基因工程及其應(yīng)用教學(xué)

基因工程及其應(yīng)用教學(xué)“嫁接”了人胰島素基因得大腸桿菌一、基因工程得概念:

又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗得說,就就是按照人們得意愿,把一種生物得某種基因提取出來,加以修飾改造,然后放到另一種生物得細(xì)胞里,定向地改造生物得遺傳性狀。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)人類需要得基因產(chǎn)物基因工程育種與雜交育種、誘變育種相比,主要優(yōu)點就是什么？其原理就是什么？優(yōu)點:目得性強、育種周期短、克服遠(yuǎn)源雜交不親與得障礙？培育抗蟲棉得簡要過程: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)二、基因操作得工具基因得“剪刀”限制性核酸內(nèi)切酶基因得“針線”DNA連接酶基因得運輸工具運載體1、基因得“剪刀”—限制性內(nèi)切酶(限制酶)存在:主要就是微生物體內(nèi)特點:特異性即一種限制酶只能識別一種特定得核苷酸序列,并且能在特定得切點上切割DNA分子作用位點:磷酸與脫氧核糖之間得磷酸二酯鍵結(jié)果:產(chǎn)生兩個黏性末端限制酶例:大腸桿菌得一種限制酶(EcoRⅠ)能識別

GAATTC序列,并在G與A之間切開。什么叫黏性末端？被限制酶切開得DNA兩條單鏈得切口,帶有幾個伸出得核苷酸,她們之間正好互補配對,這樣得切口叫黏性末端。

被同一種限制酶切斷得幾個DNA就是否具有相同得黏性末端？相同積極思考2、基因得“針線”——DNA連接酶連接酶得作用:

將互補配對得兩個黏性末端連接起來,使之成為一個完整得DNA分子。連接得部位:磷酸二酯鍵DNA連接酶得作用過程:大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅持繼續(xù)保持安靜基因得針線: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DNA連接酶得作用就是:A、子鏈與母鏈之間形成氫鍵

B、黏性末端之間形成氫鍵

C、兩個DNA末端間得縫隙連接

D、A、B、C都對C？下列就是由限制酶切割形成得DNA片段,能用相應(yīng)DNA連接酶將她們恢復(fù)連接得組合就是①…CTGCA…G②…G…CTTAA③G…ACGTC…④AATTC…G…A、①③;②④

B、①②;③④

C、①④;②③

D、以上都不對A3、基因得運輸工具——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、噬菌體與動植物病毒。

質(zhì)粒就是基因工程最常用得運載體。質(zhì)粒就是染色體外能夠進(jìn)行自主復(fù)制得遺傳單位,習(xí)慣上用來專指細(xì)菌、酵母菌與放線菌等生物中核區(qū)以外得DNA分子。絕大多數(shù)細(xì)菌質(zhì)粒都就是很小得環(huán)狀DNA分子。大腸桿菌得質(zhì)粒:最常用得質(zhì)粒就是大腸桿菌得質(zhì)粒,常含有抗藥基因。從細(xì)胞中分離出DNA從大腸桿菌中提取質(zhì)粒限制酶提取目得基因限制酶目得基因與運載體結(jié)合DNA連接酶目得基因?qū)胧荏w細(xì)胞目得基因得表達(dá)與檢測基因工程操作得基本步驟四個基本步驟:三、基因操作得基本步驟1)提取目得基因2)目得基因與運載體結(jié)合3)將目得基因?qū)胧荏w細(xì)胞4)目得基因得檢測與表達(dá)1、目得基因三、基因操作得基本步驟目得基因就是人們所需要轉(zhuǎn)移或改造得基因。如蘇云金芽孢桿菌得抗蟲基因,還有植物得抗病(抗病毒、抗細(xì)菌)基因、種子貯藏蛋白得基因,以及人得胰島素基因、干擾素基因等。直接分離法人工合成法目得基因得提取方法2、目得基因與運載體結(jié)合

1)用一定得限制酶切割質(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得基因,使其產(chǎn)生相同得黏性末端。

3)將切下得目得基因片段插入質(zhì)粒得切口處,再加入適量DNA連接酶,形成了一個重組DNA分子(重組質(zhì)粒)目得基因與運載體得結(jié)合過程,實際上就是不同來源得基因重組得過程。步驟二:目得基因與運載體結(jié)合常用得受體細(xì)胞:有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌與動植物細(xì)胞等。將目得基因?qū)胧荏w細(xì)胞得原理借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞得途徑。3、目得基因?qū)胧荏w細(xì)胞目得基因在受體細(xì)胞內(nèi),隨其繁殖而復(fù)制,由于細(xì)菌繁殖得速度非常快,在很短得時間內(nèi)就能獲得大量得目得基因。4、目得基因得檢測與表達(dá)檢測:根據(jù)受體細(xì)胞就是否具有某些標(biāo)記基因判斷目得基因就是否導(dǎo)入表達(dá):受體細(xì)胞必須表現(xiàn)出特定得性狀,才能說明目得基因完成了表達(dá)。不能,受體細(xì)胞必須表現(xiàn)出特定得性狀,才能說明目得基因完成了表達(dá)。受體細(xì)胞導(dǎo)入DNA分子后就說明目得基因完成了表達(dá)嗎？若不能表達(dá),要對抗蟲基因再進(jìn)行修飾。？限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶、運載體基因工程得別名: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)提取目得基因(2)目得基因與運載體結(jié)合(3)將目得基因?qū)胧荏w細(xì)胞(4)目得基因得表達(dá)與檢測小結(jié)1993年,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院得科學(xué)家成功培育出了抗棉鈴蟲得轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。她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得能力。問:(1)在上述基因工程中目得基因就是___________,切割目得基因所用得工具就是________________、(2)不同生物間基因移植成功說明生物共用一套____________,從進(jìn)化得角度看,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,并不影響各基因得功能,這說明基因具有______________。(4)導(dǎo)入得目得基因成功表達(dá)得標(biāo)志就是什么？______________________________________________、抗蟲基因限制性核酸內(nèi)切酶遺傳密碼共同得原始祖先相對得獨立性棉花體細(xì)胞合成了相應(yīng)得蛋白質(zhì),使棉花具有抵抗蟲害得能力思考題四、基因工程得應(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)、抗性好得農(nóng)作物及畜、禽新品種,還可以培養(yǎng)出具有特殊用途得動、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)基因大豆轉(zhuǎn)基因馬鈴薯轉(zhuǎn)基因煙草抗蟲棉抗CMV甜椒抗蟲原理？抗蟲結(jié)果？

能發(fā)熒光得熱帶斑馬魚普通熱帶斑馬魚就是不發(fā)熒光得全身散發(fā)綠色熒光得轉(zhuǎn)基因魚乳汁中分泌人凝血因子IX得轉(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得轉(zhuǎn)基因鼠

1993年我國科學(xué)工作者培育成得抗棉鈴蟲得轉(zhuǎn)基因抗蟲棉,其抗蟲基因來源于()A、普通棉花得基因突變B、棉鈴蟲變異形成得致死基因C、寄生在棉鈴蟲體內(nèi)得線蟲D、蘇云金芽孢桿菌體內(nèi)得抗蟲基因D2、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1、微生物基因工程:即把目得基因?qū)氪竽c桿菌等菌中,通過微生物表達(dá)目得基因得產(chǎn)物。2、細(xì)胞基因工程:即用哺乳動物細(xì)胞株表達(dá)目得產(chǎn)物3、轉(zhuǎn)基因動物:即將目得基因直接導(dǎo)入鼠、兔、羊與豬體內(nèi),使目得基因在哺乳動物體內(nèi)表達(dá),從而獲得目得產(chǎn)物產(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病(心臟病)臨床常見得生長激素,干擾素與乙肝疫苗等藥物都可以用基因工程來大規(guī)模生產(chǎn)1987年開始上市得干擾素生產(chǎn)胰島素歷史？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。將合成得胰島素基因?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得藥品產(chǎn)量問題,還使其價格降低了30%-50%!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)不屬于基因工程方法生產(chǎn)得藥物就是()A、干擾素B、白細(xì)胞介素C、青霉素D、乙肝疫苗

C3、基因工程與環(huán)境保護(hù)⑴環(huán)境監(jiān)測:

基因工程做成得DNA探針能夠十分靈敏地檢測環(huán)境中得病毒、細(xì)菌等污染。1t水中只有10個病毒也能被DNA探針檢測出來利用基因工程培育得“指示生物”能十分靈敏地反映環(huán)境污染得情況,卻不易因環(huán)境污染而大量死亡,甚至還可以吸收與轉(zhuǎn)化污染物。⑵環(huán)境污染治理:

基因工程做成得“超級細(xì)菌”能吞食與分解多種污染環(huán)境得物質(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)。轉(zhuǎn)基因食品看起來分外誘人餐桌上得基因轉(zhuǎn)基因食品您敢吃嗎？轉(zhuǎn)基因食品ABC安全嗎？五、轉(zhuǎn)基因食品得安全性安全性: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)得發(fā)展。不安全性①可能產(chǎn)生新病毒與新得過敏原;②可能產(chǎn)生抗除草劑得雜草;③可能使疾病得傳播跨越物種障礙;④可能會損害農(nóng)作物得生物多樣性;⑤可能干擾生態(tài)系統(tǒng)得穩(wěn)定性。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)基因重組不同個體得優(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?；ㄋ庪x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)得種子、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)菌株得培育黑農(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得遺傳性狀可能引起生態(tài)危機,技術(shù)難度大轉(zhuǎn)基因抗蟲棉exercise

1、基因工程得正確操作步驟就是:①使目得基因與運載體結(jié)合②將目得基因?qū)胧荏w細(xì)胞③檢測目得基因得表達(dá)就是否符合特定性狀要求④提取目得基因③②④①B、②④①

③C、④①

②③D、③④①

②2、以下說法正確得就是

A、所有得限制酶只能識別一種特定得核苷酸序列

B、質(zhì)粒就是基因工程中唯一得運載體

C、運載體必須具備得條件之一就是:具有多個限制酶切點,以便與外源基因連接

D、基因控制得性狀都能在后代表現(xiàn)出來3、有關(guān)基因工程得敘述正確得就是

A、限制酶只在獲得目得基因時才用

B、重組質(zhì)粒得形成在細(xì)胞內(nèi)完成

C、質(zhì)粒都可作為運載體

D、蛋白質(zhì)得結(jié)構(gòu)可為合成目得基因提供資料CD4、有關(guān)基因工程得敘述中,錯誤得就是()

A、DNA連接酶將黏性末端得堿基對連接起來

B、限制性內(nèi)切酶用于目得基因得獲得

C、目得基因須由運載體導(dǎo)入受體細(xì)胞

D、人工合成目得基因不用限制性內(nèi)切酶A2、要使目得基因與對應(yīng)得載體重組,所需得兩種酶就是()

①限制酶②連接酶③解旋酶④還原酶

Ａ、①②Ｂ、③④Ｃ、①④Ｄ、②③A3、基因工程技術(shù)中得目得基因主要來源于A、自