高中生物必修二課件14：6-2 基因工程及其應(yīng)用

基因工程及其應(yīng)用玫瑰怎么變成藍色的了？為什么會出現(xiàn)自然界沒有的熒光小鼠和熒光煙草？

基因工程：又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。就是按照人們的意愿,把一種生物的某種基因提取出來，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?；蚬こ痰膭e名基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)原理基因重組操作環(huán)境生物體外操作對象基因操作水平DNA分子水平基本過程剪切→拼接→導(dǎo)入→表達結(jié)果人類需要的基因產(chǎn)物問題：怎樣讓你的花園里出現(xiàn)一座美麗的假山？學(xué)生討論：選石頭---運輸石頭----到達目的地----看是否美觀利用類比法請思考以下問題：海洋中的很多生物能在黑暗中發(fā)出熒光，而小鼠本身是不會發(fā)光的，要想使小鼠帶有熒光，你有什么奇思妙想？學(xué)生討論：找出能發(fā)熒光的基因---把熒光基因?qū)氲叫∈篌w內(nèi)----觀察小鼠能否發(fā)熒光什么樣的工具才能達到以上目的呢？

探究問題基因工程的工具1.基因的“剪刀”：限制性核酸內(nèi)切酶

一種限制酶只能識別一種核苷酸序列，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200多種G

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1.基因的“剪刀”：限制性核酸內(nèi)切酶G

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1.基因的“剪刀”：限制性核酸內(nèi)切酶G

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剪切的部位：磷酸二酯鍵CTT

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TTCG黏性末端黏性末端問題：被同一種限制酶切斷的幾個DNA是否具有相同的黏性末端？是問題：被同一種限制酶切斷的幾個DNA是否具有相同的黏性末端？是CTT

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TTCG連接酶連接酶２、基因的針線──DNA連接酶CTT

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TTCG連接酶連接酶DNA連接酶的作用是：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：磷酸二酯鍵CTT

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TTCG連接酶連接酶DNA連接酶的作用是：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：磷酸二酯鍵基因的針線：DNA連接酶

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G用同種限制酶切割重組DNA與DNA聚合酶相同嗎？DNA連接酶

比較項目DNA連接酶DNA聚合酶不同點作用對象連接DNA片段連接游離的脫氧核苷酸相同點作用部位連接磷酸二酯鍵2）常用種類：質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒。1）作用：將外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞。3.基因的運輸工具——運載體2）常用種類：質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒。1）作用：將外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞。3.基因的運輸工具——運載體最常用的運載體——質(zhì)粒分布：存在于許多細(xì)菌以及酵母菌等生物中。最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒。本質(zhì)：細(xì)胞染色體(或擬核)外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子。運載體1.能夠在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制 并穩(wěn)定保存；2.具有多個限制酶切點以 便與外源基因相連；3.具有標(biāo)記基因，便于進 行篩選．

第一步：獲取目的基因基因工程的基本步驟2、目的基因與運載體結(jié)合用與提取目的基因相同的限制酶切割質(zhì)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，在連接酶的作用下連接形成重組DNA分子。第三步：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞導(dǎo)入擴增常用的受體細(xì)胞：菌類和動植物細(xì)胞

4、目的基因的表達和檢測大量的受體細(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，必須將它從中檢測出來。將每個受體細(xì)胞單獨培養(yǎng)形成菌落，檢測菌落中是否有目的基因的表達產(chǎn)物。淘汰無表達產(chǎn)物的菌落，保留有表達產(chǎn)物的進一步培養(yǎng)、研究。無表達產(chǎn)物無表達產(chǎn)物有表達產(chǎn)物無表達產(chǎn)物基因工程的應(yīng)用1、基因工程與作物育種：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、耐貯存番茄、耐鹽堿棉花、抗除草作物、轉(zhuǎn)基因奶牛、超級綿羊等等2、基因工程與藥物研制：干擾素、白細(xì)胞介素、溶血栓劑、凝血因子、疫苗3、基因工程與環(huán)境保護：如：“超級菌”——幾小時就降解自然菌種需一年才能講解的水上浮油.1、基因工程與作物育種抗蟲的基因來自蘇云金桿菌。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)家將編碼這個蛋白質(zhì)的基因?qū)胱魑?，使作物自身具有抵御蟲害的能力。轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻（綠色植株）與對照（黃色枯萎植株）轉(zhuǎn)基因西紅柿轉(zhuǎn)基因驅(qū)蚊草轉(zhuǎn)基因超級小鼠轉(zhuǎn)基因超級魚2、基因工程與藥物研制

在藥品生產(chǎn)中，有些藥品是直接從生物體的組織、細(xì)胞或血液中提取的。由于受原料來源的限制，價格十分昂貴。（如100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素）微生物生長迅速，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)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。（如每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價格降低了30%-50%!）胰島素的生產(chǎn)基因工程做成的“超級細(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，分解一些毒害物質(zhì)。3、環(huán)境保護環(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(xì)菌等污染。3、環(huán)境保護轉(zhuǎn)基因生物及轉(zhuǎn)基因食品的優(yōu)缺點①解決糧食短缺問題；②減少農(nóng)藥使用，從而減少環(huán)境污染；

③節(jié)省生產(chǎn)成本，降低糧食售價；

④增加食物營養(yǎng)，提高附加價值；

⑤增加食物種類，提升食物品質(zhì)；

⑥促進生產(chǎn)效率，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。優(yōu)點：①可能產(chǎn)生新毒素和新過敏原；②可能產(chǎn)生抗除草劑的雜草；

③可能使疾病的散播跨越物種障礙；④可能會損害農(nóng)作物的生物多樣性；

⑤可能干擾生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

缺點：基因工程做成的“超級細(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，分解一些毒害物質(zhì)。3、環(huán)境保護轉(zhuǎn)基因西紅柿轉(zhuǎn)基因驅(qū)蚊草轉(zhuǎn)基因超級小鼠轉(zhuǎn)基因超級魚CTT

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TTCG1.基因的“剪刀”：限制性核酸內(nèi)切酶G

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玫瑰怎么變成藍色的了？為什么會出現(xiàn)自然界沒有的熒光小鼠和熒光煙草？基因工程的工具1.基因的“剪刀”：限制性核酸內(nèi)切酶

一種限制酶只能識別一種核苷酸序列，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200多種G

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TTCG1.基因的“剪刀”：限制性核酸內(nèi)切酶G

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問題：怎樣讓你的花園里出現(xiàn)一座美麗的假山？學(xué)生討論