必修二：6.2基因工程及其应用.ppt

《必修二：6.2基因工程及其应用.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《必修二：6.2基因工程及其应用.ppt（40页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第第6 6章章 从杂交育种到基因工程从杂交育种到基因工程第第2 2节节 基因工程及其应用基因工程及其应用课时（一）课时（一）能发光的水母能发光的水母能否能否让热能否能否让热带鱼也能发光带鱼也能发光?设想不能发光的热带斑马鱼不能发光的热带斑马鱼能产生人胰岛素的大肠杆菌基因基因“嫁接嫁接”学1.概述基因工程的基本原理和基本步骤概述基因工程的基本原理和基本步骤。2.了解基因工程的应用及其安全性。了解基因工程的应用及其安全性。学习目标学习目标 又称又称基因拼接技术基因拼接技术,或或重组重组DNA 技术技术。通俗的说，就是按照人们的意愿，把通俗的说，就是按照人们的意愿，把一一种生物种生物的某种基因提取出

2、来，加以修饰的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到改造，然后放到另一种生物另一种生物的细胞里，的细胞里，定向定向的改造生物的遗传性状。的改造生物的遗传性状。基因工程基因工程(gene engineering)1.1.原理：原理：2.2.操作水平：操作水平：3.3.结果：结果：基因重组基因重组DNADNA分子水平分子水平定向地改造生物的遗传性状，定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。获得人类所需要的品种。基因工程基因工程(gene engineering)培育转基因大肠杆菌的简要过程：培育转基因大肠杆菌的简要过程：你认为上述培育转你认为上述培育转你认为上述培育转你认为上述培育转基因

3、大肠杆菌的关基因大肠杆菌的关基因大肠杆菌的关基因大肠杆菌的关键步骤有哪些？键步骤有哪些？键步骤有哪些？键步骤有哪些？普通大肠杆菌普通大肠杆菌(不能分泌胰岛素不能分泌胰岛素)人体组织细胞人体组织细胞提取提取提取提取胰岛素基因胰岛素基因与运载体与运载体与运载体与运载体DNADNA拼接拼接拼接拼接导入导入导入导入大肠杆菌大肠杆菌(含含胰岛素基因胰岛素基因)转基因大肠杆菌转基因大肠杆菌(能分泌胰岛素能分泌胰岛素)培育转基因大肠杆菌的关键步骤：培育转基因大肠杆菌的关键步骤：1.ONE1.ONE胰岛素基胰岛素基因从人体因从人体细胞内提细胞内提取出来取出来2.TWO2.TWO胰岛素基胰岛素基因与运载因与运载

4、体体DNADNA连连接接3.THREE3.THREE胰岛素基因胰岛素基因导入受体导入受体(大肠杆菌大肠杆菌)细胞细胞基因的基因的“剪刀剪刀”基因的基因的“针线针线”基因的运载体基因的运载体12基因工程的操作工具基因工程的操作工具1.基因的剪刀基因的剪刀 限制性内切酶限制性内切酶2.基因的针线基因的针线 连接酶连接酶 3.基因的运输工具基因的运输工具 运载体运载体 基因工程的操作步骤基因工程的操作步骤1.目的基因的目的基因的提取提取2.目的基因与运载体目的基因与运载体结合结合3.目的基因目的基因导入导入受体细胞受体细胞4.目的基因的目的基因的检测检测与与表达表达基因工程基因工程(gene eng

5、ineering)的原理的原理、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、基因工程的应用生长快、肉质好的转基因生长快、肉质好的转基因鱼鱼(中国中国)转基因的紫番茄转基因的紫番茄2 2、基因工程与药物研制、基因工程与药物研制许多药品的生产许多药品的生产是从是从生物组织生物组织中提取中提取的。受材料来源限制的。受材料来源限制产量有限，其价格往产量有限，其价格往往十分昂贵。往十分昂贵。微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因将生物合成相应药物成分的基因导导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不

6、但入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。能解决产量问题，还能大大降低生产成本。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4-5g4-5g的胰岛素，其产量之低和价的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。格之高可想而知。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%!3 3、环境保护、环境保护基因工程做成的基因工程做成的“超级细菌

7、超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。能吞食和分解多种污染环境的物质。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基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因工程培育成功的“超级细菌超级细菌”却能分解石油中的多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，种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解分解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

8、转化污染物。转基因食品转基因食品 安全吗?如如:EcoRI1、该限制酶只能识别、该限制酶只能识别GAATTC的序列，的序列，说明了限制酶具有的特性是说明了限制酶具有的特性是 。2、EcoRI限制酶识别了限制酶识别了GAATTC的序列后，的序列后，将会发生什么样的变化？将会发生什么样的变化？积极思考专一性专一性1.基因的剪刀基因的剪刀限制性内切酶限制性内切酶 基因操作(gene engineering)的工具CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 练习使用练习使用EcoRI 剪切目的基因剪切目的基因CTTCATG AA

9、TTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 目的基因目的基因黏性末端黏性末端DNADNA酶和限制性核酸内切酶的比较酶和限制性核酸内切酶的比较不同点不同点相同点相同点限制性核算内切酶限制性核算内切酶DNA酶酶将将DNA分子分解分子分解成一个一个的脱成一个一个的脱氧核苷酸氧核苷酸将将DNA分子切割分子切割成两个成两个DNA片段片段作用的化学键都是磷酸二酯键作用的化学键都是磷酸二酯键2.分子针线分子针线DNA连接酶连接酶(DNA linking-enzyme)积极思考DNA连接酶连接的是两个脱氧连接酶连接的是两个脱氧核苷酸核苷酸(deoxyrib

10、onucleotide)分子的什么部位？分子的什么部位？基因操作(gene engineering)的工具使用使用DNA连接酶制作重组连接酶制作重组DNA分子分子甲片段甲片段CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT 乙片段乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG 重组重组DNA分子分子Recombinant DNAGGCATCTTAAAATTCCGTAG DNADNA聚合酶和聚合酶和DNADNA连接酶的比较连接酶的比较不不同同点点相同点相同点DNA聚合酶聚合酶DNA连接酶连接酶连接连接DNA片段片段不需要模板不需要模板连接的是游离的连接的是游离的脱氧核苷

11、酸脱氧核苷酸需要模板需要模板连接不同脱氧核苷酸之间的磷酸和连接不同脱氧核苷酸之间的磷酸和脱氧核糖，形成磷酸二酯键脱氧核糖，形成磷酸二酯键目的基因目的基因(如人的胰岛素基因如人的胰岛素基因)怎样才能怎样才能导入受体细胞导入受体细胞(如大肠杆菌细胞如大肠杆菌细胞)？3.基因的运输工具基因的运输工具运载体运载体(carrying)常用的运载体常用的运载体(carrying)有两类：有两类：(1)细菌细胞质的细菌细胞质的质粒质粒(plasmid)(2)噬菌体噬菌体(bacteriophages)或某些或某些动植物病毒动植物病毒(virus)基因操作(gene engineering)的工具大肠杆菌的大

12、肠杆菌的质粒质粒(plasmid)：运载体运载体(carrying)应该应该具有什么特具有什么特点呢点呢?基因操作(gene engineering)的工具作为运载体必须具备哪些条件？作为运载体必须具备哪些条件？1.能够在宿主细胞中能够在宿主细胞中复制并稳定地保存复制并稳定地保存。2.具具多个限制酶切点多个限制酶切点，以便与外源基因连接。，以便与外源基因连接。3.对宿主细胞无毒害作用。对宿主细胞无毒害作用。4.具有某些具有某些标记基因标记基因，便于进行，便于进行筛选筛选。1、常用的受体细胞：、常用的受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌、动植物细胞等酵母菌、动植物细胞等2、常

13、用微生物作受体细胞的原因：、常用微生物作受体细胞的原因：微生物增殖快、代谢快、目的产物多。微生物增殖快、代谢快、目的产物多。3、若运载体是质粒，受体细胞为细菌应作何处理：、若运载体是质粒，受体细胞为细菌应作何处理：应用应用CaCl2处理处理目的是：目的是：增大细胞壁的通透性增大细胞壁的通透性基因工程的操作过程下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图回答据图回答。1.能否利用人的皮肤细胞进行过程能否利用人的皮肤细胞进行过程？过程？过程特别需要的酶是特别需要的酶是哪一种？哪一种？答案不能，皮肤细胞中胰岛素基因不表达；过程不能，

14、皮肤细胞中胰岛素基因不表达；过程是逆转录，是逆转录，需要逆转录酶。需要逆转录酶。2.如何将如何将A和和B连接成连接成C？操作后的产物只有？操作后的产物只有C吗？吗？3.如果要检测如果要检测D中是否含有中是否含有C，通常如何检测？，通常如何检测？答案用同一种限制酶切割用同一种限制酶切割A和和B，再加入，再加入DNA连接酶，才能连接酶，才能形成形成C。操作后的产物除了。操作后的产物除了C，还可能有，还可能有A与与A结合、结合、B与与B结结合的产物。合的产物。答案利用利用C上的标记基因进行检测。上的标记基因进行检测。4.人人的的胰胰岛岛素素基基因因能能够够在在大大肠肠杆杆菌菌细细胞胞中中表表达达的的

15、基基础础是是什什么？么？答案所有生物共用一套遗传密码子。所有生物共用一套遗传密码子。5.该方法和诱变育种相比，有什么优点？该方法和诱变育种相比，有什么优点？答案可以定向地改造生物的遗传性状。可以定向地改造生物的遗传性状。练习练习1.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A.B.C.D.C2.2.要使目的基因与对应的载体重组，所需的要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是两种酶是()(

16、)限制酶限制酶连接酶连接酶解旋酶解旋酶还原酶还原酶 A3.3.基因工程技术中的目的基因主要来源于基因工程技术中的目的基因主要来源于()()A.A.自然界现存在生物体内的基因自然界现存在生物体内的基因B.B.自然突变产生的新基因自然突变产生的新基因C.C.人工诱变产生的新基因人工诱变产生的新基因D.D.科学家在实验室中人工合成的基因科学家在实验室中人工合成的基因A4.4.下列关于基因工程的叙述中下列关于基因工程的叙述中,正确的是正确的是()()A.A.限制酶只用于提取目的基因限制酶只用于提取目的基因B.B.细菌体内的环状细菌体内的环状DNADNA均可作运载体均可作运载体C.DNAC.DNA连接酶

17、可用于目的基因和运载体的连接连接酶可用于目的基因和运载体的连接D.D.重组重组DNADNA分子一旦进入受体细胞分子一旦进入受体细胞,基因工程则完成基因工程则完成.5.5.以下说法正确的是以下说法正确的是()()A.A.目的基因是指重组目的基因是指重组DNA DNA B.B.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C.DNAC.DNA重组所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体重组所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体D.D.只要受体细胞中含有目的基因，目的基因就一定能只要受体细胞中含有目的基因，目的基因就一定能够成功表达够成功表达 CBba6.6.如图如图,下列有

18、关酶功能的叙述中下列有关酶功能的叙述中,错误的是（错误的是（）A.A.切断切断a a处的酶为限制性内切酶处的酶为限制性内切酶B.B.连接连接a a处的酶为处的酶为DNADNA连接酶连接酶C.C.切断切断b b处的酶为解旋酶处的酶为解旋酶D.D.连接连接b b处的酶为处的酶为RNARNA聚合酶聚合酶D7.7.基因工程技术在培育抗旱植物用于发展沙漠农业基因工程技术在培育抗旱植物用于发展沙漠农业和改造沙漠方面显示了良好的前景和改造沙漠方面显示了良好的前景,荷兰一家公司荷兰一家公司将大肠杆菌中的海藻糖合成酶基因导入植物将大肠杆菌中的海藻糖合成酶基因导入植物(如甜如甜菜、马铃薯等菜、马铃薯等)中并获得有效表达，使中并获得有效表达，使“工程植物工程植物”增强了耐旱性、耐寒性的基本操作步骤是：增强了耐旱性、耐寒性的基本操作步骤是：（2）基因表达的含义是：）基因表达的含义是：（3）写出酶基因工程在植物体内的表达过程：）写出酶基因工程在植物体内的表达过程：海藻糖合成酶基因的获取海藻糖合成酶基因的获取目的基因与运载体结合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目的基因的表达和检测目的基因的表达和检测基因通过转录、翻译合成蛋白质，基因通过转录、翻译合成蛋白质，体现出相应的性状体现出相应的性状酶基因酶基因 mRNA mRNA 海藻糖合成酶海藻糖合成酶转录转录翻译翻译