江苏省盱眙新马国际外国语学校高中生物课件57章新人教必修2第六章62基因工程及其应用.ppt

第六章从杂交育种到基因工程 第2节基因工程及其应用 江苏盱眙新马国际外国语学校 戴金海 抗虫害的玉米 不抗虫害的玉米 能发荧光的热带斑马鱼 普通热带斑马鱼是不发荧光的 甲生物 乙生物 新类型 基因工程 2 原理 基因重组 变异类型 3 操作水平 dna分子水平 4 操作环境 生物体外 5 结果 获得人类所需要的品种 一 基因工程 1 概念 又叫做基因拼接技术或dna重组技术通俗的说 就是按照人们的意愿 把一种生物的某种基因提取出来 加以修饰改造 然后放到另一种生物的细胞里 定向地改造生物的性状 6 目的 定向地改造生物的性状 基因的剪刀 限制性内切酶 限制酶 二 基因工程操作的工具 1 存在 主要在微生物中2 特点 特异性 酶的专一性 即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 并且能在特定的切点上切割dna分子 例如 大肠杆菌 ecori 的一种限制酶能识别gaattc序列 并在g和a之间切开 3 结果 产生黏性末端 碱基互补配对 同一种限制性内切酶即使切割不同的dna分子 黏性末端也相同 限制酶 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 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 基因的针线 dna连接酶 2 基因的 针线 dna连接酶 作用结果 把dna黏性末端之间的缝隙 缝合 起来作用实质 催化磷酸和脱氧核糖形成磷酸二酯键 1 作用 与外源基因整合并把重组dna转移到受体细胞中去 在受体细胞内对外源基因进行大量复制并表达 3 基因的运载工具 运载体 2 常用种类 1 细菌质粒 最常用 2 噬菌体或某些动植物病毒 3 运载体具备条件 1 能够在宿主细胞中复制并稳定地保存 2 具多个限制酶切点 以便与各种外源基因连接 3 具有某些标记基因 便于进行筛选 如抗菌素的抗性基因 产物具有颜色反应的基因等 4 大肠杆菌的质粒 最常用的质粒是大肠杆菌的质粒 其中常含有抗药基因 如四环素的标记基因 质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用 但复制只能在宿主细胞内完成 5 质粒的特点 1 拟核外能自主复制的小型环状dna分子 2 质粒的存在对宿主细胞无影响 3 质粒的复制只能在宿主细胞内完成 四个基本步骤 1 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4 目的基因的检测和表达 三 基因工程操作的基本步骤 步骤一 提取目的基因 目的基因是人们所需要转移或改造的基因 如苏云金芽孢杆菌的抗虫基因 还有植物的抗病 抗病毒 抗细菌 基因 种子贮藏蛋白的基因 以及人的胰岛素基因 干扰素基因等 目的基因的提取方法 步骤二 目的基因与运载体重组 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 细菌 供体细胞 取出质粒 取出dna 用限制酶切断dna 用连接酶连接目的基因 目的基因与运载体的结合过程 实际上是不同来源的基因重组的过程 步骤三 目的基因导入受体细胞 将重组dna导入受体细胞 扩增 步骤四 目的基因的检测和表达 大量的受体细胞接受一定的目的基因 处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少 必须将它从中检测出来 将每个受体细胞单独培养形成菌落 检测菌落中是否有目的基因的表达产物 淘汰无表达产物的菌落 保留有表达产物的进一步培养 研究 不能 受体细胞必须表现出特定的性状 才能说明目的基因完成了表达 受体细胞摄入dna分子后就说明目的基因完成了表达吗 若不能表达 要对抗虫基因再进行修饰 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 1 基因工程与作物育种 四 基因工程的应用 转黄瓜抗青枯病基因的甜椒 转鱼抗寒基因的番茄 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 图为2001年12月底出生的5只可爱的转基因克隆小猪 据培育者英国ppl医疗公司称 这些转基因小猪将为研究和 生产 适用于人体移植手术使用的动物器官提供巨大的帮助 课堂练习 1993年我国科学工作者培育成的抗棉铃虫的转基因抗虫棉 其抗虫基因来源于 a 普通棉花的基因突变b 棉铃虫变异形成的致死基因c 寄生在棉铃虫体内的线虫d 苏云金芽孢杆菌体内的抗虫基因 d 2 2002年 中国转基因棉花达到150万公顷 已经占到棉花产量的1 3 我国大豆食用油近七成是 转基因 产品 与杂交育种 诱变育种相比较 基因工程育种的优点有哪些 1 克服远源杂交不亲和性2 定向地改变生物的性状3 育种周期短 2 基因工程与药物研制 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 使其价格降低了30 50 3 环境保护基因工程做成的 超级细菌 能吞食和分解多种污染环境的物质 通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类 用基因工程培育成功的 超级细菌 却能分解石油中的多种烃类化合物 有的还能吞食转化汞 镉等重金属 分解ddt等毒害物质 4 转基因生物和转基因食品的安全性 当人类拥有了只有大自然才拥有的改造生物 创造生物的能力时 也感到了不安与困惑 人类是否有权按照自已的意愿操纵地球上的生命 人类创造的转基因生物 转基因食品是否会危害整个生物圈 包括人类自身 转基因生物 阅读课本 讨论 转基因食品安全吗 1 以下说法正确的是 a 所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列b 质粒是基因工程中唯一的运载体c 运载体必须具备的条件之一是 具有多个限制酶切点 以便与外源基因连接d dna连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键 c 练习 2 不属于质粒被选为基因运载体的理由是a 能复制 b 有多个限制酶切点c 具有标记基因d 它是环状dna d 3 有关基因工程的叙述中 错误的是 a 基因工程技术能定向地改造生物的遗传性状 培育生物新品种b 重组dna的形成在细胞内完成c 目的基因须由运载体导入受体细胞d 质粒都可作为运载体 bd 5 实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来 这要利用限制性内切酶 一种限制性内切酶能识别 分子的 顺序 切点在 和 之间 这是利用了酶的 高效性 专一性 多样性 催化活性易受外界影响 4 要使目的基因与对应的载体重组 所需的两种酶是 限制酶 连接酶 解旋酶 还原酶 a 6 基因工程的正确操作步骤是 使目的基因与运载体结合 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 7 采用基因工程的方法培育抗虫棉 下列导入目