人教版必修二 基因工程及其应用 课件(70张).ppt

第2节基因工程及其应用 能发光的水母 请您欣赏 能否能否让热带鱼也能发光 设想 不能发光的热带斑马鱼 能发荧光的热带斑马鱼 普通热带斑马鱼是不发荧光的 请您欣赏 超级小鼠与超级鱼 香蕉鱼 你见过吗 最新款的摩托车 你想过吗 谁能告诉我这是 你知道什么是真正的硕果累累吗 基因 嫁接 一 基因工程的概念 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 定向地改造生物的遗传性状 基因重组 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 二 基因工程 育种 的优 缺点 优点 克服远源杂交不亲和的障碍 同杂交育种比 定向改造生物性状 目的性强 同诱变育种比 缺点 技术要求复杂 安全性问题多 可能引起生态危机 育种周期短 一 基因的剪刀 限制性内切酶 简称限制酶 三 基因操作的工具 限制酶是在生物体 主要是微生物 内的一种酶 能将外来的dna切断 由于这种切割作用是在dna分子内部进行的 故名限制性内切酶 特点 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 基因的剪刀 限制性内切酶 简称限制酶 大肠杆菌 e coli 的一种限制酶能识别gaattc序列 并在g和a之间切开 限制酶 基因的剪刀 限制性内切酶 简称限制酶 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 练习使用ecori剪切目的基因 黏性末端 二 基因的针线 dna连接酶 三 基因操作的工具 dna连接酶可把黏性末端之间的缝隙 缝合 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 磷酸二酯键 甲片段 把梯子两边扶手的断口连接起来 这样一个重组dna分子就形成了 二 基因的针线 dna连接酶 连接切口 催化在两条dna链的末端形成磷酸二酯键 连接酶的作用 可以在体外将目的基因与运载体共价连接构成重组dna分子 连接的具体部位 3 5 磷酸二酯键 下列是由限制酶切割形成的dna片段 能用相应dna连接酶将它们恢复连接的组合是 ctgca g g cttaa g acgtc aattc g a b c d 以上都不对 a dna聚合酶和dna连接酶的比较 不同点 相同点 dna聚合酶 dna连接酶 连接dna片段 不需要模板 连接的是游离的脱氧核苷酸 需要模板 形成磷酸二酯键 外源基因 如抗虫基因 怎样才能导入受体细胞 如棉花细胞 三 基因操作的工具 导入过程需要运输工具 运载体 运载体的作用有哪些 作用一 作为运载工具 将外源基因 抗虫基因 转移到受体细胞 棉花细胞 中去 作用二 利用运载体在受体细胞 棉花细胞 内 对外源基因 抗虫基因 进行大量复制 三 基因的运载工具 运载体 常用的运载体主要有两类 1 细菌细胞质的质粒2 噬菌体或某些动植物病毒 质粒 质粒是染色体外能够进行自主复制的遗传单位 包括真核生物的细胞器和细菌细胞中核区外的dna分子 现在习惯上用来专指细菌 酵母菌和放线菌等生物中核以外的dna分子 质粒是基因工程最常用的运载体 绝大多数细菌质粒都是闭合双链环状dna分子 有的一个细菌中有一个 有的一个细菌中有多个 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成 运载体应该具有什么特点呢 运载体的条件 1 相对分子质量小 以便操作 2 具有多种限制酶的单一切点 以供目的基因的插入 3 携带能转移的基因 4 稳定保存 不离开 不迫害 5 能够在受体细胞内复制或整合到受体细胞dna上随受体细胞dna的复制而同步复制以便得到大量目的基因 6 具有标记基因 以便进行筛选 抗菌素抗性基因 质粒 acg t gca t 抗菌素抗性基因 提取 培育转基因大肠杆菌的简要过程 普通大肠杆菌 不能分泌胰岛素 人体组织细胞 胰岛素基因 与运载体dna拼接导入 大肠杆菌 含胰岛素基因 转基因大肠杆菌 能分泌胰岛素 四个基本步骤 四 基因工程操作的基本步骤 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 目的基因 四 基因工程操作的基本步骤 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 步骤一 提取目的基因 目的基因的提取方法 直接分离基因人工合成基因 鸟枪法 逆转录法根据蛋白质已知的氨基酸序列合成目的基因 四 基因工程操作的基本步骤 鸟枪法 目的基因的mrna 单链dna 双链dna 即目的基因 逆转录 合成 蛋白质的氨基酸序列 推测 mrna的核苷酸序列 推测 目的基因的核苷酸序列 化学合成 目的基因 逆转录法 化学合成法 四 基因工程操作的基本步骤 步骤二 目的基因与运载体重组 1 用一定的限制酶切割质粒 使其出现一个切口 露出黏性末端 2 用同一种限制酶切断目的基因 使其产生相同的黏性末端 3 将切下的目的基因片段插入质粒的切口处 再加入适量dna连接酶 形成了一个重组dna分子 重组质粒 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 bamh 切割反应 t4dna连接酶15 c 同一限制酶切位点连接 四 基因工程操作的基本步骤 常用的受体细胞 有大肠杆菌 枯草杆菌 土壤农杆菌 酵母菌和动植物细胞等 将目的基因导入受体细胞的原理 借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径 步骤三 目的基因导入受体细胞 步骤三 目的基因导入受体细胞 注意 当运载体是质粒 受体细胞为细菌时 应作何处理 应用cacl2处理 四 基因工程操作的基本步骤 步骤四 目的基因的检测和表达 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 四 基因工程操作的基本步骤 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 步骤四 目的基因的检测与表达 氨苄青霉素抗性基因 检测目的基因是否导入 通过检测标记基因是否表达 来检测标记基因的有无 来检测目的基因是否导入 检测方法 将受体细胞放在含有青霉素的培养皿中培养 若存活 则导入成功 若死亡 则重组dna没有导入受体细胞 检测目的基因是否表达 通过目的产物 目的性状的产生与否来确定目的基因是否表达 基因工程操作的基本步骤可形象归纳为 小结 五 基因工程的应用 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 抗虫的基因来自苏云金芽胞杆菌 苏云金芽胞杆菌形成的伴胞晶体是一种毒性很强的蛋白晶体 能使棉铃虫等鳞翅目害虫瘫痪致死 科学家将控制这个蛋白质的基因导入棉花 使棉花自身具有抵御虫害的能力 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 转基因龙胆花色奇异 转基因蓝猪耳改变花色 转基因牵牛花改变了花色 a 紫外光照射下的转绿色荧光蛋白的eustoma lisianthus 花 b 转没有绿色荧光蛋白的空质粒的花 会发光的转基因鱼 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 首只转基因猴诞生 人类未来忧喜参半 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 目的性强 克服远源杂交不亲和性 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 1 微生物基因工程 即把目的基因导入大肠杆菌等菌中 通过微生物表达目的基因的产物 2 细胞基因工程 即用哺乳动物细胞株表达目的产物 3 转基因动物 即将目的基因直接导入鼠 兔 羊和猪体内 使目的基因在哺乳动物体内表达 从儿获得目的产物 治疗糖尿病 治疗生长缺陷症 治疗烫伤 胃溃疡 治疗某些癌症 治疗癌症或病毒感染 预防病毒性肝炎 治疗心血管病 心脏病 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 2 不属于基因工程方法生产的药物是 a 干扰素b 白细胞介素c 青霉素d 乙肝疫苗 c 3 基因工程与环境保护 环境监测 基因工程做成的dna探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒 细菌等污染 1t水中只有10个病毒也能被dna探针检测出来 利用基因工程培育的 指示生物 能十分灵敏地反映环境污染的情况 却不易因环境污染而大量死亡 甚至还可以吸收和转化污染物 环境污染治理 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 2006年3月14日绿色和平组织发布消息 称亨氏营养米粉含有转bt基因抗虫水稻成分 那么转基因食品到底安全吗 什么样的转基因食品才能上市 如何面对市场上的转基因食品呢 六 转基因生物与转基因食品的安全性 两种观点安全 证据不安全 证据 你们的观点 安全观点 1 转基因食品与非转基因食品的构成是一样的 2 减少农药使用 减少环境污染 3 节省生产成本 降低粮食售价 4 增加食品营养 提高食品产量等 不安全观点 1 可能产生抗除草剂的超级杂草 2 可能使疾病的散播跨越物种障碍 3 可能损害农作物的生物多样性 4 可能干扰生态系统的稳定性 5 可能产生新毒素和新过敏源 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