6-2基因工程及其應(yīng)用課件 高一生物人教版必修二

第2節(jié)

基因工程及其應(yīng)用

蛛絲是自然界最奇特的物質(zhì)之一，它具有極強(qiáng)的韌度，其韌度是同樣直徑鋼材的好幾倍。但與家蠶不同，蜘蛛不能家養(yǎng)，因?yàn)樗鼈儠?huì)互相吞食，所以不可能建立人工飼養(yǎng)蜘蛛的農(nóng)場(chǎng)。30多年來(lái)，科學(xué)家們一直試圖找到利用其他生物體來(lái)制造蛛絲的辦法。

細(xì)菌是在自然界分布最廣、個(gè)體數(shù)量最多的生物。細(xì)菌具有代謝旺盛，繁殖能力強(qiáng)的特點(diǎn)。思考：要把蜘蛛的合成絲蛋白的基因“嫁接”到細(xì)菌上，關(guān)鍵步驟是什么？關(guān)鍵步驟一：怎樣提取合成蠶絲蛋白的基因？

關(guān)鍵步驟二：怎樣將基因運(yùn)輸?shù)郊?xì)菌體內(nèi)？關(guān)鍵步驟三：怎樣將基因與運(yùn)載體連接起來(lái)？基因的剪刀——限制性核酸內(nèi)切酶基因的針線——DNA連接酶基因的運(yùn)載工具——運(yùn)載體原理：基因工程基因重組

基因工程：又叫做DNA重組技術(shù)或基因拼接技術(shù)。是把一種生物體內(nèi)的某種基因提取出來(lái)，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。1、基因的剪刀——限制性核酸內(nèi)切酶（簡(jiǎn)稱限制酶）

限制酶是在生物體(主要是微生物)內(nèi)的一種酶，能將外來(lái)的DNA切斷，由于這種切割作用是在DNA分子內(nèi)部進(jìn)行的，故名限制性核酸內(nèi)切酶。

特點(diǎn)：（1）只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列（2）只能在特定的位點(diǎn)上切割DNA分子特異性(專一性)限制性內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)EcoRⅠ

XbaⅠ

XhoⅠ

NdeⅠG↓AATTC

T↓CTAGA

C↓TCGAG

CA↓TATG表：幾種常用限制性內(nèi)切酶及其酶切位點(diǎn)一、基因操作的工具

大腸桿菌(E.coli)的一種限制酶能識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間切開(kāi)。例如：限制酶黏性末端切割位置：磷酸二酯鍵如果把兩種來(lái)源不同的DNA用同一種限制酶來(lái)切割，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端黏合起來(lái)，就似乎可以合成重組的DNA分子了。G

AA

TT

CC

TT

AA

GG

AA

TT

CC

TT

AA

GGC

TT

AA

AA

TT

C

GG

C

TT

AA

AA

TT

C

GGC

TT

AA

AA

TT

C

G用同種限制酶切割2、基因的針線——DNA連接酶黏性末端的黏合：連接位置：磷酸二酯鍵互補(bǔ)的堿基形成氫鍵連接黏性末端的連接：DNA連接酶連接缺口？如何將外源基因送入受體細(xì)胞呢？3、基因的運(yùn)載工具——運(yùn)載體：常用的運(yùn)載體主要有兩類：

1）質(zhì)粒

2）噬菌體或某些動(dòng)植物病毒原理：利用運(yùn)載體侵染宿主細(xì)胞的能力，將目的基因?qū)胨拗骷?xì)胞。質(zhì)粒：

質(zhì)粒是基因工程最常用的運(yùn)載體。

質(zhì)粒存在于細(xì)菌、酵母菌等生物中，是細(xì)胞染色體外能夠進(jìn)行自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子。(1)能在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存；(2)具有多個(gè)限制酶的切點(diǎn)，便于與不同的目的基因連接；(3)具有某些標(biāo)記基因，便于篩選成功導(dǎo)入的受體細(xì)胞。運(yùn)載體的特點(diǎn)普通細(xì)菌蜘蛛提取絲蛋白基因與運(yùn)載體DNA結(jié)合導(dǎo)入轉(zhuǎn)基因細(xì)菌(含蜘蛛絲蛋白基因)蜘蛛絲蛋白（二）基因工程的步驟如何讓細(xì)菌“吐蛛絲”呢？簡(jiǎn)述其過(guò)程?；蚬こ痰膭e名操作環(huán)境操作對(duì)象操作水平基本過(guò)程結(jié)果實(shí)質(zhì)基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平定向改造生物的遺傳性狀基因重組棉花細(xì)胞(含抗蟲基因)基因工程培育抗蟲棉的簡(jiǎn)要過(guò)程：普通棉花(無(wú)抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因與運(yùn)載體DNA結(jié)合導(dǎo)入棉花植株(有抗蟲特性)（三）基因工程的應(yīng)用基因工程與藥物研制許多藥品的生產(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。（三）基因工程的應(yīng)用胰島素從豬、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%!（三）基因工程的應(yīng)用環(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