蘇教版生物選修三1.1.1基因工程概述

1、美好的設(shè)想美好的設(shè)想 能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮？能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮？能否讓細(xì)菌能否讓細(xì)菌“吐出吐出”蠶絲？蠶絲？能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素、干能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？擾素等珍貴的藥物？第一課時(shí)第一課時(shí)課時(shí)目標(biāo)：課時(shí)目標(biāo)：1 1簡(jiǎn)述基因工程的誕生過(guò)程和發(fā)簡(jiǎn)述基因工程的誕生過(guò)程和發(fā) 展歷程。展歷程。2 2理解并闡釋基因工程的實(shí)質(zhì)。理解并闡釋基因工程的實(shí)質(zhì)。3 3說(shuō)出基因工程中基本工具的特說(shuō)出基因工程中基本工具的特 點(diǎn)及作用。點(diǎn)及作用。一、基因工程發(fā)展一、基因工程發(fā)展 2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代隨著年代隨著DNADNA重組技術(shù)重組技術(shù)的

2、出現(xiàn)而的出現(xiàn)而發(fā)展出來(lái)。發(fā)展出來(lái)。對(duì)基因進(jìn)行加工對(duì)基因進(jìn)行加工，使生物體發(fā)展成，使生物體發(fā)展成為新的有機(jī)生物體。為新的有機(jī)生物體。 各種生物工程在實(shí)施上大多離不開(kāi)基因工各種生物工程在實(shí)施上大多離不開(kāi)基因工程手段，現(xiàn)代生物技術(shù)中，程手段，現(xiàn)代生物技術(shù)中，主要的是基因工程。主要的是基因工程?；蚬こ痰睦碚撲亯|基因工程的理論鋪墊艾弗里：證明是遺傳物質(zhì)艾弗里：證明是遺傳物質(zhì)沃森和克里克：闡明雙螺旋結(jié)構(gòu)沃森和克里克：闡明雙螺旋結(jié)構(gòu)尼倫貝格：破譯遺傳密碼尼倫貝格：破譯遺傳密碼19731973年年: :美美 科恩：將兩種不同來(lái)源的分科恩：將兩種不同來(lái)源的分子進(jìn)行體外重組，并首次實(shí)現(xiàn)了在大腸桿菌中子進(jìn)行體外重

3、組，并首次實(shí)現(xiàn)了在大腸桿菌中的表達(dá)，創(chuàng)立了定向改造生物的新技術(shù)基因的表達(dá)，創(chuàng)立了定向改造生物的新技術(shù)基因工程工程1944194419531953 19661966生物技術(shù)現(xiàn)狀如何？生物技術(shù)現(xiàn)狀如何？ 世界生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀世界生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 （20012001統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）全球生物技術(shù)公司全球生物技術(shù)公司42844284家家 ；美國(guó)；美國(guó)14571457家。家。全球收入全球收入384.7384.7億美元；美國(guó)億美元；美國(guó)253.19253.19億美元億美元 全球研發(fā)費(fèi)用全球研發(fā)費(fèi)用164.27164.27億美元；美國(guó)億美元；美國(guó)115.32115.32億美元億美元我國(guó)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀我國(guó)

4、生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀300300家公司，有能力生產(chǎn)的家公司，有能力生產(chǎn)的150150家，上市家，上市4040多家。多家。產(chǎn)品總銷售額產(chǎn)品總銷售額200200億億RMBRMB。基因工程基因工程轉(zhuǎn)基因魚(yú)轉(zhuǎn)基因魚(yú)轉(zhuǎn)基因蠶轉(zhuǎn)基因蠶轉(zhuǎn)基因猴 據(jù)日本共同社報(bào)道，據(jù)日本共同社報(bào)道，日本宣布成功培養(yǎng)出了可日本宣布成功培養(yǎng)出了可結(jié)出綠、紅、橙結(jié)出綠、紅、橙3 3色熒光色熒光色蠶繭的轉(zhuǎn)基因蠶各兩三萬(wàn)只。色蠶繭的轉(zhuǎn)基因蠶各兩三萬(wàn)只。 這種蠶被導(dǎo)入了水母、珊瑚等的熒光蛋這種蠶被導(dǎo)入了水母、珊瑚等的熒光蛋白質(zhì)基因，所結(jié)的繭在自然光照射下呈淡綠白質(zhì)基因，所結(jié)的繭在自然光照射下呈淡綠色或粉色，但經(jīng)藍(lán)色發(fā)光二極管等光線照射色或粉

5、色，但經(jīng)藍(lán)色發(fā)光二極管等光線照射后，通過(guò)濾鏡觀察則呈熒光色。該成果有望后，通過(guò)濾鏡觀察則呈熒光色。該成果有望應(yīng)用于衣料及家裝等領(lǐng)域。應(yīng)用于衣料及家裝等領(lǐng)域。轉(zhuǎn)基因番茄轉(zhuǎn)基因番茄世界上首例轉(zhuǎn)基因靈長(zhǎng)類動(dòng)物世界上首例轉(zhuǎn)基因靈長(zhǎng)類動(dòng)物轉(zhuǎn)基因猴轉(zhuǎn)基因猴“安迪安迪”美國(guó)俄勒岡保健科學(xué)大學(xué)美國(guó)俄勒岡保健科學(xué)大學(xué)稱，這只名為稱，這只名為“安迪安迪”（AndiAndi）的恒河猴于）的恒河猴于20002000年年1010月月2 2日誕生，它是由日誕生，它是由一粒被植入追蹤基因的未一粒被植入追蹤基因的未受精卵孕育而成的轉(zhuǎn)基因受精卵孕育而成的轉(zhuǎn)基因猴。它目前健康活潑，與猴。它目前健康活潑，與另外兩只小猴生活在特制另

6、外兩只小猴生活在特制的的“公寓公寓”里。里。轉(zhuǎn)基因番茄轉(zhuǎn)基因番茄問(wèn)題 以色列研究人員日前宣以色列研究人員日前宣布，他們利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育布，他們利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育出一種具有檸檬和玫瑰香味的出一種具有檸檬和玫瑰香味的新品種番茄。生成類胡蘿卜素新品種番茄。生成類胡蘿卜素的其他農(nóng)作物和花也可以像番茄一樣，通過(guò)轉(zhuǎn)基因技的其他農(nóng)作物和花也可以像番茄一樣，通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)改變氣味和口味。術(shù)改變氣味和口味。 吃個(gè)番茄也能抗乙肝，這絕非天方夜譚。每天坐吃個(gè)番茄也能抗乙肝，這絕非天方夜譚。每天坐在家里，吃上三五只西紅柿，人們體內(nèi)就能產(chǎn)生乙型在家里，吃上三五只西紅柿，人們體內(nèi)就能產(chǎn)生乙型肝炎病毒的抗體，達(dá)到和注射疫

7、苗一樣的效果。肝炎病毒的抗體，達(dá)到和注射疫苗一樣的效果。 又叫做基因拼接技術(shù)或又叫做基因拼接技術(shù)或DNADNA重組技術(shù)，是指重組技術(shù)，是指在在體外體外，通過(guò)人工，通過(guò)人工 “ “剪切剪切”和和“拼接拼接”等方法，等方法，對(duì)生物的對(duì)生物的基因基因進(jìn)行改造和重新組合，然后進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入導(dǎo)入受受體細(xì)胞內(nèi)并使重組基因在受體細(xì)胞中體細(xì)胞內(nèi)并使重組基因在受體細(xì)胞中表達(dá)表達(dá), , 產(chǎn)生產(chǎn)生人類需要的人類需要的基因產(chǎn)物基因產(chǎn)物的技術(shù)。的技術(shù)。二、基因工程概念：二、基因工程概念：場(chǎng)所：場(chǎng)所：對(duì)象：對(duì)象：過(guò)程：過(guò)程：水平：水平：結(jié)果：結(jié)果：基因產(chǎn)物基因產(chǎn)物體外體外基因基因剪切剪切 拼接拼接 導(dǎo)入導(dǎo)入

8、 表達(dá)表達(dá)分子分子 基因工程培育抗蟲(chóng)棉的簡(jiǎn)要過(guò)程：基因工程培育抗蟲(chóng)棉的簡(jiǎn)要過(guò)程：導(dǎo)入導(dǎo)入重組重組DNA形成形成抗蟲(chóng)基因從蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)提取出來(lái)抗蟲(chóng)基因從蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)提取出來(lái)形成重組形成重組DNADNA重組重組DNADNA導(dǎo)入受體導(dǎo)入受體( (棉花棉花) )細(xì)胞細(xì)胞三、三、DNADNA重組技術(shù)的基本工具重組技術(shù)的基本工具分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶分子針線分子針線DNADNA連接酶連接酶分子運(yùn)輸車分子運(yùn)輸車運(yùn)載體運(yùn)載體、“分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀”限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶大腸桿菌大腸桿菌(E.coli)(E.coli)的一種限的一種限制酶能識(shí)別制酶能識(shí)別GAAT

9、TCGAATTC序列，并序列，并在在G G和和A A之間切開(kāi)。之間切開(kāi)。思考：思考：限制酶所識(shí)別的序列有什么特點(diǎn)？限制酶所識(shí)別的序列有什么特點(diǎn)？限制酶在限制酶在DNADNA的任何部位都能將的任何部位都能將DNADNA切開(kāi)嗎？切開(kāi)嗎？黏性末端黏性末端平末端平末端 限制酶所識(shí)別的序列，都可以找限制酶所識(shí)別的序列，都可以找到一條中心軸線，中軸線兩側(cè)的雙鏈到一條中心軸線，中軸線兩側(cè)的雙鏈DNADNA上的堿基是反向?qū)ΨQ重復(fù)排列的。上的堿基是反向?qū)ΨQ重復(fù)排列的。限制酶在限制酶在DNADNA的任何部位都能將的任何部位都能將DNADNA切開(kāi)嗎？切開(kāi)嗎？中軸線中軸線什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？思考：思考：限

10、制酶所識(shí)別的序列有什么特點(diǎn)？限制酶所識(shí)別的序列有什么特點(diǎn)？ 任何一種限制酶都只識(shí)別和切斷特定的核苷酸序列，任何一種限制酶都只識(shí)別和切斷特定的核苷酸序列，這是由限制酶的性質(zhì)所決定的。這是由限制酶的性質(zhì)所決定的。被限制酶切開(kāi)的被限制酶切開(kāi)的DNADNA兩條單鏈的切口，帶有幾個(gè)伸出的核兩條單鏈的切口，帶有幾個(gè)伸出的核苷酸，他們之間正好互補(bǔ)配對(duì)，這樣的切口叫黏性末端。苷酸，他們之間正好互補(bǔ)配對(duì)，這樣的切口叫黏性末端。（1 1）特點(diǎn)：特點(diǎn)：（2 2）分布：）分布：（3 3）結(jié)果：）結(jié)果：（4 4）部位：）部位：限制性核酸內(nèi)切酶（簡(jiǎn)稱限制酶）限制性核酸內(nèi)切酶（簡(jiǎn)稱限制酶）特異性，即識(shí)別特定核苷酸序列，在特

11、定特異性，即識(shí)別特定核苷酸序列，在特定的切點(diǎn)切割的切點(diǎn)切割DNADNA分子。分子。產(chǎn)生黏性末端或平口末端產(chǎn)生黏性末端或平口末端主要在微生物中。主要在微生物中。磷酸二脂鍵磷酸二脂鍵 要想獲得某個(gè)特定性狀的基因必須要用限制酶切幾要想獲得某個(gè)特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個(gè)切口？可產(chǎn)生幾個(gè)黏性末端？個(gè)切口？可產(chǎn)生幾個(gè)黏性末端？要切兩個(gè)切口，產(chǎn)生四個(gè)黏性末端。要切兩個(gè)切口，產(chǎn)生四個(gè)黏性末端。 如果把兩種來(lái)源不同的如果把兩種來(lái)源不同的DNADNA用同一種限制酶來(lái)切割，用同一種限制酶來(lái)切割，會(huì)怎樣呢？會(huì)怎樣呢？ 會(huì)產(chǎn)生相同的黏性末端，然后讓兩者的黏性末會(huì)產(chǎn)生相同的黏性末端，然后讓兩者的黏性末端黏合起來(lái)，

12、就可以合成重組的端黏合起來(lái)，就可以合成重組的DNADNA分子了。分子了。、“分子針線分子針線”DNA”DNA連接酶連接酶DNADNA連接酶可把黏性末端之間的縫隙連接酶可把黏性末端之間的縫隙“縫合縫合”起來(lái)，是把梯子兩邊扶手的斷口連接起來(lái)，這樣一起來(lái)，是把梯子兩邊扶手的斷口連接起來(lái)，這樣一個(gè)重組的個(gè)重組的DNADNA分子才能形成。分子才能形成。思考：思考：DNADNA連接酶連接的是什么部位？連接酶連接的是什么部位？E.coliDNAE.coliDNA連接酶（連接黏性末端）連接酶（連接黏性末端）T T4 4DNADNA連接酶連接酶（連接黏性末端和平末端）連接黏性末端和平末端）（1 1）部位：）部位

13、：（2 2）種類：）種類：（3 3）結(jié)果：）結(jié)果：磷酸二脂鍵磷酸二脂鍵重組重組DNADNA分子分子DNADNA連接酶連接酶AATTGCCTTAAG思考：思考：DNADNA連接酶與連接酶與DNADNA聚合酶是一回事嗎？聚合酶是一回事嗎？為什么？為什么？不是一回事。不是一回事。（1 1）DNADNA聚合酶聚合酶只能將單個(gè)核苷酸加到已有的核酸片只能將單個(gè)核苷酸加到已有的核酸片段的段的33末端的羥基上，形成磷酸二酯鍵；而末端的羥基上，形成磷酸二酯鍵；而DNADNA連接連接酶酶是在兩個(gè)是在兩個(gè)DNADNA片段之間形成磷酸二酯鍵，不是在單片段之間形成磷酸二酯鍵，不是在單個(gè)核苷酸與個(gè)核苷酸與DNADNA片段

14、之間形成磷酸二酯鍵。片段之間形成磷酸二酯鍵。（2 2）DNADNA聚合酶聚合酶是以一條是以一條DNADNA鏈為模板，將單個(gè)核苷鏈為模板，將單個(gè)核苷酸通過(guò)磷酸二酯鍵形成一條與模板鏈互補(bǔ)的酸通過(guò)磷酸二酯鍵形成一條與模板鏈互補(bǔ)的DNADNA鏈；鏈；而而DNADNA連接酶連接酶是將是將DNADNA雙鏈上的兩個(gè)缺口同時(shí)連接起來(lái)。雙鏈上的兩個(gè)缺口同時(shí)連接起來(lái)。因此因此DNADNA連接酶不需要模板。連接酶不需要模板。、運(yùn)載工具載體、運(yùn)載工具載體將外源基因送入受體細(xì)胞。將外源基因送入受體細(xì)胞。 作用：作用：條件：條件：1 1）能夠自我復(fù)制。）能夠自我復(fù)制。2 2）有一個(gè)或多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便目的）有一個(gè)或多個(gè)

15、限制酶切點(diǎn)，以便目的基因插入到載體上去?；虿迦氲捷d體上去。3 3）具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。）具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。常用：常用： 質(zhì)粒、噬菌體和一些動(dòng)植物病毒。質(zhì)粒、噬菌體和一些動(dòng)植物病毒。大腸桿菌的質(zhì)粒：大腸桿菌的質(zhì)粒：1.1. 最常用的質(zhì)粒最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒，是大腸桿菌的質(zhì)粒，其中常含有抗藥基其中常含有抗藥基因，如四環(huán)素的標(biāo)因，如四環(huán)素的標(biāo)記基因。質(zhì)粒的存記基因。質(zhì)粒的存在與否對(duì)宿主細(xì)胞在與否對(duì)宿主細(xì)胞生存沒(méi)有決定性作生存沒(méi)有決定性作用，但復(fù)制只能在用，但復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)成。宿主細(xì)胞內(nèi)成。1.1.以下說(shuō)法正確的是以下說(shuō)法正確的是 （ ） A A、所有的限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列、所有的限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列 B B、質(zhì)粒是基因工程中唯一的運(yùn)載體、質(zhì)粒是基因工程中唯一的運(yùn)載體 C C、運(yùn)載體必須具備的條件之一是：具有多個(gè)限制、運(yùn)載體必須具備的條件之一是：具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接 D D、DNADNA連接酶使黏性末段的堿基之間形成氫鍵連接酶使黏性末段的堿基之間形成氫鍵練練 習(xí)習(xí)2.2.不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體的理由是（不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體的理由是（ ） A A、能復(fù)制、能復(fù)制 B B、有多個(gè)限制酶切點(diǎn)