必修2第六章從雜交育種到基因工程全章課件

自從人類開始種植作物和飼養(yǎng)動物以來，就從未停止過對品種的改良。傳統(tǒng)的方法是選擇育種，通過汰劣留良的方法來選擇和積累優(yōu)良基因。自從孟德爾發(fā)現(xiàn)了遺傳規(guī)律之后，的方法被廣泛應用于動植物育種。技術的應用，使育種方法得到了較大的改進?；蚬こ痰恼Q生，使人們能夠按照所設計的藍圖，進行跨越種間鴻溝的基因轉移，從而定向地改變生物的遺傳特性，創(chuàng)造出新的生物類型。第6章從雜交育種到基因工程第1節(jié)雜交育種與誘變育種第2節(jié)基因工程及其第1節(jié)雜交育種與誘變育種本節(jié)聚焦：1、雜交育種的原理是什么？2、什么是誘變育種？3、雜交育種和誘變育種各有哪些優(yōu)點和不足？

小麥高稈（D）對矮稈（d）為顯性，抗銹?。═）對不抗銹?。╰）為顯性，現(xiàn)有純合的高稈抗銹病的小麥（DDTT）和矮稈不抗銹病的小麥（ddtt），可采用哪些育種方式得到符合人類要求的優(yōu)良品種？思考與討論一：雜交育種的優(yōu)點是很明顯的，但是在實際操作中會遇到不少困難。請從雜交后代可能出現(xiàn)的各種類型，以及育種時間等方面，分析雜交育種方法的不足。思考與討論二：PDDTT高稈抗銹病×ddtt矮稈易染銹病F1DdTt高稈抗銹病F2ddTt、ddTT矮稈抗銹病自交

自交

FnddTT矮稈抗銹病∶∶∶雜交育種概念：雜交育種是將兩個或多個品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起，再經過選擇和培育，獲得新品種的方法。原理：基因重組優(yōu)點：能集中位于不同品種中的優(yōu)良性狀。缺點：只能利用已有的基因組，并不能產生新的基因。雜交進程緩慢，過程繁瑣。應用：雜交水稻、中國荷斯坦牛等雜交育種2004年十大感動中國人物

頒獎辭

他是一位真正的耕耘者。當他還是一個鄉(xiāng)村教師時，已具有顛覆世界權威的膽識；當他名滿天下時，卻仍專注于田疇。淡薄名利，一介農夫，播撒智慧，收獲富足。他畢生的夢想，就是讓所有的人遠離饑餓。喜看稻菽千重浪，最是風流袁隆平。DDTT高稈抗銹病×ddtt矮稈易染銹病DdTt高稈抗銹病DT、dT、Dt、dt花藥離體培養(yǎng)ddTT矮稈抗銹病DT、dT、Dt、dt秋水仙素處理

單倍體

幼苗

花粉

純合體

植株

F1

P單倍體育種γ射線ＰDDTT高稈抗銹病

ddTT矮稈抗銹病γ射線Ｐddtt矮稈不抗銹病

ddTT矮稈抗銹病或與雜交育種相比，誘變育種有什么優(yōu)點？聯(lián)系基因突變的特點，談談誘變育種的局限性。要想克服這些局限性，可心采取什么辦法？思考與討論四：誘變育種概念：利用物理因素（如x射線，γ射線、紫外線，激光等）或化學因素（如亞硝酸、硫酸二乙酯等）處理生物，使生物發(fā)生基因突變。原理：基因突變誘變育種優(yōu)點：提高變異的頻率，加速育種進程。大幅度地改良某些性狀。缺點：難以控制突變方向，無法將多個優(yōu)良性狀組合。應用：農作物育種——黑農五號大豆(產量提高16%、含油量提高2.5%)微生物育種——青霉素

(20單位/ml→50000單位/ml)空間生命科學：高真空(10—8pa)微重力(10—4g)強輻射拓展視野：太空育種“神舟”三號飛船上搭載的38種共計200克神舟三號”飛船從太空帶回的試管種苗“神舟”五號搭載育成的巨人南瓜甘肅種植的太空育種的蔬菜太空水稻搭載前后株系對比太空育種辣椒升載太空磨菇升載太空磨菇

太空青茄大過小孩頭思考與討論五：太空育種的食品安全嗎？1、假設你想培育一個作物品種，你想要的性狀和不想要的性狀都是由隱性基因控制的。試說明培育方法，畫出遺傳圖解，并說明這各方法的優(yōu)缺點。2、育種方式只限以上四種嗎？還有什么更好的育種方式嗎？請發(fā)揮你的想象力!思考與討論六：謝謝!再見!課堂練習：P101優(yōu)點將不同個體的優(yōu)良性狀集中于一個體上可以提高變異的頻率，加速育種進程，或大幅度地改良某些品種可以明顯地縮短育種年限器官巨大，提高產量和營養(yǎng)成分打破物種界限，定向改變生物的性狀按照人們意愿改變細胞內遺傳物質或獲得細胞產品且克服了遠緣雜親不親和障礙可改良動物品種或保護瀕危物種缺點時間長，須及時發(fā)現(xiàn)優(yōu)良品種有利變異少，須大量處理實驗材料技術復雜且須與雜交育種配合發(fā)育延遲，結實率低有可能引起生態(tài)危機技術難度高技術要求高舉例矮稈抗銹病小麥青霉素高產菌株太空椒單倍體育種獲得的矮稈抗銹病小麥三倍體無籽西瓜八倍體小黑麥產生人胰島素的大腸肝菌、抗蟲棉白菜、甘藍、番茄、馬鈴薯克隆羊、鯉鯽、移核魚第2節(jié)基因工程及其應用本節(jié)聚焦：1、什么是基因工程？2、基因工程的原理是什么？3、基因工程有哪些應用？4、轉基因食品安全嗎？青霉菌能產生對人類有用的抗生素——青霉素基因決定性狀豆科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮基因決定性狀設想一能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮？能否讓細菌“吐出”蠶絲？設想二能否讓微生物產生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？設想三定向基因改造設想經過多年的努力，科學家于20世紀70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術——基因工程。2、基因的“剪刀”——限制性內切酶識別特定核苷酸序列，切割特定DNA切點，具特異性。并裂解磷酸二酯鍵。例：大腸桿菌的一種限制酶(EcoRⅠ)能識別

GAATTC序列，并在G和A之間切開。一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切割點上將DNA分子切斷。目前已發(fā)現(xiàn)的限制酶有4000多種。CTTAAGGCAATT例：EcoRI酶切位點限制酶：從特殊的酶切位點將DNA分子切開3、基因的“針線”——DNA連接酶連接酶的作用：

將互補配對的兩個黏性末端連接起來，使之成為一個完整的DNA分子。連接的部位：

生成3′-5′磷酸二酯鍵DNA連接酶的作用過程：DNA連接酶的作用過程4、基因的運載體——質?；虿《咀饔茫?/p>

將外源基因送入受體細胞。條件：能在宿主細胞內復制并穩(wěn)定地保存。具有多個限制酶切點。具有某些標記基因。種類：

質粒、噬菌體和動植物病毒。質粒①從細胞中分離出DNA①②③④⑤⑥②限制酶截取DNA片斷③分離大腸桿菌中的質粒④DNA重組⑤用重組質粒轉化大腸桿菌⑥培養(yǎng)大腸桿菌克隆大量基因基因工程過程示意圖基因工程的操作步驟提取目的基因目的基因與運載體結合目的基因導入受體細胞目的基因的表達和檢測再見!課堂練習：P106二、基因工程的應用：1、基因工程與作物育種2、基因工程與藥物研制：三、轉基因生物和轉基因食品的安全性：１、基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生我國生產的部分基因

工程疫苗和藥物⑴基因工程藥品的生產

許多藥品的生產是從生物組織中提取的。受材料來源限制產量有限，其價格往往十分昂貴。

微生物生長迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產。若將生物合成相應藥物成分的基因導入微生物細胞內，讓它們產生相應的藥物，不但能解決產量問題，還能大大降低生產成本。

胰島素是治療糖尿病的特效藥，長期以來只能依靠從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產量之低和價格之高可想而知。

將合成的胰島素基因導入大腸桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產生100g胰島素！大規(guī)模工業(yè)化生產不但解決了這種比黃金還貴的藥品產量問題，還使其價格降低了30%-50%!

干擾素治療病毒感染簡直是“萬能靈藥”！過去從人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍貴”程度自不用多說。

人造血液、白細胞介素、乙肝疫苗等通過基因工程實現(xiàn)工業(yè)化生產，均為解除人類的病苦，提高人類的健康水平發(fā)揮了重大的作用。人造血液及其生產⑵基因診斷與基因治療

運用基因工程設計制造的“DNA探針”檢測肝炎病毒等病毒感染及遺傳缺陷，不但準確而且迅速。我國研究人員正在制備用于基因治療的基因工程細胞

通過基因工程給患有遺傳病的人體內導入正?；蚩伞耙淮涡浴苯獬∪说募部唷＃?、基因工程與農牧業(yè)、食品工業(yè)

運用基因工程技術，不但可以培養(yǎng)優(yōu)質、高產、抗性好的農作物及畜、禽新品種，還可以培養(yǎng)出具有特殊用途的動、植物。生長快、耐不良環(huán)境、肉質好的轉基因魚(中國)乳汁中含有人生長激素的轉基因牛(阿根廷)抗蟲棉抗CMV甜椒抗蟲原理？抗蟲結果？3、基因工程與環(huán)境保護⑴環(huán)境監(jiān)測：

基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測環(huán)境中的病毒、細菌等污染。1t水中只有10個病毒也能被DNA探針檢測出來

利用基因工程培育的“指示生物”能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉化污染物。⑵環(huán)境污染治理：

基因工程做成的“超級細菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質。

通常一種細菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級細菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質。轉基因食品看起來分外誘人餐桌上的基因轉基因食品你敢吃嗎？轉基因食品ABC安全嗎？21世紀將是基因工程迅速發(fā)展并完善的世紀，也是它產生巨大效益的世紀！基因工程將在醫(yī)療衛(wèi)生、食品工業(yè)、農再見3、基因的運輸工具——運載體

要讓一個從甲生物細胞內取出來的基因在乙生物體內進行表達，首先得將這個基因送到乙生物的細胞內去！能將外源基因送入細胞的工具就是運載體。

運載體必須同時滿足三個要求：①能與目的基因結合；②能進入受體生物細胞并在受體生物細胞內復制并表達；③比較容易得到。

科學家發(fā)現(xiàn)大腸桿菌、枯草桿菌等的質粒能同時滿足以上三個要求。

目前被較廣泛提取使用的目的基因有：蘇云金桿菌抗蟲基因、人胰島素基因、人干擾素基因、種子貯藏蛋白基因、植物抗病基因等。１、提取目的基因——將

需要的基因從供體生物

的細胞內提取出來。供體生物細胞取出DNA用限制酶剪去多余部分目的基因限制酶提取目的基因提取目的基因的方法用限制酶切斷成許多片段⑴直接分離基因——鳥槍法

將供體生物的DNA用限制酶切割為許多片段，再用運載體將這些片段都運載到受體生物的不同細胞中去。只要有一個細胞獲得了需要的目的基因并得以表達，基因工程就算成功了。

該法最大的缺點是帶有很大的盲目性，工作量大，成功率低。且不能將真核生物的基因轉移到原核生物中去。⑵人工合成基因法DNA合成儀有兩種方法：

①逆轉錄法：以信使RNA為模板，在逆轉錄酶的作用下將脫氧核苷酸合成合成DNA(基因)。

②直接合成法：根據蛋白質的氨基酸順序推算出信使RNA核苷酸順序，再據此推算出基因DNA的脫氧核苷酸順序。用游離脫氧核苷酸直接合成相應的基因。2、目的基因與運載體結合

用與提取目的基因相同的限制酶切割質粒使之出現(xiàn)一個切口，將目的基因插入切口處，讓目的基因的黏性末端與切口上的黏性末端互補配對后，在連拉酶的作用下連接形成重組DNA分子。3、將目的基因導入受

體細胞并使之擴增導入擴增

要讓目的基因表達，必須將它導入受體細胞并進行擴增。

為獲得目的基因的表達產物時，通常以大腸桿菌等無害易得的細菌為受體。為改進某種生物時，將欲改進的生物細胞為受體。

為使重組的DNA分子更容易進入受體細胞，通常還要用一些物質對受體細胞進行處理，使受體細胞具有更大的通透性。4、目的基因的檢測和表達

前三步的處理十分繁鎖，為保證目的基因得到有效利用，通常用大量的受體細胞來接受不多的目的基因。這樣，處理的受體細胞中真正攝入了目的基因的很少，必須將