、与运载体的结合目的基因的提取、与运载体的结合目的基因导入受体细胞、目的基因的表达目的基因导入受体细胞、目的基因的表达 重组重组DNADNA（重组质粒）（重组质粒）重组质粒重组质粒DNADNA受体受体细胞细胞大肠杆菌大肠杆菌枯草杆菌枯草杆菌酵母菌酵母菌动植物细胞动植物细胞导入导入增殖增殖目的基因产物目的基因产物繁繁殖殖速速度度快快 将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。落，保留有表达产物的进一步培养、研究。无表达产物无表达产物无表达产物无表达产物有表达产物有表达产物无表达产物无表达产物巩固练习巩固练习要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是（要使目的基因与对应的载体重组，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实施基因工程的第一步的一种方法是把实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限制性内切酶能利用限制性内切酶。一种限制性内切酶能识别分子的顺序，切识别分子的顺序，切点在和之间，这是利用了酶的（）点在和之间，这是利用了酶的（）高效性高效性专一性专一性多样性多样性催化活性易受外界影响催化活性易受外界影响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要求检测目的基因的表达是否符合特定性状要求提取目的基因提取目的基因4下表关于基因工程中有关基因操作的名下表关于基因工程中有关基因操作的名词词及及对应对应的内容，的内容，正确的正确的组组合是合是（）（）C水母基因工程的应用基因工程基因工程原理：原理：优点：优点：基因操作工具基因操作工具步骤：步骤：基因重组基因重组定向定向改造生物的遗传性状；改造生物的遗传性状；“剪刀剪刀”：“针线针线”：运载体：运载体：1 1、提取、提取目的基因目的基因 2 2、目的基因与运载体的、目的基因与运载体的结合结合 3 3、将目的基因、将目的基因导入导入受体细胞受体细胞 4 4、目的基因的、目的基因的表达和检测表达和检测质粒、噬菌体、动植物病毒质粒、噬菌体、动植物病毒DNA连接酶连接酶限制性内切酶限制性内切酶基因工程在畜牧业的应用基因工程在畜牧业的应用 繁殖具有繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮毛质量的皮毛等优良品质的转基因动物（如奶牛）。等优良品质的转基因动物（如奶牛）。该过程的重要步骤是该过程的重要步骤是重组重组DNA转移到转移到动物受精动物受精卵卵中。中。将人的生长激素基因和将人的生长激素基因和牛的生长素基因分别注射到牛的生长素基因分别注射到小白鼠受精卵中，得到的小白鼠受精卵中，得到的“超级小鼠超级小鼠”。基因工程在农业上的应用基因工程在农业上的应用 培育抗逆性品种培育抗逆性品种 将细菌的将细菌的抗虫、抗病毒、抗抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温高温等抗性基因转移到作物体等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。性。如转基因抗虫棉。抗虫基因作物的意义：抗虫基因作物的意义：减少农药的用量，降低了生产的成本，减少农药的用量，降低了生产的成本，减少了农药减少了农药对环境的污染。对环境的污染。基因工程在药物研究的应用基因工程在药物研究的应用 用基因工程的方法生用基因工程的方法生产胰岛素、干扰素、白细产胰岛素、干扰素、白细胞介素、凝血因子、以及胞介素、凝血因子、以及预防乙肝、霍乱、伤寒、预防乙肝、霍乱、伤寒、疟疾等的疫苗。疟疾等的疫苗。提高生产产量、降低提高生产产量、降低生产成本。生产成本。胰岛素从猪、牛等动物的胰胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，腺中提取，100Kg100Kg胰腺只能提取胰腺只能提取4-4-5g5g的胰岛素，其产量之低和价格的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。之高可想而知。将合成的胰岛素将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，基因导入大肠杆菌，每每2000L2000L培养液就能培养液就能产生产生100g100g胰岛素！使胰岛素！使其价格降低了其价格降低了30%-30%-50%!50%!1）用基因工程产物）用基因工程产物“超级细菌超级细菌”分解石油，分解石油，可以大大提高细菌分解石油的效率。可以大大提高细菌分解石油的效率。2）用基因工程培养出）用基因工程培养出“吞噬吞噬”汞汞和和降解降解土壤中土壤中DDT的的细菌细菌，以及能够，以及能够净化镉污染的植物净化镉污染的植物。3)用于环境检测。用于环境检测。基因工程在净化环境中应用基因工程在净化环境中应用 用用DNA探针探针可以检测饮用水中可以检测饮用水中病毒病毒的含量。的含量。此方法的特点是快速、灵敏，此方法的特点是快速、灵敏，1吨水中有吨水中有10个病个病毒也能检测出来。毒也能检测出来。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”能十分能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污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，甚至还可以吸收和转化污染物染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。用转基因动物作器官移植的供体用转基因动物作器官移植的供体供体动物：供体动物：存在的难题：存在的难题：解决方法：解决方法：猪猪免疫排斥免疫排斥将供体基因组导入某种基因调节因将供体基因组导入某种基因调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。应的转基因克隆猪器官。基因工程在基因工程在医学上医学上的应用的应用基因治疗曙光初照基因治疗曙光初照1、体外基因治疗：、体外基因治疗：2、体内基因治疗：、体内基因治疗：从病人体内获得某种细胞，进行培从病人体内获得某种细胞，进行培养，然后，在体外完成基因转移，养，然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。最后重新输入患者体内。直接向人体组织细胞中转移基因直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。的治病方法。用于基因治疗的基因种类用于基因治疗的基因种类A.从健康人体上分离得到的功能正常的基因，从健康人体上分离得到的功能正常的基因，用以取代病变基因，或依靠其表达产物。用以取代病变基因，或依靠其表达产物。B.反义基因。即通过产生的反义基因。即通过产生的mRNA分子，与分子，与病变基因产生的病变基因产生的mRNA进行互补，来阻断进行互补，来阻断蛋白质合成。蛋白质合成。C.编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因，又编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因，又叫做自杀基因。叫做自杀基因。基因工程的是与非阅读课本阅读课本讨论：转基因食品安全吗？讨论：转基因食品安全吗？转基因生物和转基因食品的安全性转基因生物和转基因食品的安全性当人类拥有了只有大自然才拥有当人类拥有了只有大自然才拥有的改造生物、创造生物的能力时，的改造生物、创造生物的能力时，也感到了不安与困惑。人类是否也感到了不安与困惑。人类是否有权按照自已的意愿操纵地球上有权按照自已的意愿操纵地球上的生命？人类创造的转基因生物、的生命？人类创造的转基因生物、转基因食品是否会危害整个生物转基因食品是否会危害整个生物圈，包括人类自身？圈，包括人类自身？转基因生物和转基因食品的安全性转基因生物和转基因食品的安全性转基因生物和食品可能存在潜在的危害性。2001年，我国颁布了农业转基因生物安全管理条例采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法正确的是（）的作法正确的是（）将毒素蛋白注射到棉受精卵中将毒素蛋白注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的序列，注射到棉受精卵将编码毒素蛋白的序列，注射到棉受精卵中中将编码毒素蛋白的序列，与质粒重组，导将编码毒素蛋白的序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，在进行组织培养入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，在进行组织培养将编码毒素蛋白的序列，与细菌质粒重组，将编码毒素蛋白的序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵中注射到棉的子房并进入受精卵中再次巩固在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的（在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的（）A、人工合成目的基因、人工合成目的基因B、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合C、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞D、目的基因的检测和表达、目的基因的检测和表达C转基因动物是指（转基因动物是指（）A、提供基因的动物、提供基因的动物B、基因组中增加外源基因的动物、基因组中增加外源基因的动物C、能产生白蛋白的动物、能产生白蛋白的动物D、能表达基因信息的动物、能表达基因信息的动物B下列各项中，与基因工程无关的是（下列各项中，与基因工程无关的是（）A、选择、选择“工程菌工程菌”生产胰岛素生产胰岛素B、培育转基因抗虫棉、培育转基因抗虫棉C、人工诱导多倍体、人工诱导多倍体D、利用、利用DNA探针检测应用水是否含有病毒探针检测应用水是否含有病毒 C基因工程中常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细基因工程中常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，原因是（胞，原因是（）A、结构简单、操作方便、结构简单、操作方便 B、繁殖速度快、繁殖速度快C、遗传物质含量少、遗传物质含量少 D、性状稳定，变异少、性状稳定，变异少B结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！48