基因工程及其應(yīng)用教學(xué)演示文稿

基因工程及其應(yīng)用教學(xué)演示文稿當(dāng)前1頁，總共58頁。優(yōu)選基因工程及其應(yīng)用教學(xué)當(dāng)前2頁，總共58頁?！凹藿印绷巳艘葝u素基因的大腸桿菌當(dāng)前3頁，總共58頁。一、基因工程的概念：

又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗的說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。原理操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程結(jié)果基因重組生物體外基因/DNA分子水平剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)人類需要的基因產(chǎn)物當(dāng)前4頁，總共58頁?；蚬こ逃N與雜交育種、誘變育種相比，主要優(yōu)點是什么？其原理是什么？優(yōu)點：目的性強(qiáng)、育種周期短、克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙？當(dāng)前5頁，總共58頁。培育抗蟲棉的簡要過程：普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因與運載體DNA拼接導(dǎo)入棉花細(xì)胞(含抗蟲基因)棉花植株(有抗蟲特性)當(dāng)前6頁，總共58頁。二、基因操作的工具基因的“剪刀”限制性核酸內(nèi)切酶基因的“針線”DNA連接酶基因的運輸工具運載體當(dāng)前7頁，總共58頁。1、基因的“剪刀”—限制性內(nèi)切酶（限制酶）存在：主要是微生物體內(nèi)

特點：特異性

即一種限制酶只能識別一種特定的

核苷酸序列，并且能在特定的切點上切割DNA分子作用位點：磷酸和脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵結(jié)果：產(chǎn)生兩個黏性末端當(dāng)前8頁，總共58頁。限制酶例：大腸桿菌的一種限制酶(EcoRⅠ)能識別

GAATTC序列，并在G和A之間切開。當(dāng)前9頁，總共58頁。什么叫黏性末端？被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，它們之間正好互補(bǔ)配對，這樣的切口叫黏性末端。當(dāng)前10頁，總共58頁。

被同一種限制酶切斷的幾個DNA是否具有相同的黏性末端？相同積極思考當(dāng)前11頁，總共58頁。2、基因的“針線”——DNA連接酶連接酶的作用：

將互補(bǔ)配對的兩個黏性末端連接起來，使之成為一個完整的DNA分子。連接的部位：磷酸二酯鍵DNA連接酶的作用過程：當(dāng)前12頁，總共58頁?；虻尼樉€：DNA連接酶

G

AA

TT

CC

TT

AA

GG

AA

TT

CC

TT

AA

GGC

TT

AA

AA

TT

C

GG

C

TT

AA

AA

TT

C

GGC

TT

AA

AA

TT

C

G用同種限制酶切割當(dāng)前13頁，總共58頁。DNA連接酶的作用是：A.子鏈和母鏈之間形成氫鍵

B.黏性末端之間形成氫鍵

C.兩個DNA末端間的縫隙連接

D.A、B、C都對C？當(dāng)前14頁，總共58頁。下列是由限制酶切割形成的DNA片段，能用相應(yīng)DNA連接酶將它們恢復(fù)連接的組合是①…CTGCA…G②…G…CTTAA③G…ACGTC…④AATTC…G…A.①③；②④

B.①②；③④

C.①④；②③

D.以上都不對A當(dāng)前15頁，總共58頁。3、基因的運輸工具——運載體作用：將外源基因送入受體細(xì)胞。條件：能在受體細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存具有多個限制酶切點具有某些標(biāo)記基因種類：

質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒。當(dāng)前16頁，總共58頁。

質(zhì)粒是基因工程最常用的運載體。質(zhì)粒是染色體外能夠進(jìn)行自主復(fù)制的遺傳單位，習(xí)慣上用來專指細(xì)菌、酵母菌和放線菌等生物中核區(qū)以外的DNA分子。絕大多數(shù)細(xì)菌質(zhì)粒都是很小的環(huán)狀DNA分子。當(dāng)前17頁，總共58頁。大腸桿菌的質(zhì)粒：

最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒，常含有抗藥基因。當(dāng)前18頁，總共58頁。從細(xì)胞中分離出DNA從大腸桿菌中提取質(zhì)粒限制酶提取目的基因限制酶目的基因與運載體結(jié)合DNA連接酶目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的表達(dá)與檢測基因工程操作的基本步驟當(dāng)前19頁，總共58頁。四個基本步驟：三、基因操作的基本步驟1）提取目的基因2）目的基因與運載體結(jié)合3）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4）目的基因的檢測和表達(dá)當(dāng)前20頁，總共58頁。1、目的基因三、基因操作的基本步驟目的基因是人們所需要轉(zhuǎn)移或改造的基因。如蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因，還有植物的抗病（抗病毒、抗細(xì)菌）基因、種子貯藏蛋白的基因，以及人的胰島素基因、干擾素基因等。直接分離法人工合成法目的基因的提取方法當(dāng)前21頁，總共58頁。2、目的基因與運載體結(jié)合

1）用一定的限制酶切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個切口，露出黏性末端。

2）用同一種限制酶切斷目的基因，使其產(chǎn)生

相同的黏性末端。

3）將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的切口處，再加入適量DNA連接酶，形成了一個重組DNA分子（重組質(zhì)粒）目的基因與運載體的結(jié)合過程，實際上是不同來源的基因重組的過程。當(dāng)前22頁，總共58頁。步驟二：目的基因與運載體結(jié)合當(dāng)前23頁，總共58頁。常用的受體細(xì)胞：有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動植物細(xì)胞等。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的原理借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑。3、目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)，隨其繁殖而復(fù)制，由于細(xì)菌繁殖的速度非?？?，在很短的時間內(nèi)就能獲得大量的目的基因。當(dāng)前24頁，總共58頁。4、目的基因的檢測和表達(dá)檢測：根據(jù)受體細(xì)胞是否具有某些標(biāo)記基因判斷目的基因是否導(dǎo)入表達(dá)：受體細(xì)胞必須表現(xiàn)出特定的性狀，才能說明目的基因完成了表達(dá)。當(dāng)前25頁，總共58頁。不能，受體細(xì)胞必須表現(xiàn)出特定的性狀，才能說明目的基因完成了表達(dá)。受體細(xì)胞導(dǎo)入DNA分子后就說明目的基因完成了表達(dá)嗎？若不能表達(dá)，要對抗蟲基因再進(jìn)行修飾。？當(dāng)前26頁，總共58頁。當(dāng)前27頁，總共58頁。限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶、運載體基因工程的別名：操作水平：操作工具：基本過程：基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)DNA分子水平（1）提取目的基因（2）目的基因與運載體結(jié)合（3）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞（4）目的基因的表達(dá)和檢測小結(jié)當(dāng)前28頁，總共58頁。1993年，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院的科學(xué)家成功培育出了抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。他們從蘇云金芽孢桿菌中提取出抗蟲基因，導(dǎo)入棉花體細(xì)胞中，使棉花具有抵抗蟲害的能力。問：(1)在上述基因工程中目的基因是___________,切割目的基因所用的工具是________________.(2)不同生物間基因移植成功說明生物共用一套____________,從進(jìn)化的角度看，這些生物具有______________.(3)在DNA分子中“拼接”上某個基因或“切割”掉某個基因，并不影響各基因的功能，這說明基因具有______________。(4)導(dǎo)入的目的基因成功表達(dá)的標(biāo)志是什么？______________________________________________.抗蟲基因限制性核酸內(nèi)切酶遺傳密碼共同的原始祖先相對的獨立性棉花體細(xì)胞合成了相應(yīng)的蛋白質(zhì)，使棉花具有抵抗蟲害的能力思考題當(dāng)前29頁，總共58頁。四、基因工程的應(yīng)用

運用基因工程技術(shù)，不但可以培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性好的農(nóng)作物及畜、禽新品種，還可以培養(yǎng)出具有特殊用途的動、植物。生長快、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國)乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)1、基因工程與作物育種當(dāng)前30頁，總共58頁。轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯不會引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆當(dāng)前31頁，總共58頁。轉(zhuǎn)基因馬鈴薯轉(zhuǎn)基因煙草當(dāng)前32頁，總共58頁?？瓜x棉抗CMV甜椒抗蟲原理？抗蟲結(jié)果？當(dāng)前33頁，總共58頁。

當(dāng)前34頁，總共58頁。能發(fā)熒光的熱帶斑馬魚普通熱帶斑馬魚是不發(fā)熒光的當(dāng)前35頁，總共58頁。全身散發(fā)綠色熒光的轉(zhuǎn)基因魚乳汁中分泌人凝血因子IX的轉(zhuǎn)基因山羊美科學(xué)家研制出世界上第一只轉(zhuǎn)基因蝴蝶首只轉(zhuǎn)基因猴降生超凡嗅覺能力的轉(zhuǎn)基因鼠當(dāng)前36頁，總共58頁。當(dāng)前37頁，總共58頁。

1993年我國科學(xué)工作者培育成的抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，其抗蟲基因來源于（）A、普通棉花的基因突變B、棉鈴蟲變異形成的致死基因C、寄生在棉鈴蟲體內(nèi)的線蟲D、蘇云金芽孢桿菌體內(nèi)的抗蟲基因D當(dāng)前38頁，總共58頁。2、基因工程與藥物研制我國生產(chǎn)的部分基因

工程疫苗和藥物當(dāng)前39頁，總共58頁。1、微生物基因工程：即把目的基因?qū)氪竽c桿菌等菌中，通過微生物表達(dá)目的基因的產(chǎn)物。2、細(xì)胞基因工程：即用哺乳動物細(xì)胞株表達(dá)目的產(chǎn)物3、轉(zhuǎn)基因動物：

即將目的基因直接導(dǎo)入鼠、兔、羊和豬體內(nèi)，使目的基因在哺乳動物體內(nèi)表達(dá)，從而獲得目的產(chǎn)物當(dāng)前40頁，總共58頁。產(chǎn)品名稱菌株或細(xì)胞應(yīng)用人胰島素大腸桿菌人生長激素大腸桿菌表皮生長因子大腸桿菌白細(xì)胞介素-2大腸桿菌a—干擾素酵母菌乙型肝炎疫苗酵母菌溶血栓劑哺乳動物細(xì)胞治療糖尿病治療生長缺陷癥治療燙傷、胃潰瘍治療某些癌癥治療癌癥或病毒感染預(yù)防病毒性肝炎治療心血管?。ㄐ呐K?。┊?dāng)前41頁，總共58頁。臨床常見的生長激素，干擾素和乙肝疫苗等藥物都可以用基因工程來大規(guī)模生產(chǎn)1987年開始上市的干擾素生產(chǎn)胰島素歷史？當(dāng)前42頁，總共58頁。胰島素是治療糖尿病的特效藥，長期以來只能依靠從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價格之高可想而知。將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)不但解決了這種比黃金還貴的藥品產(chǎn)量問題，還使其價格降低了30%-50%!當(dāng)前43頁，總共58頁。干擾素治療病毒感染簡直是“萬能靈藥”！過去從人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍貴”程度自不用多說。人造血液、白細(xì)胞介素、乙肝疫苗等通過基因工程實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，均為解除人類的病苦，提高人類的健康水平發(fā)揮了重大的作用。人造血液及其生產(chǎn)當(dāng)前44頁，總共58頁。不屬于基因工程方法生產(chǎn)的藥物是（）A、干擾素B、白細(xì)胞介素C、青霉素D、乙肝疫苗

C當(dāng)前45頁，總共58頁。3、基因工程與環(huán)境保護(hù)⑴環(huán)境監(jiān)測：

基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測環(huán)境中的病毒、細(xì)菌等污染。1t水中只有10個病毒也能被DNA探針檢測出來當(dāng)前46頁，總共58頁。利用基因工程培育的“指示生物”能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物。當(dāng)前47頁，總共58頁。⑵環(huán)境污染治理：

基因工程做成的“超級細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。通常一種細(xì)菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級細(xì)菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)。當(dāng)前48頁，總共58頁。轉(zhuǎn)基因食品看起來分外誘人餐桌上的基因轉(zhuǎn)基因食品你敢吃嗎？轉(zhuǎn)基因食品ABC安全嗎？當(dāng)前49頁，總共58頁。五、轉(zhuǎn)基因食品的安全性安全性：①解決糧食短缺問題；②減少農(nóng)藥使用，從而減少環(huán)境污染；③節(jié)省成本，降低售價；④增加食物營養(yǎng)，提高價值；⑤增加食物種類，提升食品品質(zhì)；⑥促進(jìn)生產(chǎn)效率，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。不安全性①可能產(chǎn)生新病毒和新的過敏原；②可能產(chǎn)生抗除草劑的雜草；③可能使疾病的傳播跨越物種障礙；④可能會損害農(nóng)作物的生物多樣性；⑤可能干擾生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當(dāng)前50頁，總共58頁。育種方法雜交育種單倍體育種多倍體育種誘變育種基因工程育種基本原理方法優(yōu)點缺點實例雜交→自交→選優(yōu)基因重組不同個體的優(yōu)良性狀可集中到同一個個體上育種時間長，需及時發(fā)現(xiàn)優(yōu)良性狀雜交水稻中國荷斯坦牛花藥離體培養(yǎng)、秋水仙素誘導(dǎo)加倍染色體變異明顯縮短育種年限，后代一般都為純種技術(shù)復(fù)雜，成本高普通小麥花藥離體培養(yǎng)秋水仙素處理萌發(fā)的種子、幼苗染色體變異植物莖桿粗壯，果實、種子大，營養(yǎng)高發(fā)育延遲，結(jié)實率低無籽西瓜物理或化學(xué)方法處理動植物、微生物基因突變提高變異頻率，大幅度改良某些性狀，加速育種進(jìn)程有利變異少，需要處理大量實驗材料，具有不確定性青霉菌高產(chǎn)菌株的培育黑農(nóng)五號大豆基因重組將一種生物特定基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)染色體變異定向地改造生物的遺傳性狀可能引起生態(tài)危機(jī)，技術(shù)難度大轉(zhuǎn)基因抗蟲棉當(dāng)前51頁，總共58頁。exercise

1、基因工程的正確操作步驟是:①使目的基因與運載體結(jié)合②將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞③檢測目的基因的表達(dá)是否符合特定性狀要求④提取目的基因③②④①B.②④①

③C.④①

②③D.③④①

②當(dāng)前52頁，總共58頁。2、以下說法正確的是

A、所有的限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列

B、質(zhì)粒是基因工程中唯一的運載體

C、運載體必須具備的條件之一是：具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接

D、基因控制的性狀都能在后代表現(xiàn)出來3、有關(guān)基因工程的敘述正確的是

A、限制酶只在獲得目的基因時才用

B、重組質(zhì)粒的形成在細(xì)胞內(nèi)完成

C、質(zhì)粒都可作為運載體

D、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)可為合成目的基因提供資料CD當(dāng)前53頁，總共58頁。4、有關(guān)基因工程的敘述中，錯誤的是（）

A、DNA連接酶將黏性末端的堿基對連接起來

B、限制性內(nèi)切酶用于目的基因的獲得

C、目的基因須由運載體導(dǎo)入受體細(xì)胞

D、人工合成目的基因不用限制性內(nèi)切酶A當(dāng)前54頁，總共58頁。2、要使目的基因與對應(yīng)的載體重組，所需的兩種酶是()

①限制酶②連接酶③解旋酶④還原酶

Ａ．①②Ｂ．③④