必修2第六章第二节 基因工程极其应用.ppt

<p>单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二节 基因工程及其应用,一、基因工程原理,基因工程又叫做基因拼接技术或,DNA,重组技术。,通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的个别,基因,复制出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，,定向地改造生物的遗传性状（目的）,。,原 理,：,操作水平,：,结 果,：,目的基因,供体细胞,受体细胞,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。,获得新性状,提取,培育转基因大肠杆菌的简要过程,你认为上述培育转基因大肠杆菌的关键步骤有哪些？,普通大肠杆菌,(,不能分泌胰岛素,),人体组织细胞,胰岛素基因,与,运载体,DNA,拼接,导入,大肠杆菌,(,含,胰岛素基因,),转基因大肠杆菌,(,能分泌胰岛素,),培育转基因大肠杆菌的关键步骤,1.ONE,胰岛素基因从人体细胞内提取出来,2.TWO,胰岛素基因与运载体,DNA,连接,3.THREE,胰岛素基因导入受体,(,大肠杆菌,),细胞,基因的“剪刀”,基因的“针线”,基因的运载体,基因的剪刀,限制性内切酶（简称限制酶）,（一）基因操作的工具,限制酶是在生物体,(,主要是,微生物,),内的一种酶，能将外来的,DNA,切断,，由于这种切割作用是在,DNA,分子内部进行的，故名限制性内切酶。,特点：,专一性,。,即,一种,限制酶,只能识别一种,特定的,核苷酸序列,，并且能在,特定的切点,上切割,DNA,分子。,大肠杆菌,(,Eco,RI,),的一种限制酶能识别,GAATTC,序列，并在,G,和,A,之间切开。,限制酶,CTTCATG AATTCCCTAA,GAAGTACTTAA GGGATT,GGCATCTTAA,AATTCCGTAG,练习使用,EcoRI,剪切目的基因,CTTCATG AATTCCCTAA,GAAGTACTTAA GGGATT,GGCATCTTAA,AATTCCGTAG,目的基因,黏性末端,什么叫黏性末端？,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,，他们之间正好,互补配对,，这样的切口叫,黏性末端,。,基因的针线,DNA,连接酶,（二）基因操作的工具,DNA,连接酶,可把黏性末端,之间的缝隙“缝合”,起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的,DNA,分子就形成了。,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,GGCATCTTAA,AATTCCGTAG,重组,DNA,分子,GGCATCTTAA,AATTCCGTAG,（二）基因操作的工具,导入过程需要运输工具,运载体。,运载体的作用有哪些？,作用一,：作为运载工具，将外源基因,(,抗虫基因,),转移,到受体细胞,(,棉花细胞,),中去。,作用二,：利用运载体在受体细胞,(,棉花细胞,),内，,对外源基因,(,抗虫基因,),进行,大量复制,。,外源基因,(,如抗虫基因,),怎样才能导入受体细胞,(,如棉花细胞,),？,基因的运载工具,运载体：,常用的运载体主要有两类：,1,）细菌细胞质的,质粒,2,）,噬菌体,或某些,动植物病毒,DNA linking-enzyme,restriction,endonuclease,DNA linking-enzyme,胰岛素基因,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,四个基本步骤：,（三）基因操作的基本步骤,1,）,提取,目的基因,2,）目的基因,与运载体结合,3,）将目的基因,导入,受体细胞,4,）目的基因的,检测,和,表达,目的基因,（三）基因操作的基本步骤,目的基因是人们所,需要转移,或,改造,的基因。,如苏云金芽孢杆菌的,抗虫基因,，还有植物的,抗病（抗病毒、抗细菌）基因,、种子,贮藏蛋白的基因,，以及人的,胰岛素基因,、,干扰素基因,等。,直接分离基因,人工合成基因,目的基因的提取方法,（三）基因操作的基本步骤,目的基因与运载体重组,1,）用一定的,限制酶切割质粒,，使其出现,一个切口,，露出,黏性末端,。,2,）用,同一种,限制酶,切断目的基因,，使其产生,相同,的,黏性末端,。,3,）将切下的目的基因片段,插入质粒,的切口处，再加入适量,DNA,连接酶,，形成了一个,重组,DNA,分子,（重组质粒）,目的基因与运载体的结合过程，实际上是不同来源的,基因重组的过程,。,（三）基因操作的基本步骤,常用的受体细胞：,有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。,将目的基因导入受体细胞的原理,借鉴,细菌或病毒侵染细胞,的途径。,目的基因导入受体细胞,（三）基因操作的基本步骤,目的基因的检测和表达,四环素,抗性基因,氨苄青霉,素抗性基因,（三）基因操作的基本步骤,不能，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了,表达,。,受体细胞摄入,DNA,分子后就说明目的基因完成了表达吗？,若,不能表达，要对抗虫基因再进行,修饰,。,二、基因工程的应用,运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。,生长快、耐不良环境、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,),1,、基因工程与作物育种,基因工程在农业上的应用,培育抗逆性品种,将细菌的,抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温,等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。,抗虫基因作物的意义：,减少农药的用量，降低了生产的成本，减少了农药对环境的污染。,转基因龙胆花色奇异,转基因蓝猪耳改变花色,转基因牵牛花改变了花色,基因工程在畜牧业的应用,繁殖具有,抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮毛,等优良品质的转基因动物（如奶牛）。,该过程的重要步骤是,重组,DNA,转移到,动物受精卵,中。,将人的生长激素基因和牛的生长素基因分别注射到小白鼠受精卵中，得到的“超级小鼠”。,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，,100,Kg,胰腺只能提取,4-5,g,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,2000,L,培养液就能产生,100,g,胰岛素！使其价格降低了30%-50%!,3,、基因工程与环境保护,环境监测：,基因工程做成的,DNA,探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。,1t,水中只有,10,个病毒也能被,DNA,探针检测出来,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。,环境污染治理：,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,。,1.,基因工程的设计施工是在什么水平上进行的,A.,细胞,B.,细胞器,C.,分子,D.,原子,2.,目前不常被使用的基因载体有,A.,质粒,B.,噬菌体,C.,染色体,D.,动,.,植物病毒,3.,某科学工作者把兔子的血红蛋白的信使,RNA,加入到大肠杆菌的提取液中，在这个细胞的合成系统中能合成兔子的血红蛋白，这个事实说明,A.,蛋白质合成是在核糖体上进行的,B.,各种生物共用一套遗传密码,C.,兔子和大肠杆菌的基因发生了重组,D.,兔子的基因发生了突变,4.,基因治疗是把健康的外源基因导入：,A.,有基因缺陷的细胞中,B.,有基因缺陷的染色体中,C.,有基因缺陷的细胞器中,D.,有基因缺陷的,DNA,分子中,5.,下列不属于基因工程的是：,A.,培养出抗烟草花叶病的番茄植株,B.,在大肠杆菌中获取人的干扰素,C.,培养出兼有鲤鱼与鲫鱼特点的鲤鲫移核鱼,D.,利用“工程菌”生产乙肝疫苗,6.,有关基因工程的叙述正确的是,A.,限制性内切酶只在获得目的基因时才用,B.,重组质粒的形成在细胞内完成,C.,质粒都可以作为运载体,D.,蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料,7.,基因工程中常作为基因的运载体的一组结构是,A.,质粒、线粒体、噬菌体,B.,染色体、叶绿体、线粒体,C.,质粒、噬菌体、动植物病毒,D.,细菌、噬菌体、动植物病毒,8.DNA,连接酶的重要功能是,A.DNA,复制时母链与子链之间形成氢键,B.,黏性末端碱基之间形成氢键,C.,两条,DNA,末端之间的缝隙连接起来,D.ABC,都不正确,9.,在基因工程中用来修饰改造生物基因的工具是,A.,限制酶和连接酶,B.,限制酶和水解酶,C.,限制酶和运载体,D.,连接酶和运载体,10.1976,年，美国科学家首次将人的生长抑制素释放因子的基因转入大肠杆菌，并获得表达，这是人类第一次获得的转基因生物,.,此文中的“表达”是指该基因在大肠杆菌内,A.,能进行自我复制,B.,能进行转录,C.,能控制合成人的生长抑制素释放因子,D.,能合成人的生长激素,</p>