第二節(jié)基因工程及應(yīng)用第1頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月什么叫基因工程?基因工程的基本操作步驟有哪些?歸納出科學(xué)家實施基因工程的總體思路閱讀教材P102，解決以下問題：能力體現(xiàn)第2頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月一、基因工程的原理1.基因工程的概念：基因工程又叫

技術(shù)或

技術(shù)。通俗地說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因______出來，加以

，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，_______地改造生物的遺傳性狀。DNA重組基因拼接提取修飾改造定向2.發(fā)展原理：DNA分子水平基因重組操作水平：操作環(huán)境：生物體外定向改造生物的性狀，獲得人類所需要的品種。結(jié)果：第3頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月1971年，史密斯（SmithH.O.）等人從細(xì)菌中分離出的一種限制性酶，酶切病毒DNA分子，標(biāo)志著DNA重組時代的開始。1972年伯格（BergP.）等用限制性酶分別酶切猿猴病毒和噬菌體DNA，將兩種DNA分子用連接酶連接起來得到新的DNA分子。1973年，科恩（CohenS.）等進一步將酶切DNA分子與質(zhì)DNA連接起來，并將重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)入E.cloi細(xì)胞中。1982年，美國食品衛(wèi)生和醫(yī)藥管理局批準(zhǔn)，用基因工程在細(xì)菌中生產(chǎn)人的胰島素投放市場。1985年，轉(zhuǎn)基因植物獲得成功。1994年，延熟保鮮的轉(zhuǎn)基因番茄商品生產(chǎn)。1996年，克隆羊誕生。第4頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻第5頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)基因抗棉鈴蟲棉花第6頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月貴過奔馳的金邊達摩蘭第7頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月全身散發(fā)綠色熒光的轉(zhuǎn)基因魚第8頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月美國公司研制出可當(dāng)寵物出售的轉(zhuǎn)基因熒光魚第9頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月具有生長激素的轉(zhuǎn)基因“超鼠”第10頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月世界上第一只基因改造的靈長類動物猴子的研究，將有助於發(fā)現(xiàn)諸如老年癡呆癥、愛滋病及癌癥的新基因療法第11頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月培育轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的簡要過程：你認(rèn)為上述培育轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的關(guān)鍵步驟有哪些？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)實例展示第12頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的關(guān)鍵步驟：1.ONE抗蟲基因從蘇云金桿菌內(nèi)提取出來2.TWO抗蟲基因與運載體DNA連接3.THREE抗蟲基因?qū)胧荏w(棉花)細(xì)胞基因的“剪刀”基因的“針線”基因的運載體第13頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月基因的“剪刀”

—限制性核酸內(nèi)切酶基因的“針線”

—DNA連接酶基因的運載體—質(zhì)粒、噬菌體、動植物病毒等二.基因工程的操作工具第14頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月(1).限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）分布：主要在微生物中。特點：專一性和特異性，即識別特定核苷酸序列，切割特定切點。結(jié)果：產(chǎn)生黏性未端（堿基互補配對）。舉例：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。一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切割點上將DNA分子切斷。目前已發(fā)現(xiàn)的限制酶有200多種。第15頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月2、基因工程的工具(1)基因的剪刀限制性內(nèi)切酶GAA

TTCGCTT

AA（黏性末端）（黏性末端）第16頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口帶有幾個伸出的核苷酸，它們之間正好互補配對，這樣的切口叫黏性末端。什么是黏性末端？第17頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG練習(xí)使用EcoRI剪切目的基因CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG

目的基因黏性末端第18頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA連接酶連接酶的作用：將互補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。即催化在兩條DNA鏈之間形成磷酸二脂鍵？基因進行了切割以后就有了切口，怎樣才能將有切口的基因與其他基因縫合在一起呢？第19頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)基因的針線DNA連接酶GAA

TTCGC

TT

AA注：限制酶與連接酶作用的位點都是磷酸二酯鍵第20頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月使用DNA連接酶制作重組DNA分子甲片段CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATT乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG

重組DNA分子GGCATCTTAAAATTCCGTAG第21頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月基因的針線：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用同種限制酶切割第22頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月第23頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月大腸桿菌DNA

質(zhì)粒（環(huán)狀DNA分子）控制質(zhì)粒DNA轉(zhuǎn)移的基因抗生素抗性基因利用質(zhì)粒將外源基因運載入受體細(xì)胞中(3)基因的運輸工具運載體①常用的運載體：質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒②作用：③運載體具備的條件：質(zhì)粒是存在于許多細(xì)菌及酵母菌等生物的細(xì)胞中，是擬核或細(xì)胞核外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子標(biāo)記基因，便于進行檢測第24頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月運載體1能夠在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定保存；２具有多個限制酶切點以便與外源基因相連；３具有標(biāo)記基因，便于進行篩選．第25頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月限制性內(nèi)切酶：可以切割磷酸二酯鍵

DNA連接酶：可以連接被限制酶切割開磷酸二酯鍵

DNA聚合酶：使DNA兩鏈中的氫鍵結(jié)合

解旋酶：使DNA兩鏈中的氫鍵斷開第26頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月三基因工程的操作步驟第一步提取目的基因和運載體第二步目的基因與運載體結(jié)合第三步

將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

檢測目的基因的表達情況

第四步細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)粒DNA用限制酶切斷DNA用連接酶連接目的基因?qū)⒅亟MDNA導(dǎo)入受體細(xì)胞增殖目的基因的產(chǎn)物第27頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月知識點三、基因操作的基本步驟第28頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月基因工程的“四步曲”提取目的基因1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目的基因的檢測和表達4第29頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月？如何讓大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素？①從細(xì)胞中分離出DNA①②③④⑤⑥②限制酶截取DNA片斷③分離大腸桿菌中的質(zhì)粒④DNA重組⑤用重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌⑥培養(yǎng)大腸桿菌克隆大量基因第30頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月12基因工程的操作工具1.基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶2.基因的針線——ＤＮＡ連接酶

3.基因的運輸工具——運載體

基因工程的操作步驟1.目的基因的提取2.目的基因與運載體結(jié)合3.目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4.目的基因的檢測與表達基因工程的原理小結(jié)第31頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月四、基因工程的應(yīng)用一、基因工程與作物育種第32頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月生長快、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)第33頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄第34頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月2、基因工程與藥物研制我國生產(chǎn)的部分基因

工程疫苗和藥物許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來源限制產(chǎn)量有限，其價格往往十分昂貴。微生物生長迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成相應(yīng)藥物成分的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞內(nèi)，讓它們產(chǎn)生相應(yīng)的藥物，不但能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。第35頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月胰島素從豬、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！使其價格降低了30%-50%!第36頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月3、環(huán)境保護

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)。第37頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月

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。第38頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月基因工程在農(nóng)牧業(yè)上的應(yīng)用：獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物培養(yǎng)具有各種抗逆性的作物新品種獲得人們所需要的和具有優(yōu)良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因動物利用某些特定的外源基因在哺乳動物體內(nèi)的表達第39頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月

轉(zhuǎn)基因食品

安全嗎?第40頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí)：⒈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．③④Ｃ．①④Ｄ．②③⒉實施基因工程的第一步的一種方法是把所需的基因從供體細(xì)胞內(nèi)分離出來，這要利用限制性內(nèi)切酶。一種限制性內(nèi)切酶能識別ＤＮＡ分子的ＧＡＡＴＴＣ順序，切點在Ｇ和Ａ之間，這是利用了酶的（）Ａ．高效性Ｂ．專一性Ｃ．多樣性Ｄ．催化活性易受外界影響ＡＢ第41頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月⒊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是否符合特定性狀要求

④提取目的基因

Ａ．③②④①Ｂ．②④①③

Ｃ．④①②③Ｄ．③④①②

⒋采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導(dǎo)入目的基因的作法正確的是（）（２００３理綜第７題）

①將毒素蛋白注射到棉受精卵中

②將編碼毒素蛋白的ＤＮＡ序列，注射到棉受精卵中

③將編碼毒素蛋白的ＤＮＡ序列，與質(zhì)粒重組，導(dǎo)入細(xì)菌，用該細(xì)菌感染棉的體細(xì)胞，在進行組織培養(yǎng)

④將編碼毒素蛋白的ＤＮＡ序列，與細(xì)菌質(zhì)粒重組，注射到棉的子房并進入受精卵中

Ａ．①②Ｂ．②③Ｃ．③④Ｄ．④①

ＣＣ第42頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月5.基因工程技術(shù)中的目的基因主要來源于A.自然界現(xiàn)存在生物體內(nèi)的基因

B.自然突變產(chǎn)生的新基因

C.人工誘變產(chǎn)生的新基因

D.科學(xué)家在實驗室中人工合成的基因A第43頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月6.下列關(guān)于基因工程的敘述中,正確的是:A.限制酶只用于提取目的基因

B.細(xì)菌體內(nèi)的環(huán)狀DNA均可作運載體

C.DNA連接酶可用于目的基因和運載體的連接

D.重組DNA分子一旦進入受體細(xì)胞,基因工程則完成.7.以下說法正確的是:A.目的基因是指重組DNA

B.一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列

C.DNA重組所用的工具酶是限制酶、連接酶和運載體

D.只要受體細(xì)胞中含有目的基因，目的基因就一定能夠成功表達

CB第44頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月8.基因工程是在DNA分子水平上進行設(shè)計施工的。在基因操作的步驟中，不進行堿基互補配對的是（）A.人工合成目的基因。B.目的基因與運載體結(jié)合。C.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。D.目的基因的檢測和表達。C9.能夠使植物體表達動物蛋白的育種方法是（）A.單倍體育種B.基因工程育種C.雜交育種D.多倍體育種BCB第45頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月10.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C11.不屬于目的基因與運載體結(jié)合過程的是()A.用一定的限制酶切割質(zhì)粒露出黏性末端B.用同種限制酶切割目的基因露出黏性末端C.將切下的目的基因的片段插入到質(zhì)粒切口處D.將重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞中進行擴增D第46頁，課件共48頁，創(chuàng)作于2023年2月12.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…CTTAA③