必修二第六章第二节--基因工程及其应用.ppt

,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,*,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,基因工程及其应用,第 六章,第二节,能发光的水母,请您欣赏,能否能否让热带鱼也能发光,?,设想,不能发光的热带斑马鱼,请您欣赏,请您欣赏,超级小鼠与超级鱼,能产生,人胰岛素,的大肠杆菌,请您欣赏,基因,“,嫁接,”,一 基因工程的基本内容,主要内容,1,、什么是基因工程？,2,、基因工程的原理是什么？,3,、基因工程有哪些应用？,4,、转基因食品安全吗？,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,改造,生物的遗传性状。,基因工程,(gene engineering),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,(gene engineering),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,提取,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,),实例展示,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细胞,(,大肠杆菌,),基因的“剪刀”,基因的“针线”,基因的运载体,（二）基因操作的工具,基因的,剪刀,DNA,限制性内切酶,基因的,针线,DNA,连接酶,基因的,运载工具,运载体,限制酶是在生物体,(,主要是,微生物,),内的一种酶，能将外源的,DNA,切断,，由于这种切割作用是在,DNA,分子内部进行的，故名,DNA,限制性内切酶,基因的剪刀,限制性内切酶（简称限制酶）,（二）基因操作的工具,作用特点：,举 例：,特异性,识别,特定的,核苷酸序列,切割,特定的,切点,大肠杆菌的一种限制酶,能识别,GAATTC,序列,，并在,G,和,A,之间切开。,基因的剪刀,限制性内切酶（简称限制酶）,限制酶,（二）基因操作的工具,被限制酶切开的两段,DNA,的切口，带有几个伸出的核苷酸，它们之间正好互补配对，这样的切口叫做黏性末端。,（二）基因操作的工具,基因的剪刀,限制性内切酶（简称限制酶）,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,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,CTGCA G,G,CTTAA,G,ACGTC,AATTC,G,A.,；,B.,；,C.,；,D.,以上都不对,A,基因的针线：,DNA,连接酶,G,A A,T T,C,C,T T,A A,G,G,A A,T T,C,C,T T,A A,G,G,C,T T,A A,A A,T T,C,G,G,C,T T,A A,A A,T T,C,G,G,C,T T,A A,A A,T T,C,G,用同种限制酶切割,基因的针线,DNA,连接酶,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（,磷酸二酯键）,连接起来，这样一个重组的,DNA,分子就形成了。,（二）基因操作的工具,DNA,连接酶的作用过程,点击播放,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,（二）基因操作的工具,基因的运载工具,运载体：,外源基因（如抗虫基因）导入受体细胞（如棉花细胞）需要运输工具,运载体。,基因的运载工具,运载体：,常用的运载体主要有两类：,1,）,质粒,2,）,噬菌体,和,动植物病毒,（二）基因操作的工具,基因工程最常用的运载体是,_,质 粒,（二）基因操作的工具,基因的运载工具,运载体：,质粒的分布：,质粒的结构：,细菌、酵母菌等生物,质粒是细胞染色体外能够进行,自主复制的小型环状,DNA,分子,基因工程的,目的基因,A,、,条,件：,1,、能够,在宿主细胞中,复制,并,稳定地,保存,2,、具有,多个限制酶切点（,每种限制酶切点最好只有一个,），以便与,外源基因,连接,3,、具有,标记基因,，便于进行筛选,B,、常用的,运载体：,质粒、噬菌体和动、植物病毒等,香 蕉 鱼,你见过吗?,最新款的摩托车,你想过吗?,你见过树会走路吗,?,你知道什么是真正的硕果累累吗?,谁能告诉我这是？,给科学插上想象的翅膀，,你会收获更多！,四个基本步骤：,（三）基因操作的基本步骤,4,）目的基因的,检测,和,表达,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,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。,步骤一：提取目的基因,1.,用一定的,_,切割,质粒，使其出现一个切,口，露出,_,。,2.,用,_,切断目,的基因，使其产生,_,_,。,3.,将切下的目的基因片段插入质粒的,_,_,处，,再加入适量,_,，形成了一个重组,DNA,分子（重组质粒）,限制酶,黏性末端,同一种限制酶,的黏性末端,切口,DNA,连接酶,相同,步骤二：目的基因与运载体结合,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。,所有受体细胞都能摄入重组,DNA,分子吗？,在全部受体细胞中，真正能摄入重组,DNA,分子的受体细胞是很少的。,所以必须通过一定的手段对受体细胞中是否导入目的基因进行检测。,检测一般依据的原理是什么？,依据受体细胞是否具有质粒中,标记基因所控制的某种性状,。,步骤三：目的基因导入受体细胞,受体细胞摄入重组,DNA,分子后就说明目的基因完成了表达吗？,有些受体细胞即使摄入重组,DNA,分子但目的基因并不一定能完成表达。,那么，受体细胞摄入重组,DNA,分子后，目的基因完成表达的标志是什么？,受体细胞必须,表现出目的基因所控制的特定的性状,，才能说明目的基因完成了表达。,步骤四：目的基因的检测和鉴定,例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。,基因操作的基本步骤,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,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,(gene engineering),的原理,小结,1,）以下说法正确的是 （）,A,、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,B,、质粒是基因工程中唯一的运载体,C,、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接,D,、基因控制的性状都能在后代表现出来,C,练习,2,）不属于质粒被选为基因运载体的理由是,A,、能复制,（）,B,、有多个限制酶切点,C,、具有标记基因,D,、它是环状,DNA,D,练习,四、基因工程的应用,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,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,:,使目的基因与运载体结合,将目的基因导入受体细胞,检测目的基因的表达是否符合特定性状要求,提取目的基因,B.,C.,D.,小试身手,要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是,(),限制酶连接酶解旋酶还原酶,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,