基因工程及其應(yīng)用課件教材

最新款的摩托車你想過(guò)嗎?誰(shuí)能告訴我這是ＷＨＡＴ？誰(shuí)能告訴我這是ＷＨＡＴ？基因工程及其應(yīng)用第2節(jié)基因工程：即。通俗的說(shuō)，就是按照人們的意愿，把一種生物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，地改造生物的。原理：操作水平：結(jié)果：一、基因工程基因重組DNA分子水平定向地改造生物的遺傳性狀，獲得人類所需要的品種。基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)定向遺傳性狀二、基因操作的工具1、基因工程的指“限制性核酸內(nèi)切酶

”主要存在于微生物一種限切酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列,并在特定切點(diǎn)切割DNA分子已發(fā)現(xiàn)的有200多種種類:來(lái)源:特點(diǎn):“”作用于：磷酸二酯鍵識(shí)別特定序列在特定部位切割限制性內(nèi)切酶（EcoRⅠ）作用過(guò)程點(diǎn)擊播放

被同一種限制酶切斷的幾個(gè)DNA是否具有相同的黏性末端？思考:形成的黏性末端不同不同的限制酶呢？具有模型構(gòu)建1CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG練習(xí)使用EcoRI

剪切目的基因CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG

目的基因黏性末端（2006.臺(tái)州質(zhì)檢）下列是由限制酶切割形成的DNA片段，能用相應(yīng)DNA連接酶將它們恢復(fù)連接的組合是①…CTGCA…G②…G…CTTAA③

G…ACGTC…④

AATTC…G…A.①③；②④

B.①②；③④

C.①④；②③

D.以上都不對(duì)A2、基因工程的指“DNA連接酶”“”作用：將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)粘性末端連接起來(lái)，使之成為一個(gè)完整的DNA分子種類E.coliDNA連接酶T4DNA連接酶DNA連接酶的作用過(guò)程點(diǎn)擊播放

DNA連接酶的作用位點(diǎn)是：相鄰的兩個(gè)脫氧核苷酸的切口。即生成：磷酸二酯鍵。模型構(gòu)建2使用DNA連接酶制作重組DNA分子甲片段CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATT乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG

重組DNA分子RecombinantDNAGGCATCTTAAAATTCCGTAGDNA連接酶的作用是：A.子鏈和母鏈之間形成氫鍵

B.黏性末端之間形成氫鍵

C.兩個(gè)DNA末端間的縫隙連接

D.A、B、C都對(duì)C核心要點(diǎn)突破要點(diǎn)一酶工具作用的比較1．限制酶與DNA連接酶的區(qū)別2．DNA連接酶與DNA聚合酶的比較比較項(xiàng)目DNA連接酶DNA聚合酶不同點(diǎn)作用對(duì)象連接DNA片段連接游離的脫氧核苷酸作用條件不需要模板需要模板相同點(diǎn)作用部位連接不同脫氧核苷酸之間的磷酸和脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵例1

下列關(guān)于限制酶的說(shuō)法正確的是(

)A．限制酶廣泛存在于各種生物中，但微生物中很少B．一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列C．不同的限制酶切割DNA后都會(huì)形成黏性末端D．限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氫鍵【思路點(diǎn)撥】從限制酶的來(lái)源、作用部位及特性入手分析。【嘗試解答】

B3、基因的運(yùn)載體（2）條件①能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存②具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接③具有標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選（3）常用的運(yùn)載體：質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)、植物病毒等（1）運(yùn)載體的概念運(yùn)載外源DNA進(jìn)入受體細(xì)胞的運(yùn)輸工具

標(biāo)記基因，便于進(jìn)行檢測(cè)。

其中質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌和酵母菌等生物中,是細(xì)胞染色體外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子.

（4）它們的共同特點(diǎn)是都有侵染或進(jìn)入宿主細(xì)胞的能力思考感悟1．運(yùn)載體和載體相同嗎？【提示】不同。①運(yùn)載體是將外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞的運(yùn)輸工具。②載體是位于細(xì)胞膜上的載體蛋白質(zhì)，與物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞有關(guān)。第一步：第二步：獲取目的基因目的基因與運(yùn)載體結(jié)合注意：要用同一種限制酶切取目的基因和運(yùn)載體，并用DNA連接酶連接。三、基因工程基本步驟1.目的基因:主要指編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因2.方法(1)從自然界已有物種中分離(2)人工合成法:基因文庫(kù)中分離PCR技術(shù)逆轉(zhuǎn)錄法化學(xué)合成法第三步：第四步:將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測(cè)和鑒定1、常用的受體細(xì)胞：大腸桿菌、枯草桿菌、酵母菌、動(dòng)植物細(xì)胞等2、常用微生物作受體細(xì)胞的原因：微生物增殖快、代謝快、目的產(chǎn)物多一般檢測(cè)：標(biāo)記基因是否表達(dá)鑒定:(1)用DNA分子雜交法檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的染色體是否插入了目的基因(2)用分子雜交法檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA(3)用抗原-抗體雜交法檢測(cè)目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)

大量的受體細(xì)胞接受不多的目的基因。處理的受體細(xì)胞中真正攝入了目的基因的很少，必須將它從中檢測(cè)出來(lái)。將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)形成菌落，檢測(cè)菌落中是否有目的基因的表達(dá)產(chǎn)物。淘汰無(wú)表達(dá)產(chǎn)物的菌落，保留有表達(dá)產(chǎn)物的進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。無(wú)表達(dá)產(chǎn)物無(wú)表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物無(wú)表達(dá)產(chǎn)物

要點(diǎn)二基因工程的步驟及成功的基礎(chǔ)1．基因工程步驟中的幾個(gè)問(wèn)題(1)四個(gè)步驟中只有第三步將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞不涉及到堿基互補(bǔ)配對(duì)。(2)目的基因必須與運(yùn)載體結(jié)合后才能導(dǎo)入受體細(xì)胞，才能穩(wěn)定地保存，并進(jìn)行復(fù)制。(3)受體細(xì)胞常用微生物的原因：繁殖快、代謝快、目的產(chǎn)物多。(4)培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，受體細(xì)胞一般選用受精卵。(5)目的基因的檢測(cè)利用質(zhì)粒中的標(biāo)記基因。2．基因工程成功的理論基礎(chǔ)(1)運(yùn)載體與目的基因結(jié)合成功的基礎(chǔ)①基本單位相同：不同生物的DNA分子都是由脫氧核苷酸構(gòu)成的。②空間結(jié)構(gòu)相同：不同生物的DNA分子都是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長(zhǎng)鏈形成的規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu)。③堿基配對(duì)方式相同：不同生物的DNA分子中兩條鏈之間的堿基配對(duì)方式都是A與T配對(duì)，G與C配對(duì)。(2)表現(xiàn)出相同性狀的基礎(chǔ)是密碼子相同，即不同生物的相同密碼子所對(duì)應(yīng)的氨基酸是相同的。

基因工程基本操作流程如圖，請(qǐng)據(jù)圖分析回答：例2(1)圖中A是________；在基因工程中，需要在________酶的作用下才能完成剪接過(guò)程。(2)圖中遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的步驟有________。(用圖中序號(hào)表示)(3)從分子水平分析不同種生物之間的基因移植能夠成功的主要原因是________，也說(shuō)明了不同生物共用一套________________________。【嘗試解答】

(1)運(yùn)載體限制酶和DNA連接(2)②④(①②④)(3)不同生物的DNA分子基本結(jié)構(gòu)是相同的遺傳密碼【解析】圖中A與目的基因結(jié)合形成重組DNA分子，所以A應(yīng)為運(yùn)載體；基因工程中的“剪”需要限制酶，“接”需要DNA連接酶；圖中的“拼接”和“擴(kuò)增”過(guò)程需進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)，如果目的基因的獲取方法是人工合成法，也需進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)；不同種生物之間基因移植成功的原因，也就是基因工程的理論基礎(chǔ)即生物界共用一套遺傳密碼和所有生物的DNA分子的結(jié)構(gòu)基本相同。【互動(dòng)探究】如果目的基因是人的胰島素基因，選擇的工程菌為大腸桿菌，則能表達(dá)出有活性的胰島素嗎？【提示】不能。由于大腸桿菌沒(méi)有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，不能對(duì)核糖體合成的胰島素前體進(jìn)行加工，所以大腸桿菌是無(wú)法產(chǎn)生有活性的胰島素的，還需進(jìn)行體外加工，才具活性。四、基因工程的應(yīng)用1、基因工程與作物育種抗蟲轉(zhuǎn)基因植物生長(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)轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄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%!

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)。

通常一種假單孢桿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。

科學(xué)家還培育出能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)的細(xì)菌。3、環(huán)境污染治理

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(zhuǎn)化污染物。

轉(zhuǎn)基因食品

安全嗎?!

轉(zhuǎn)基因抗乙肝西紅柿(中國(guó))，雖然不能治愈乙肝，但一年只吃幾個(gè)抗乙肝西紅柿，就完全能代替注射乙肝疫苗?？挂腋挝骷t柿屬于轉(zhuǎn)基因食品，就是將乙肝疫苗植入西紅柿內(nèi)，經(jīng)過(guò)多代繁殖，使轉(zhuǎn)入的基因穩(wěn)定化。用轉(zhuǎn)基因的植物生產(chǎn)藥物轉(zhuǎn)基因植物的安全性爭(zhēng)論支持派認(rèn)為：如果轉(zhuǎn)基因農(nóng)業(yè)生物技術(shù)得不到社會(huì)支持，這一研究將被扼殺，并且強(qiáng)調(diào)，迄今為止并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因食品危害人體健康和環(huán)境的確切證據(jù)。美國(guó)人食用轉(zhuǎn)基因食品已多年，超級(jí)市場(chǎng)上有4000多種商品是含有轉(zhuǎn)基因植物成分的，還沒(méi)有事例證明人吃了以后會(huì)得病，甚至?xí)鹚劳觥?/p>

加拿大、澳大利亞也是轉(zhuǎn)基因食品的生產(chǎn)大國(guó)，均有幾千萬(wàn)人在吃，到現(xiàn)在為止也沒(méi)有—個(gè)案例說(shuō)明它有問(wèn)題。反對(duì)派的觀點(diǎn)一英國(guó)科學(xué)家聲稱，轉(zhuǎn)基因馬鈴薯會(huì)減弱老鼠免疫系統(tǒng)功能；美國(guó)康乃爾大學(xué)也發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因玉米會(huì)危害蝴蝶幼蟲及其相關(guān)生態(tài)環(huán)境。環(huán)保團(tuán)體認(rèn)為這種違反自然的轉(zhuǎn)基因作物及產(chǎn)品，未經(jīng)長(zhǎng)期安全測(cè)試，長(zhǎng)期食用可能對(duì)人類及生態(tài)環(huán)境造成負(fù)面影響。尤其是注重環(huán)境和生態(tài)保護(hù)的歐盟國(guó)家，對(duì)轉(zhuǎn)基因作物更加排斥，因而抵制美國(guó)GMO產(chǎn)品的進(jìn)口。⒈要使目的基因與對(duì)應(yīng)的載體重組，所需的兩種酶是（）①限制酶②連接酶③解旋酶④還原酶Ａ．①②Ｂ．③④Ｃ．①④Ｄ．②③⒉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)，這要利用限制性內(nèi)切酶。一種限制性內(nèi)切酶能識(shí)別ＤＮＡ分子的ＧＡＡＴＴＣ順序，切點(diǎn)在Ｇ和Ａ之間，這是利用了酶的（）Ａ．高效性Ｂ．專一性Ｃ．多樣性Ｄ．催化活性易受外界影響ＡＢ隨練習(xí)堂科學(xué)家將攜帶抗蟲基因的運(yùn)載體導(dǎo)入二倍體棉花細(xì)胞中,經(jīng)培養(yǎng)、篩選獲得一株有抗蟲特性基因的植株。經(jīng)分析，該植株含有一個(gè)攜帶目的基因的DNA片段，因此可以把它看作雜合子。得到的棉花新品種對(duì)棉鈴蟲毒殺效果高達(dá)80-