公开课课件

必修二 第六章 从杂交育种到基因工程

第二节 基因工程及其应用

东丰二中生物组

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 ??

设想设想

不能发光的热带斑马鱼

香 蕉 鱼

最新款的摩托车

谁能告诉我这是ＷＨＡＴ？

基因“嫁接”

T

T

T

T

A

G

C

C

G

G

A

A

什么叫基因工程 ?

基因工程 的基本操作步骤有哪些 ?

归纳出科学家实施基因工程 的总体思路

阅读教材 P102 ，解决以下问题：

又称基因拼接技术 , 或重组 DNA 技术。

通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向的改造生物的遗传性状。

基因工程

原 理：

操作水平：

结 果：

基因重组DNA分子水平定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。

基因工程

• 培育转基因抗虫棉的简要过程：培育转基因抗虫棉的简要过程：

你认为上述培育转你认为上述培育转基因抗虫棉的关键基因抗虫棉的关键

步骤有哪些？步骤有哪些？

普通棉花普通棉花 (( 无抗虫特无抗虫特性性 ))

苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌

提取提取

抗虫基因抗虫基因与运载体与运载体 DNADNA 拼拼

接接

导入导入

棉花细胞棉花细胞 (( 含含抗虫基因抗虫基因 ))

棉花植株棉花植株

(( 有抗虫特性有抗虫特性 ))

• 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

抗虫基因抗虫基因从从苏云金苏云金杆菌杆菌内提内提取出来取出来

2.TWO2.TWO

抗虫抗虫基因基因与运载体与运载体DNADNA 连连接接

3.THREE3.THREE

抗虫基因抗虫基因导导入受体入受体 (( 棉棉花花 )) 细胞细胞

基因的“剪刀” 基因的“针线” 基因的运载体

基因操作的工具基因操作的工具

1.1. 基因的基因的剪刀剪刀——限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶

存在：主要是存在：主要是微生物微生物体内体内

一种一种限制酶限制酶只能识别一种只能识别一种特定的特定的核苷酸序核苷酸序列列，并且能在，并且能在特定的切点特定的切点上切割上切割 DNADNA 分子。分子。

如 :EcoRI

1 、该限制酶只能识别 GAATTC 的序列，说明了限制酶具有的特性是 。2 、 EcoRI 限制酶识别了 GAATTC 的序列后，并在 G 和 A 之间将这段序列切开，那将会发生什么样的变化？

积极思考

专一性

1.1. 基因的基因的剪刀剪刀——限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶

基因操作的工具基因操作的工具

什么是黏性末端？

被限制酶切开的 DNA 两条单链的切口

带有几个伸出的核苷酸，

它们之间正好互补配对，

这样的切口叫黏性末端。

CTTCATG AATTCCCTAA

GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAA

AATTCCGTAG

练习使用 EcoRI 剪切目的基因

CTTCATG AATTCCCTAA

GAAGTACTTAA GGGATT

GGCATCTTAAAATTCCGTAG 目的基因

黏性末端

2.2. 基因的针线基因的针线—— DNADNA 连接酶连接酶

积极思考 DNA 连接酶连接的是两个脱氧核苷酸分子的什么部位？

基因操作的工具基因操作的工具

磷酸二酯键磷酸二酯键

磷酸二酯键磷酸二酯键

使用 DNA 连接酶制作重组 DNA 分子

甲片段

CTTCATG AATTCCCTAA

GAAGTACTTAA GGGATT 乙片段

GGCATCTTAAAATTCCGTAG

重组 DNA 分子

GGCATCTTAAAATTCCGTAG

DNA 连接酶的作用是：

A. 子链和母链之间形成氢键B. 黏性末端之间形成氢键C. 两个 DNA 末端间的缝隙连接D.A 、 B 、 C 都对

C

下列是由限制酶切割形成的 DNA 片段，能用相应DNA 连接酶将它们恢复连接的组合是①…CTGCA …G

②…G

…CTTAA

③ G…

ACGTC…

④ AATTC…

G…

A. ①③ ；②④ B. ①② ；③④C. ①④ ；②③ D. 以上都不对

A

• 目的基因目的基因 ((如人的胰岛素基因如人的胰岛素基因 ))怎样才怎样才能导入受体细胞能导入受体细胞 ((如大肠杆菌细胞如大肠杆菌细胞 )) ？？

3.3. 基因的运输工具基因的运输工具————运载体运载体

基因操作的工具基因操作的工具

基因操作的工具基因操作的工具• 运载体的作用有哪些？运载体的作用有哪些？

作用一作用一：作为运载工具，将外源基因：作为运载工具，将外源基因 ((如：如：胰岛素基因胰岛素基因 )) 转移转移到受体细胞到受体细胞 ((如：大肠如：大肠杆菌细胞杆菌细胞 ))中去。中去。作用二作用二：利用运载体在受体细胞：利用运载体在受体细胞 ((如：大如：大肠杆菌细胞肠杆菌细胞 )) 内，内，对外源基因对外源基因 ((如：胰岛如：胰岛素基因素基因 ))进行进行大量复制大量复制。。

基因操作的工具基因操作的工具常用的运载体有两类：常用的运载体有两类： 11））质粒质粒 (( 最常用）最常用） 22））噬菌体噬菌体　　　　　　或某些或某些动植物病毒动植物病毒

• 大肠杆菌的大肠杆菌的质粒质粒 ： ：

运载体应该具有什么特

点呢 ?

基因操作的工具基因操作的工具

运载体1 能够在宿主细胞内复

制并稳定保存；２具有多个限制酶切点以便与外源基因相连；３具有标记基因，便于进行筛选．

基因工程的“四步曲”

提取目的基因1

目的基因与运载体结合2

将目的基因导入受体细胞3

目的基因的检测和表达4

1 2

基因工程的操作工具1. 基因的剪刀 —— 限制性内切酶2. 基因的针线 ——ＤＮＡ连接酶 3. 基因的运输工具 —— 运载体

基因工程的操作步骤

1. 目的基因的提取2. 目的基因与运载体结合3. 目的基因导入受体细胞4. 目的基因的检测与表达

基因工程的原理

一、基因工程与作物育种

生长快、肉质好的转基因鱼 ( 中国 )

乳汁中含有人生长激素的转基因牛 ( 阿根廷 )

转黄瓜抗青枯病基因的甜椒

转鱼抗寒基因的番茄

获得高产、稳产和具有优良品质的农作物和具有抗逆性的作物新品种。

2 、基因工程与药物研制

我国生产的部分基因工程疫苗和药物

　　许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。

　　微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，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。

　　胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取， 100Kg胰腺只能提取 4-5g 的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。

　　将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每 2000L 培养液就能产生 100g胰岛素！使其价格降低了30%-50%!

3 、　环境保护　　基因工程做成的“超级细菌”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，用基因工程培育成功的“超级细菌”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，分解DDT等毒害物质。

　　利用基因工程培育的“指示生物”能十分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。

转基因食品转基因食品 安全吗 ?

课 究探后

课题：利用网络资源并结合教材中的资料分析 , 就“转基因生物和转基因食品的安全性”以小论文的形式发表个人见解。

exercise

基因工程的正确操作步骤是 :

①使目的基因与运载体结合 ②将目的基因导入受体细胞 ③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求 ④提取目的基因

A. ③②④① B. ②④① ③C. ④① ②③ D. ③④① ②

要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是 ( )　 ①限制酶　②连接酶　③解旋酶　④还原酶　　　 Ａ．①②　Ｂ．③④　Ｃ．①④　Ｄ．②③

A

基因工程技术中的目的基因主要来源于

A.自然界现存在生物体内的基因B.自然突变产生的新基因C. 人工诱变产生的新基因D. 科学家在实验室中人工合成的基因

A

下列关于基因工程的叙述中 , 正确的是 :

A. 限制酶只用于提取目的基因B. 细菌体内的环状 DNA均可作运载体C.DNA 连接酶可用于目的基因和运载体的连接D. 重组 DNA 分子一旦进入受体细胞 , 基因工程则完成 . 以下说法正确的是 :

A. 目的基因是指重组 DNA B. 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C.DNA 重组所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体D. 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

C

B

细菌和人是差异非常大的两种生物 ,为什么通过基因重组后 ,细菌能够合成人体的某些蛋白质呢 ?

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 ,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( 如甜菜、马铃薯等 ) 中并获得有效表达，使“工程植物”增强了耐旱性、耐寒性的基本操作步骤是：

① ②

③ ④

（ 2）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：

（ 4）基因工程操作中的工具是：

海藻糖合成酶基因的获取 目的基因与运载体结合

将目的基因导入受体细胞 目的基因的表达和检测

基因通过转录、翻译合成蛋白质，体现出相应的性状

酶基因 mRNA 海藻糖合成酶转录 翻译

给科学插上想象的翅膀，　　　　　　你会收获更多！