第2节 基因工程及其应用ppt课件.ppt

青霉菌能产生对人类有用的抗生素青霉素,家蚕能够吐出蚕丝为人类利用,豆科植物的根瘤菌能够固定空气中的氮,基因决定,性状,基因决定,性状,胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取,定向基因改造设想,设想一,能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？,能否让细菌“吐出”蚕丝？,设想二,能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？,设想三,经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术,基因工程,第2节基因工程及其应用,(第一课时),一基因工程的原理,1、你知道为什么能把一种生物的基因“嫁接”到另一种生物上？2、你能推测出，这种基因的“嫁接”是怎么实现的吗？,讨论,1、怎样理解基因工程的概念？2、基因工程最基本的工具有哪些？有什么作用？3、基因工程操作一般包括哪四个步骤？如何进行操作？,自学提纲,基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。也就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因出来，加以，然后放到另一种生物的细胞里，定向地生物的遗传性状。基因工程是在DNA水平上进行设计施工。,1、问：怎样理解基因工程的概念？,提取,修饰改造,改造,分子,2作用：,定向改造生物的遗传性状,3、原理：基因重组,1世纪年代，北京大学教授陈章良将固氮基因整合到小麦的分子中，并成功表达。其培育固氮小麦的变异机理是（）基因重组基因突变基因互换染色体变异,2实施基因工程的最终目的是（）定向提取生物体分子定向地对分子进行人工“剪切”在生物体外对分子进行改造定向地改造生物的遗传性状,当堂训练,2、问：基因工程操作一般包括哪四个步骤？,4.目的基因的检测和表达,提取目的基因,2.目的基因与运载体结合,3.将目的基因导入受体细胞,3基因工程的正确操作步骤是（）使目的基因与运载体相结合将目的基因导入受体细胞检测目的基因的表达是否符合特定性状要求提取目的基因,当堂训练,基因操作的基本步骤,(一）、提取目的基因,问：提取目的基因要用什么工具？,3、问：这四个步骤是如何进行操作的呢？,基因操作的工具,、基因的剪刀限制性内切酶（限制酶）,限制性内切酶是在生物体(主要是_生物)_的一种酶，能将_的_切断，由于这种切割作用是在DNA分子_部进行的，故名限制性内切酶。特点：_性。即_限制酶只能识别_特定的_序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。,原核,内,外来,DNA,内,特异,一种,一种,核苷酸,特定的切点,专一性,如:EcoRI限制酶,黏性末端,被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。,什么叫黏性末端？,被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。,被限制酶切割产生的DNA末端的形式,黏性末端,平末端,被同一种限制酶切断的几个DNA具有相同的黏性末端，能够通过互补进行配对。,4.（07广东高考题）现有一长度为1000碱基对(by）的DNA分子，用限制性核酸内切酶EcoR1酶切后得到的DNA分子仍是1000by，用Kpn1单独酶切得到400by和600by两种长度的DNA分子，用EcoRI,Kpnl同时酶切后得到200by和600by两种长度的DNA分子。该DNA分子的酶切图谱正确的是,D,当堂训练,被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？,思考:,尝试写出下列序列受EcoRI限制酶作用后的黏性末端,练一练:,2、目的基因与运载体结合,基因操作的基本步骤,问：1、这一步骤要用到什么工具？,基因的剪刀限制性内切酶（限制酶）基因的针线DNA连接酶,用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。,问：2、目的基因与运载体结合是如何操作的呢？,目的基因,质粒(运载体),问：2、目的基因与运载体结合是如何操作的呢？,相同的限制酶,2、基因的针线DNA连接酶,连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。,_可把黏性末端之间的缝隙“_”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。,连接的部位：,DNA连接酶,缝合,磷酸二酯键，不是氢键,3、基因的运输工具运载体,能在宿主细胞中复制并保存。具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接。具有标记基因，便于进行筛选。,问：运载体所必须具备的条件有哪些？,问：目前常用的运载体有哪些？质粒、噬菌体、动植物病毒等。,5的连接酶的合成场所是（）核糖体中心体高尔基体内质网,6下列不属于运载体的是（）质粒噬菌体动植物病毒朊病毒,当堂训练,7被称为“基因针线”、“基因剪刀”的是（）限制酶、DNA连接酶DNA连接酶、限制酶蛋白酶、连接酶连接酶、蛋白酶,8在基因工程中，切割载体和含有目的基因的片段时需使用（）同种限制酶两种限制酶同种连接酶两种连接酶,问：1、基因工程中常用的受体细胞有哪些？大肠杆菌、枯草杆菌、土壤脓杆菌、酵母菌、动植物细胞等。,基因操作的基本步骤,3、将目的基因导入受体细胞并使之扩增,3、将目的基因导入受体细胞并使之扩增,问：2、怎样将目的基因导入受体细胞？受体细胞是细菌，一般采用氯化钙处理以增大细菌细胞壁的通透性。,基因操作的基本步骤,9、人的糖蛋白必须经内质网和高尔基体进一步加工合成。通过转基因技术，可以使人的糖蛋得以表达的受体细胞是（）A、大肠杆菌B、酵母菌C、T4噬菌体D、质粒DNA,当堂训练,B,4、目的基因的检测和表达,基因操作的基本步骤,问：1、如何检测目的基因是否真正导入受体细胞？,通过观察运载体上的标记基因所控制的性状来检测。,如：观察大肠杆菌质粒（上有标记基因青霉素抗性基因）是否导入受体细胞，就可以通过受体细胞是否对青霉素有抗性来判断。,问：2、如何检测目的基因是否表达？直接观察目的基因是否表达了特定的性状来判断。,例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。,小结本节课内容：,生物体外,基因,DNA分子水平,剪切拼接导入表达,人类需要的基因产物,10、（05广东高考题）以下有关基因工程的叙述，正确的是（）A.基因工程是细胞水平上的生物工程B基因工程的产物对人类部是有益的C基因工程产生的变异属于人工诱变D基因工程育种的优点之一是目的性强,练习：,D,作业：必做题：1、课外搜集转基因生物和转基因食品安全性的有关资料并分析。2、课后练习：一、基础题1、2、3。选做题：课后练习：二、拓展题：1。,二基因工程的成果与发展前景,（第二课时）,、基因工程与医药卫生,我国生产的部分基因工程疫苗和药物,许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。,微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。,胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。,将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了30%-50%!,干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去从人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍贵”程度自不用多说。,、基因工程与农牧业、食品工业,运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。,生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国),乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯,不会引起过敏的转基因大豆,导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠,导入人基因具特殊用途的猪和小鼠,超级动物,特殊动物,基因治疗是指（）把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变恢复正常运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的,细菌通常是具有双链环状DNA的单细胞生物。现有甲、乙两种细菌，基因型分别是abd和ABD，通过基因工程使甲细菌后代产生出乙细菌B基因所控制的产物，具体过程如图所示，试据图回答。,（1）从细胞的结构看，细菌属于生物。,原核,（2）图中剪切DNA的“剪刀”和粘接DNA的“胶水”，其实是两种不同的酶，它们都只能在DNA的一定位置进行剪切和粘接，说明它们具有的特点。,专一性,（3）新细菌与甲、乙细菌的表现