基因工程-PowerPoint演示文稿

1、 隨著社會的發(fā)展，人們的需求越來越趨于多樣化，人隨著社會的發(fā)展，人們的需求越來越趨于多樣化，人們希望按照自己的意圖改變物種的基因，以期獲得新的性們希望按照自己的意圖改變物種的基因，以期獲得新的性狀、得到新的生物產(chǎn)品。經(jīng)典遺傳學(xué)主要通過自然選育來狀、得到新的生物產(chǎn)品。經(jīng)典遺傳學(xué)主要通過自然選育來挑選已發(fā)生自發(fā)突變的新變種；通過用物化因子（如輻射、挑選已發(fā)生自發(fā)突變的新變種；通過用物化因子（如輻射、藥物處理等）來進(jìn)行人工誘變，得到所需的性狀；通過細(xì)藥物處理等）來進(jìn)行人工誘變，得到所需的性狀；通過細(xì)胞雜交使得某種突變性狀得以顯現(xiàn)，從而尋找新類型。但胞雜交使得某種突變性狀得以顯現(xiàn)，從而尋找新類型。但所

2、有這些，都具有相當(dāng)大的偶然性，效率不高，難以真正所有這些，都具有相當(dāng)大的偶然性，效率不高，難以真正看到基因。由于經(jīng)典遺傳學(xué)所研究的基因不能離開染色體看到基因。由于經(jīng)典遺傳學(xué)所研究的基因不能離開染色體而獨(dú)立進(jìn)行復(fù)制，所以基因拷貝數(shù)的增加是有限的；由于而獨(dú)立進(jìn)行復(fù)制，所以基因拷貝數(shù)的增加是有限的；由于染色體減數(shù)分裂受同源性的支配，遠(yuǎn)緣雜交難以實(shí)現(xiàn)。人染色體減數(shù)分裂受同源性的支配，遠(yuǎn)緣雜交難以實(shí)現(xiàn)。人們強(qiáng)烈希望新的育種方式出現(xiàn)。在疾病防治方面，有許多們強(qiáng)烈希望新的育種方式出現(xiàn)。在疾病防治方面，有許多嚴(yán)重威脅人類健康的病癥，如遺傳性疾病、心血管病、惡嚴(yán)重威脅人類健康的病癥，如遺傳性疾病、心血管病、惡性

3、腫瘤、免疫系統(tǒng)疾病等，病因還不太清楚。解決這些問性腫瘤、免疫系統(tǒng)疾病等，病因還不太清楚。解決這些問題，必需依賴于生命科技甚至整個(gè)科學(xué)技術(shù)的革命題，必需依賴于生命科技甚至整個(gè)科學(xué)技術(shù)的革命. 在上世紀(jì)中下葉，科學(xué)進(jìn)步的機(jī)遇終于到來，這就在上世紀(jì)中下葉，科學(xué)進(jìn)步的機(jī)遇終于到來，這就是分子生物學(xué)理論的創(chuàng)立和突破性進(jìn)展，特別是基因工程是分子生物學(xué)理論的創(chuàng)立和突破性進(jìn)展，特別是基因工程（遺傳工程）（遺傳工程）-DNADNA體外重組技術(shù)的出現(xiàn)。體外重組技術(shù)的出現(xiàn)。一、基因工程的基本內(nèi)容一、基因工程的基本內(nèi)容 基因工程，確切地講就是重組基因工程，確切地講就是重組DNADNA技術(shù)技術(shù)，指在體外指在體外將不同來

4、源的將不同來源的DNADNA進(jìn)行剪切和重組，形成雜合進(jìn)行剪切和重組，形成雜合DNADNA或稱或稱嵌合嵌合DNADNA分子，然后將其導(dǎo)入特定的宿主細(xì)胞，得到分子，然后將其導(dǎo)入特定的宿主細(xì)胞，得到大量擴(kuò)增和表達(dá)，使宿主細(xì)胞獲得新的遺傳特性，產(chǎn)大量擴(kuò)增和表達(dá)，使宿主細(xì)胞獲得新的遺傳特性，產(chǎn)生新的基因產(chǎn)物?；蚬こ?，或稱遺傳工程，興起于生新的基因產(chǎn)物?；蚬こ?，或稱遺傳工程，興起于2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代。人類實(shí)現(xiàn)對基因進(jìn)行自如地操作、轉(zhuǎn)年代。人類實(shí)現(xiàn)對基因進(jìn)行自如地操作、轉(zhuǎn)移和改造的理想，是在核酸限制性內(nèi)切酶、載體質(zhì)粒、移和改造的理想，是在核酸限制性內(nèi)切酶、載體質(zhì)粒、連接酶和其它修飾酶被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)

5、以后。在此基礎(chǔ)上，連接酶和其它修飾酶被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)以后。在此基礎(chǔ)上，核酸和蛋白質(zhì)序列測定、基因體外快速突變、核酸和蛋白質(zhì)序列測定、基因體外快速突變、DNADNA的的人工合成等，則使得基因工程逐漸成熟和發(fā)展。人工合成等，則使得基因工程逐漸成熟和發(fā)展。二、基因工程的基本程序二、基因工程的基本程序質(zhì)粒質(zhì)粒：環(huán)狀：環(huán)狀DNADNA分子，它的分子量較小，可以自由地進(jìn)入細(xì)菌分子，它的分子量較小，可以自由地進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞，還能獨(dú)立自主地復(fù)制，具有一套與細(xì)胞核染色體相對獨(dú)細(xì)胞，還能獨(dú)立自主地復(fù)制，具有一套與細(xì)胞核染色體相對獨(dú)立的遺傳信息。立的遺傳信息。 基因工程的基本程序是基因工程的基本程序是：（：（1 1）獲得目

6、的基因（外源）獲得目的基因（外源DNADNA片段）片段）（2 2）將目的基因連接到載體上，得雜化載體；（）將目的基因連接到載體上，得雜化載體；（3 3）將雜化載體）將雜化載體（環(huán)狀的（環(huán)狀的DNADNA）引入宿主細(xì)胞（受體細(xì)胞），使目的基因及載體上引入宿主細(xì)胞（受體細(xì)胞），使目的基因及載體上其它基因得以轉(zhuǎn)錄和翻譯。其它基因得以轉(zhuǎn)錄和翻譯。載體質(zhì)粒載體質(zhì)粒外源外源DNADNA片段片段外源外源DNADNA插入插入剪切剪切引入宿引入宿主細(xì)胞主細(xì)胞選出含有重選出含有重組組DNADNA的細(xì)的細(xì)胞擴(kuò)增胞擴(kuò)增abbAAb 例題解析例題解析1 1、 農(nóng)業(yè)上大量使用化肥存在許多負(fù)面影響，農(nóng)業(yè)上大量使用化肥存在許

7、多負(fù)面影響，“生物固氮生物固氮”已已成為一項(xiàng)重要研究課題，實(shí)驗(yàn)證明，生物固氮是某些微生物（如成為一項(xiàng)重要研究課題，實(shí)驗(yàn)證明，生物固氮是某些微生物（如根瘤菌、藍(lán)藻等）將空氣中的根瘤菌、藍(lán)藻等）將空氣中的N N2 2固定為固定為NHNH3 3的過程。的過程。（1 1）與人工合成）與人工合成NHNH3 3所需的高溫、高壓條件相比，生物固氮的順?biāo)璧母邷?、高壓條件相比，生物固氮的順利進(jìn)行是因?yàn)楦鼍?、藍(lán)藻體內(nèi)含有特定的利進(jìn)行是因?yàn)楦鼍⑺{(lán)藻體內(nèi)含有特定的 ，這類物質(zhì)，這類物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)是的化學(xué)本質(zhì)是 。（2 2）人們正在著力研究轉(zhuǎn)基因固氮植物（如固氮水稻、固氮?。┤藗冋谥ρ芯哭D(zhuǎn)基因固氮植物（如固

8、氮水稻、固氮小麥等），某科學(xué)家將根瘤菌、細(xì)胞中的固氮基因，通過基因工程麥等），某科學(xué)家將根瘤菌、細(xì)胞中的固氮基因，通過基因工程方法轉(zhuǎn)移到水稻植株細(xì)胞中，經(jīng)檢測，轉(zhuǎn)基因水稻具備了固氮功方法轉(zhuǎn)移到水稻植株細(xì)胞中，經(jīng)檢測，轉(zhuǎn)基因水稻具備了固氮功能。據(jù)上述材料分析：能。據(jù)上述材料分析：固氮基因已經(jīng)整合到水稻細(xì)胞的固氮基因已經(jīng)整合到水稻細(xì)胞的 中。中。寫出水稻細(xì)胞中固氮基因得到表達(dá)的反應(yīng)式。寫出水稻細(xì)胞中固氮基因得到表達(dá)的反應(yīng)式。酶酶蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)DNADNA 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 翻譯翻譯 DNADNA（固氮基因）固氮基因） RNA RNA 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)2 2、干擾素是治療癌癥的重要物質(zhì)，人血液中每升只能提取、干擾

9、素是治療癌癥的重要物質(zhì)，人血液中每升只能提取0.050.05gg干擾素，因而其價(jià)格昂貴，平民百姓用不起。但美國有一家公司用干擾素，因而其價(jià)格昂貴，平民百姓用不起。但美國有一家公司用遺傳工程方法合成了價(jià)格低廉、藥性一樣的干擾素，其具體做法是：遺傳工程方法合成了價(jià)格低廉、藥性一樣的干擾素，其具體做法是：（1 1）從人的淋巴細(xì)胞中提取能指導(dǎo)干擾素合成的）從人的淋巴細(xì)胞中提取能指導(dǎo)干擾素合成的 ，并，并使之與一種叫做質(zhì)粒的使之與一種叫做質(zhì)粒的DNADNA結(jié)合，然后移植到酵母菌內(nèi)，從而用酵結(jié)合，然后移植到酵母菌內(nèi)，從而用酵母菌來母菌來 。（2 2）酵母菌能用）酵母菌能用 方式繁殖，速度很快，所以，能在較

10、方式繁殖，速度很快，所以，能在較短的時(shí)間內(nèi)大量生產(chǎn)短的時(shí)間內(nèi)大量生產(chǎn) 。利用這種方法不僅產(chǎn)量。利用這種方法不僅產(chǎn)量高，并且成本也較低。高，并且成本也較低?；蚧虍a(chǎn)生產(chǎn)生干擾素干擾素出芽出芽干擾素干擾素3 3、細(xì)菌通常是具有雙鏈環(huán)狀、細(xì)菌通常是具有雙鏈環(huán)狀DNADNA的單細(xì)胞生物?，F(xiàn)有甲、乙兩的單細(xì)胞生物。現(xiàn)有甲、乙兩種細(xì)菌，基因型分別是種細(xì)菌，基因型分別是abdabd和和ABDABD，通過基因工程使甲細(xì)菌后代通過基因工程使甲細(xì)菌后代產(chǎn)生出乙細(xì)菌產(chǎn)生出乙細(xì)菌B B基因所控制的產(chǎn)物，具體過程如圖所示，試據(jù)基因所控制的產(chǎn)物，具體過程如圖所示，試據(jù)圖回答。圖回答。（1 1）從細(xì)胞的結(jié)構(gòu)看，細(xì)菌屬于）

11、從細(xì)胞的結(jié)構(gòu)看，細(xì)菌屬于 生物。生物。（2 2）圖中剪切）圖中剪切DNADNA的的“剪刀剪刀”和粘接和粘接DNADNA的的“膠水膠水”，其實(shí)是兩種，其實(shí)是兩種不同的酶，它們都只能在不同的酶，它們都只能在DNADNA的一定位置進(jìn)行剪切和粘接，說明它的一定位置進(jìn)行剪切和粘接，說明它們具有們具有 的特點(diǎn)。的特點(diǎn)。（3 3）新細(xì)菌與甲、乙細(xì)菌的表現(xiàn)都不同，從變異來源看，這是人）新細(xì)菌與甲、乙細(xì)菌的表現(xiàn)都不同，從變異來源看，這是人工條件下的一種工條件下的一種 。（4 4）假如）假如B B基因是來自人體細(xì)胞，則甲子代也可產(chǎn)生出相應(yīng)的人基因是來自人體細(xì)胞，則甲子代也可產(chǎn)生出相應(yīng)的人體物質(zhì)，這說明在翻譯過程中

12、，細(xì)菌和人類共套體物質(zhì)，這說明在翻譯過程中，細(xì)菌和人類共套 。（5 5）在）在DNADNA分子中分子中“拼接拼接”上某個(gè)基因或上某個(gè)基因或“切割切割”掉某個(gè)基因，掉某個(gè)基因，并不影響各基因的功能，這說明基因具有并不影響各基因的功能，這說明基因具有 原核原核專一性專一性基因重組基因重組遺傳密碼遺傳密碼相對的獨(dú)立性相對的獨(dú)立性4 4、“人類基因組計(jì)劃人類基因組計(jì)劃”的研究工作已經(jīng)歷時(shí)的研究工作已經(jīng)歷時(shí)1010年，投資近百億美年，投資近百億美元。一開始它是一項(xiàng)元。一開始它是一項(xiàng)“國際參與，免費(fèi)分享國際參與，免費(fèi)分享”的國際合作研究項(xiàng)的國際合作研究項(xiàng)目，現(xiàn)在由于其潛在的巨大經(jīng)濟(jì)價(jià)值，使得它還未完成時(shí)，

13、爭搶目，現(xiàn)在由于其潛在的巨大經(jīng)濟(jì)價(jià)值，使得它還未完成時(shí)，爭搶就已經(jīng)開始，而且愈演愈烈的趨勢。起步本已較晚的我國生物科就已經(jīng)開始，而且愈演愈烈的趨勢。起步本已較晚的我國生物科技人員還面臨著經(jīng)費(fèi)嚴(yán)重不足等巨大困難，但是他們說：技人員還面臨著經(jīng)費(fèi)嚴(yán)重不足等巨大困難，但是他們說：“我們我們的民族已經(jīng)在信息產(chǎn)業(yè)的上游的民族已經(jīng)在信息產(chǎn)業(yè)的上游-軟件和硬件上受制于人，我們軟件和硬件上受制于人，我們再也不能讓我們的子孫后代在這個(gè)領(lǐng)域付出代價(jià)！再也不能讓我們的子孫后代在這個(gè)領(lǐng)域付出代價(jià)！”當(dāng)該課題組當(dāng)該課題組的楊煥明、汪鍵在沒有研究經(jīng)費(fèi)的情況下找袁隆平幫忙時(shí)，袁隆的楊煥明、汪鍵在沒有研究經(jīng)費(fèi)的情況下找袁隆平幫忙時(shí)，袁隆平爽快地道：平爽快地道：“拿合同來拿合同來”。（。（1 1）從細(xì)胞學(xué)上講，基因的載體是）從細(xì)胞學(xué)上講，基因的載體是 其排列特點(diǎn)是其排列特點(diǎn)是 。（2 2）文中的）文中的“基因序列基因序列”指指 ，因?yàn)?，因?yàn)樗砜刂粕顒拥娜姿砜刂粕顒拥娜?，所以基因序列的測定對，所以基因序列的測定對于探索生命奧秘意義重大：（于探索生命奧秘意義重大：（3 3）“編碼基因編碼基因”一詞中的一詞中的“編碼編碼”，是指為生命活動的體現(xiàn)者是指為生命活動的體現(xiàn)者 編碼。（編碼。（4