基因工程及应用生物高二必修二人教

1、第六章 从杂交育种到基因工程第二节 基因工程及应用教学目标 知识技能目标 简述基因工程的基本原理 举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。情感态度价值观目标 关注转基因生物和转基因食品的安全性。能发光的水母能发光的水母不能发光的热带斑马鱼不能发光的热带斑马鱼一、问题导入 能产生能产生人胰岛素人胰岛素的大肠杆菌的大肠杆菌基因“嫁接”基因工程：基因工程：即 。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， 地改造生物的 。原原 理：理：操作水平：结 果：基因重组基因重组DNA分子水平定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。基因拼接技

2、术或基因拼接技术或DNA重组技术重组技术定向定向遗传性状遗传性状二、基因工程 1、基因工程的剪刀作用于：作用于：磷酸二酯键磷酸二酯键限制性内切酶（限制性内切酶（EcoREcoR）作用过程）作用过程被同一种限制酶切断的几个被同一种限制酶切断的几个DNADNA是否具有是否具有相同的黏性末端？相同的黏性末端？思考思考: :形成的黏性末端不同形成的黏性末端不同不同的限制酶呢？不同的限制酶呢？具有具有2 2、基因工程的针线、基因工程的针线DNA连接酶的作用过程 DNADNA连接酶的作用位点连接酶的作用位点是：相邻的两个是：相邻的两个脱氧核苷酸的切口。即生成：脱氧核苷酸的切口。即生成：磷酸二酯键磷酸二酯键

3、。3 3、基因的运载体、基因的运载体（3 3）常用）常用的运载体：的运载体：质粒、噬菌体和动、植物病毒质粒、噬菌体和动、植物病毒等等（1 1）运载体的概念）运载体的概念 标记基标记基因，便因，便于进行于进行检测。检测。 其中其中质粒质粒存在于许多存在于许多细菌和酵母菌等生物中细菌和酵母菌等生物中, ,是是细胞染色体外能够自主复制细胞染色体外能够自主复制的的很小的环状很小的环状DNADNA分子分子. .（4）运载体的共同特点）运载体的共同特点都有侵染或进入都有侵染或进入宿主细胞的能力宿主细胞的能力第一步：第二步：获取目的基因获取目的基因目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合注意：要用同一种限制

4、酶切取目的基因注意：要用同一种限制酶切取目的基因和运载体，并用和运载体，并用DNA连接酶连接。连接酶连接。4 4、基因工程的基本步骤、基因工程的基本步骤第三步：第三步：第四步:将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞目的基因的检测和表达目的基因的检测和表达1、常用的受体细胞：、常用的受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌、动植物细胞等大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌、动植物细胞等2、常用微生物作受体细胞的原因：、常用微生物作受体细胞的原因：微生物增殖快、代谢快、目的产物多微生物增殖快、代谢快、目的产物多一般检测：一般检测： 标记基因是否表达标记基因是否表达大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理大量

5、的受体细胞接受不多的目的基因。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。的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。无表达产物无表达产物无表达产物无表达产物有表达产物有表达产物无表达产物无表达产物1、基因工程与作物育种三、基因工程的应用三、基因工程的应用抗虫转基因植物生长快、肉质好的转基因生长快、肉质好的转基因

6、鱼鱼( (中国中国) )乳汁中含有人生长激素的乳汁中含有人生长激素的转基因牛转基因牛( (阿根廷阿根廷) )转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒2、基因工程与药物研制我国生产的部分基因我国生产的部分基因工程疫苗和药物工程疫苗和药物许多药品的生产是从生许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。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

7、相应的药物，不但能解决产量问题，还内，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。能大大降低生产成本。胰岛素从猪、牛等动物的胰胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，腺中提取，100Kg100Kg胰腺只能提取胰腺只能提取4-5g4-5g的胰岛素，其产量之低和价的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。格之高可想而知。将合成的胰岛素基因导将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每入大肠杆菌，每2000L2000L培养培养液就能产生液就能产生100g100g胰岛素！使胰岛素！使其价格降低了其价格降低了30%-50%!30%-50%!基因工程做成的基因工程做成的“超级细菌超级细菌”能吞食和分解能

8、吞食和分解多种污染环境的物质。多种污染环境的物质。通常一种假单孢杆通常一种假单孢杆菌只能分解石油中的一菌只能分解石油中的一种烃类用基因工程培种烃类用基因工程培育成功的育成功的“超级细菌超级细菌”却能分解石油中的多种却能分解石油中的多种烃类化合物。烃类化合物。 科学家还培育出能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质的细菌。3、环境污染治理 利用基因工程培育的利用基因工程培育的“指示生物指示生物”能十分灵敏地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，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甚至还可以吸收和转化污染物。 安全吗安全吗?! 转基

9、因抗乙肝西红柿转基因抗乙肝西红柿(中国中国)，虽然不能治愈，虽然不能治愈乙肝，但一年只吃几个抗乙肝西红柿，就完全能乙肝，但一年只吃几个抗乙肝西红柿，就完全能代替注射乙肝疫苗。抗乙肝西红柿属于转基因食代替注射乙肝疫苗。抗乙肝西红柿属于转基因食品，就是将乙肝疫苗植入西红柿内，经过多代繁品，就是将乙肝疫苗植入西红柿内，经过多代繁殖，使转入的基因稳定化。殖，使转入的基因稳定化。转基因植物的安全性争论 支持派认为：如果转基因农业生物技术得不到社会支持，这一研究将被扼杀，并且强调，迄今为止并没有发现转基因食品危害人体健康和环境的确切证据。美国人食用转基因食品已多年，超级市场上有4000多种商品是含有转基因

10、植物成分的，还没有事例证明人吃了以后会得病，甚至会引起死亡。加拿大、澳大利亚也是转基因食品的生产大国，均有几千万人在吃，到现在为止也没有个案例说明它有问题 。反对派的观点一英国科学家声称，转基因马铃薯会减弱老鼠免疫系统功能；美国康乃尔大学也发现，转基因玉米会危害蝴蝶幼虫及其相关生态环境。 环保团体认为这种违反自然的转基因作物及产品，未经长期安全测试，长期食用可能对人类及生态环境造成负面影响。 尤其是注重环境和生态保护的欧盟国家，对转基因作物更加排斥，因而抵制美国GMO产品的进口。12基因工程的操作工具基因工程的操作工具1.基因的剪刀基因的剪刀 限制性内切酶限制性内切酶2.基因的针线基因的针线

11、连接酶连接酶 3.基因的运输工具基因的运输工具 运载体运载体 基因工程的操作步骤基因工程的操作步骤1.目的基因的目的基因的提取提取2.目的基因与运载体目的基因与运载体结合结合3.目的基因目的基因导入导入受体细胞受体细胞4.目的基因的目的基因的检测检测与与表达表达课堂总结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课堂练习基因工程的正确操作步骤是（）使目的基因与运载体结合

12、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 采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法正确的是（）（理综第题）将毒素蛋白注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白的序列，注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白的序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，在进行组织培养 将编码毒素蛋白的序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵中 5采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法正确的是 将毒素蛋白注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白的DNA序列，与质粒重组，导人细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养将编码

13、毒素蛋白的DNA序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房进入受精卵（）A B C DC6下表关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容，正确的组合是（）Cba7.(多选题)如图,下列有关酶功能的叙述中,正确的是（ ）A.切断a处的酶为限制性内切酶B.连接a处的酶为DNA连接酶C.切断b处的酶为解旋酶D.连接b处的酶为RNA聚合酶ABC8.(多选题)科学家运用基因工程技术,让羊合成并分泌抗体,相关叙述中正确的是（ ）A.该技术导致生物定向变异B.DNA连接酶把目的基因与运载体黏性末端碱基对连接起来C.蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供材料D.受精卵是理想的受体ACD9.9.科学家将携带抗虫基

14、因的运载体导入二倍体棉花细科学家将携带抗虫基因的运载体导入二倍体棉花细胞中胞中, ,经培养、筛选获得一株有抗虫特性基因的植株。经培养、筛选获得一株有抗虫特性基因的植株。经分析，该植株含有一个携带目的基因的经分析，该植株含有一个携带目的基因的DNADNA片段，片段，因此可以把它看作杂合子。得到的棉花新品种对棉铃因此可以把它看作杂合子。得到的棉花新品种对棉铃虫毒杀效果高达虫毒杀效果高达80-100%80-100%。 该资料中，杂合子抗虫棉个体在自交该资料中，杂合子抗虫棉个体在自交F F1 1代中，理代中，理论上仍具有抗虫特性的植株占总数的论上仍具有抗虫特性的植株占总数的 。原因。原因是是 。 该项

15、科技成果在环境保护上重要作用该项科技成果在环境保护上重要作用 3/43/4雌、雄配子各有雌、雄配子各有1/21/2含抗虫基因含抗虫基因减少农药对环境的污染减少农药对环境的污染谢谢大家再见基因工程：基因工程：即 。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， 地改造生物的 。原原 理：理：操作水平：结 果：基因重组基因重组DNA分子水平定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。基因拼接技术或基因拼接技术或DNA重组技术重组技术定向定向遗传性状遗传性状二、基因工程 被同一种限制酶切断的几个被同一种限制酶切断的几个DNADNA是否具有是

16、否具有相同的黏性末端？相同的黏性末端？思考思考: :形成的黏性末端不同形成的黏性末端不同不同的限制酶呢？不同的限制酶呢？具有具有被同一种限制酶切断的几个被同一种限制酶切断的几个DNADNA是否具有是否具有相同的黏性末端？相同的黏性末端？思考思考: :形成的黏性末端不同形成的黏性末端不同不同的限制酶呢？不同的限制酶呢？具有具有生长快、肉质好的转基因生长快、肉质好的转基因鱼鱼( (中国中国) )乳汁中含有人生长激素的乳汁中含有人生长激素的转基因牛转基因牛( (阿根廷阿根廷) )美国人食用转基因食品已多年，超级市场上有4000多种商品是含有转基因植物成分的，还没有事例证明人吃了以后会得病，甚至会引起死亡。加拿大、澳大利亚也是转基因食品的生产大国，均有几千万人在吃，到现在为止也没有个案例说明它有问题 。12基因工程的操作工具基因工程的操作工具1.基因的剪刀基因的剪刀 限制性内切酶限制性内切酶2.基因的针线基因的针线 连接酶连接酶 3.基因的运输工具基因的运输工具 运载体运载体 基因工程的操作步骤基因工程的操作步骤1.目的基因的目的基因的提取提取2.