基因工程培訓(xùn)課件(ppt 4).ppt

輻射、射線 化學(xué)藥劑,秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗,基因重組,基因突變,染色體數(shù)目變異,可以集中兩 個(gè)親體的優(yōu) 良性狀,育種年限縮 短，改良某 些性狀,果大，莖稈 粗，營(yíng)養(yǎng)物 豐富,育種時(shí)間長(zhǎng),有利變異少， 需要大量處理實(shí)驗(yàn)材料,花藥離體培養(yǎng)，再人工誘導(dǎo)使染色體數(shù)目加倍,育種年限短，可得純合子,發(fā)育延遲 ， 結(jié)實(shí)率低,技術(shù)復(fù)雜,雜交自交選優(yōu)自交,下圖是用某種作物的兩個(gè)品種和分別培育出 品種的示意圖，試分析回答： AABB E Ab - D AaBb F AAbb- aabb G AAaaBBbb- （1）用和培育所采用的D和F步驟分別是 和 。其應(yīng)用的遺傳學(xué)原理是 。 （2）用培育所采用的E和H步驟分別是 和 。其應(yīng)用的遺傳學(xué)原理是 。 （3）用培育所采用的G步驟是 其遺傳學(xué)原理是 。,H,雜交,自交,基因重組,花藥離體培養(yǎng),秋水仙素處理幼苗,染色體變異.,秋水仙素 處理幼苗,染色體變異,.,.,.,1.可獲得無(wú)子西瓜、青霉素高產(chǎn)菌株、矮稈抗病小麥的方法分別是（ ）。 誘變育種 雜交育種 單倍體育種 多倍體育種 A. B. C. D.,2.用雜合子種子盡快獲得純合子植株的方法是（ ）。 A.種植F2選不分離者純合子 B.種植秋水仙素處理純合子 C.種植花藥離體培養(yǎng)單倍體幼苗 秋水仙素處理純合子 D.種植秋水仙素處理花藥離體培養(yǎng)純合子,3.在育種上既要得到更多的變異，又要使后代的變異性狀較快地穩(wěn)定，最好應(yīng)該采用 A.單倍體育種 B.多倍體育種 C.雜交育 D.誘變育種, 袁隆平（雜交水稻專家） 2000年國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)；2004年十大感動(dòng)中國(guó)人物之一。,產(chǎn)量：4500kg/hm27500kg/hm2,雜種優(yōu)勢(shì):指基因型不同的親本個(gè)相互雜交產(chǎn)生的雜種第一代，在多種性狀上優(yōu)于兩個(gè)親本的現(xiàn)象,雜種優(yōu)勢(shì):生產(chǎn)上利用雜種優(yōu)勢(shì)可以大幅度地提高產(chǎn)量。例如，雜交高梁比純系高梁增產(chǎn)30%-50%，雜交水稻比純系水稻增產(chǎn)20%左右。,為提高農(nóng)作物的單產(chǎn)量，獲得早熟、抗倒伏、抗病等性狀，科學(xué)工作者往往要采取多種育種方法來(lái)培育符合農(nóng)民要求的新品種，請(qǐng)根據(jù)下面提供的材料，每小組設(shè)計(jì)一套育種方案：,已有的材料：A小麥的高稈（顯性）抗銹?。@性）純種，B小麥的矮稈不抗銹病純種，C水稻的遲熟種子 非生物材料：根據(jù)需要自選,（1）育種名稱： （2）所選擇的生物材料： （3）希望得到的結(jié)果： （4）預(yù)計(jì)產(chǎn)生這種結(jié)果的（所需類型）的幾率（5）寫出育種的簡(jiǎn)要過(guò)程（可用圖解） （6）簡(jiǎn)答選擇能穩(wěn)定遺傳的新品種的方法。,生物材料：A小麥的高稈（顯性）抗銹?。@性）純種，B小 麥的矮稈不抗銹病純種，C水稻的遲熟種子 非生物材料：根據(jù)需要自選,方案1： （1）育種名稱： （2）所選擇的生物材料：A、B。 （3）希望得到的結(jié)果：矮稈抗銹病。 （4）預(yù)計(jì)F2產(chǎn)生這種結(jié)果的（所需類型）的幾率：3/16。 （5）寫出育種的簡(jiǎn)要過(guò)程（可用圖解） 高抗矮病 F1 高抗 自交 F2（高抗、矮抗、高病、矮病）。 （6）簡(jiǎn)答選擇能穩(wěn)定遺傳的新品種的方法。 將F2矮稈抗銹病品種連續(xù)自交，分離淘汰提純到基本不分離為止。,雜交育種,生物材料：A小麥的高稈（顯性）抗銹病（顯性）純種，B小 麥的矮稈不抗銹病純種，C水稻的遲熟種子 非生物材料：根據(jù)需要自選,方案2： （1）育種名稱：?jiǎn)伪扼w育種 （2）所選擇的生物材料：A、B。 （3）希望得到的結(jié)果：矮稈抗銹病。 （4）預(yù)計(jì)產(chǎn)生這種結(jié)果的（所需類型）的幾率：1/4。 （5）寫出育種的簡(jiǎn)要過(guò)程（可用圖解） 高抗矮病 F1高抗 F1花藥離體培養(yǎng) 單倍體植株，再經(jīng)秋水仙素處理，染色體加倍成為純合的高抗、矮抗、高病、矮病植株。 （6）簡(jiǎn)答選擇能穩(wěn)定遺傳的新品種的方法。 挑選矮稈抗銹病的植株即可。,生物材料：A小麥的高稈（顯性）抗銹?。@性）純種，B小 麥的矮稈不抗銹病純種，C水稻的遲熟種子 非生物材料：根據(jù)需要自選,方案3： （1）育種名稱：誘變育種 （2）所選擇的生物材料：C。 （3）希望得到的結(jié)果：早熟水稻。 （4）預(yù)計(jì)產(chǎn)生這種結(jié)果的（所需類型）的幾率：極低或不出現(xiàn)。 （5）寫出育種的簡(jiǎn)要過(guò)程（可用圖解） 用射線、激光照射或秋水仙素等化學(xué)試劑處理（或用太空飛船搭載）水稻，使之產(chǎn)生基因突變。 （6）簡(jiǎn)答選擇能穩(wěn)定遺傳的新品種的方法。 將處理的水稻種植下去，進(jìn)行觀察，選擇早熟的水稻，并純化。,育種技術(shù)的不斷完善與發(fā)展的動(dòng)力和原因是超越已有技術(shù)的局限性。育種學(xué)家將如何突破“不能實(shí)行種間的基因交流”這一育種技術(shù)的局限呢？,選擇育種,雜交育種,誘變育種,特點(diǎn)：在自然產(chǎn)生的變異中選擇 局限：不能把位于兩個(gè)品種的優(yōu)良性 狀集于一身,主要優(yōu)點(diǎn)：有目的地把位于兩個(gè)品種 的優(yōu)良性狀集于一身 局限：不能產(chǎn)生新的基因,主要優(yōu)點(diǎn)：能產(chǎn)生新基因 局限：該方法具有一定的盲目性,均不能實(shí)行種間的基因交流,總結(jié)：,基因工程及其應(yīng)用,家蠶能夠吐出蠶絲為人類利用,能否讓細(xì)菌“吐出”蠶絲？,設(shè)想,聚焦一：基因工程概念,目的基因,獲得新性狀,又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗的說(shuō)，就是按照人們的意愿，把一種生物的 提取出來(lái)，加以 ，然后放到 的細(xì)胞里，定向地改造生物的 。,基因工程：,原 理：,操作水平：,意 義：,基因重組,DNA分子水平,按人的意愿在分子水平上定向改造生物體。,目的基因是人們所需要轉(zhuǎn)移或改造的基因。,操作環(huán)境：,生物體外,磷酸二酯鍵,?,聚焦二：基因工程的操作工具,1.基因的“剪刀”限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）,一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子中磷酸與脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵。,聚焦二：基因工程的操作工具,磷酸二酯鍵,專一性,黏性末端：帶有短單鏈的切口。,特性：,具有高度的專一性。例如：從大腸桿菌中分離的EcoRI酶能專一性的識(shí)別GAATTC序列，并能于G A之間切開(kāi)磷酸二酯鍵,不同的DNA分子被同一種限制酶切得的切口有何規(guī)律？,聚焦二：基因工程的操作工具,1.基因的“剪刀”限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）,相同、互補(bǔ),、基因的針線DNA連接酶,作用：,能將互補(bǔ)的黏性末端連接，在磷酸與脫氧核糖之間形成磷酸二酯鍵(而非氫鍵)。使之成為一個(gè)DNA分子。,聚焦二：基因工程的操作工具,思 考：被不同限制酶剪切所得的DNA片斷是否能被DNA連接酶連接？為什么？,特性：只有同一種限制酶切得的黏性末端才能相連接。,、基因的針線DNA連接酶,聚焦二：基因工程的操作工具,基因的針線：DNA連接酶,3、運(yùn)載體,作用：,能將目的基因載入受體細(xì)胞，并能存在、復(fù)制； 具有標(biāo)記基因。,常用運(yùn)載體：,質(zhì)粒（環(huán)狀小DNA） 噬菌體和動(dòng)植物病毒,聚焦二：基因工程的操作工具,擬核能否作為運(yùn)載體？,從細(xì)胞中分離出DNA,從大腸桿菌中提取質(zhì)粒,提取目的基因,目的基因與運(yùn)載體結(jié)合,DNA連 接酶,目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,目的基因 檢測(cè)與鑒定,聚焦三、基因工程操作的基本步驟,比較幾種酶的作用,DNA解旋酶,DNA酶,限制性核酸 內(nèi)切酶,結(jié)果,化學(xué)鍵,作用于特定位置的磷酸二酯鍵,作用于堿基對(duì) 之間的氫鍵,單個(gè)的 脫氧核苷酸,特定末端的 DNA片段,DNA單鏈,作用于全部的磷酸二酯鍵,DNA連接酶,生成黏性末端接縫處的磷酸二酯鍵,重組DNA,DNA聚合酶,生成全部的磷酸二酯鍵,DNA單鏈,1、科學(xué)家們經(jīng)過(guò)多年努力，創(chuàng)立了一種新興生物技術(shù)基因工程，實(shí)施該工程的最終目的： （ ）,A.定向提取生物體的DNA分子 B.定向地對(duì)DNA分子進(jìn)行“剪切” C.在生物體外對(duì)DNA分子進(jìn)行改造 D.定向地改造生物的遺傳性狀,D,練習(xí)：,2DNA連接酶的主要功能是（ ） ADNA復(fù)制時(shí)母鏈與子鏈之間形成的氫鍵 B粘性末端堿基之間形成的氫鍵 C將兩條DNA末端之間的縫隙連接起來(lái) D將堿基、脫氧核糖、磷酸之間的鍵連接起來(lái),C,練習(xí)：,3.實(shí)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(lái)，這要利用限制性核酸內(nèi)切酶。一種限制性核酸內(nèi)切酶能識(shí)別分子的順序，切點(diǎn)在和之間，這是利用了酶的（ ） 高效性 專一性 多樣性 催化活性易受外界影響,B,4.要將目的基因與運(yùn)載體連接起來(lái)， 在基因操作中應(yīng)選用（ ）。 A.只需DNA連接酶 B.同一種限制酶和DNA連接酶 C.只需限制酶 D.不同的限制酶和DNA連接酶,B,5. 下表關(guān)于基因工程中有關(guān)基因操作的名詞及 對(duì)應(yīng)的內(nèi)容，正確的組合是( )。,C,6、下列哪項(xiàng)不是基因工程中經(jīng)常使用的用來(lái)運(yùn)載目的基因的運(yùn)載體是：（ ）,A.細(xì)菌質(zhì)粒 B.噬菌體 C.動(dòng)植物病毒 D.細(xì)菌擬核中的DNA,D,7、下列有關(guān)質(zhì)粒的敘述，正確的是（ ） A質(zhì)粒是廣泛存在于細(xì)菌細(xì)胞中的一種 顆粒狀細(xì)胞器 B質(zhì)粒是細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子 C質(zhì)粒只有在侵入宿主細(xì)胞后才能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制 D細(xì)菌質(zhì)粒的復(fù)制過(guò)程一定是在宿主細(xì)胞外獨(dú)立進(jìn)行的,B,8、基因工程中常用細(xì)菌等原核生物作 受體細(xì)胞的原因不包括( ) A.繁殖速度快 B.遺傳物質(zhì)相對(duì)較少 C.多為單細(xì)胞，操作簡(jiǎn)便 D.DNA為單鏈，變異少,D,9、螢火蟲的熒光素基因轉(zhuǎn)入煙草植物細(xì)胞，獲得了高水平的表達(dá)。這一研究成果表明螢火蟲與煙草植物的DNA結(jié)構(gòu)基本相同 螢火蟲與煙草植物共用一套密碼子煙草植物體內(nèi)合成了熒光素 螢火蟲和煙草植物合成蛋白質(zhì)的方式基本相同（ ） A . B. C. D. ,D,第一課時(shí)知識(shí)點(diǎn)：,基因工程的概念 基因工程的基本步驟（四步驟） 目的基因的運(yùn)載體有哪些？ 質(zhì)粒（存在于細(xì)菌和酵母菌中）、噬菌體、 動(dòng)植物病毒 基因的剪刀、針線分別是？ 限制性核酸內(nèi)切酶（200多種）、DNA連接酶,四、 基因工程的應(yīng)用,一、基因工程與作物育種,抗蟲害的玉米,轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒,獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物和具有抗逆性的作物新品種。,抗蟲的基因來(lái)自蘇云金桿菌。蘇云金桿菌形成的伴胞晶體是一種毒性很強(qiáng)的蛋白晶體，能使棉鈴蟲等鱗翅口害蟲癱瘓致死。科學(xué)家將編碼這個(gè)蛋白質(zhì)的基因?qū)胱魑?，使作物自身具有抵御蟲害的能力。,生長(zhǎng)快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國(guó)),乳汁中含有人生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷),A：紫外光照射下的轉(zhuǎn)綠色熒光蛋白的 Eustoma (Lisianthus) 花。,轉(zhuǎn)基因藍(lán)豬耳改變花色,轉(zhuǎn)基因牽?；ǜ淖兞嘶ㄉ?2、基因工程與藥物研制,我國(guó)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(lái)源限制產(chǎn)量有限，其價(jià)格往往十分昂貴。,微生物生長(zhǎng)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(wèn)題，還能大大降低生產(chǎn)成本。,胰島素從豬、牛等動(dòng)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(jià)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(jià)格降低了30%-50%!,治療糖尿病,治療生長(zhǎng)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?。ㄐ呐K?。?3、 環(huán)境保護(hù) 基因工程做成的“超級(jí)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(jí)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)。,1.質(zhì)粒是基因工程中最常用的運(yùn)載體，它存在于許多細(xì) 菌體內(nèi)。質(zhì)粒上有標(biāo)記基因如圖所示，通過(guò)標(biāo)記基因 可以推知外源基因（目的基因）是否轉(zhuǎn)移成功。外源 基因插入的位置不同，細(xì)菌在培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)情況也 不同，下表是外源基因的插入位置（插入點(diǎn)有a、b、 c），請(qǐng)根據(jù)表中提供細(xì)菌的生長(zhǎng)情況推測(cè)三 種重組后細(xì)菌的外源基因插入點(diǎn)，正確的一組是 ( ),A.是c；是b；是a B.是a和b；是a；是b C.是a和b；是b；是a D.是c；是a；是b,解析 外源基因插入點(diǎn)在c處時(shí)，細(xì)菌上a、b基因不被破壞，插入點(diǎn)在a、b時(shí)則a、b基因?qū)⒈黄茐摹?答案 A,請(qǐng)根據(jù)表中提供細(xì)菌的生長(zhǎng)情況推測(cè)三種重組后細(xì)菌的外源基因插