苏教生物选修三基因工程概述

苏教生物选修三基因工程概述第1页/共29页美好的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？设想三第2页/共29页基因工程概述第一课时第3页/共29页课时目标：

1．简述基因工程的诞生过程和发

展历程。2．理解并阐释基因工程的实质。3．说出基因工程中基本工具的特

点及作用。第4页/共29页一、基因工程发展

20世纪70年代随着DNA重组技术的出现而发展出来。对基因进行加工，使生物体发展成为新的有机生物体。各种生物工程在实施上大多离不开基因工程手段，现代生物技术中，主要的是基因工程。第5页/共29页基因工程的理论铺垫艾弗里：证明ＤＮＡ是遗传物质沃森和克里克：阐明ＤＮＡ双螺旋结构尼伦贝格：破译遗传密码1973年:美\科恩：将两种不同来源的ＤＮＡ分子进行体外重组，并首次实现了在大肠杆菌中的表达，创立了定向改造生物的新技术＿基因工程

1944 1953

1966第6页/共29页生物技术现状如何？

世界生物技术产业现状（2001统计数据）全球生物技术公司4284家；美国1457家。全球收入384.7亿美元；美国253.19亿美元全球研发费用164.27亿美元；美国115.32亿美元我国生物技术产业现状300家公司，有能力生产的150家，上市40多家。产品总销售额200亿RMB。基因工程第7页/共29页转基因鱼第8页/共29页转基因蚕转基因猴

据日本共同社报道，日本宣布成功培养出了可结出绿、红、橙3色荧光色蚕茧的转基因蚕各两三万只。这种蚕被导入了水母、珊瑚等的荧光蛋白质基因，所结的茧在自然光照射下呈淡绿色或粉色，但经蓝色发光二极管等光线照射后，通过滤镜观察则呈荧光色。该成果有望应用于衣料及家装等领域。第9页/共29页转基因番茄世界上首例转基因灵长类动物—转基因猴“安迪”美国俄勒冈保健科学大学称，这只名为“安迪”（Andi）的恒河猴于2000年10月2日诞生，它是由一粒被植入追踪基因的未受精卵孕育而成的转基因猴。它目前健康活泼，与另外两只小猴生活在特制的“公寓”里。

第10页/共29页转基因番茄问题 以色列研究人员日前宣 布，他们利用转基因技术培育 出一种具有柠檬和玫瑰香味的 新品种番茄。生成类胡萝卜素的其他农作物和花也可以像番茄一样，通过转基因技术改变气味和口味。

吃个番茄也能抗乙肝，这绝非天方夜谭。每天坐在家里，吃上三五只西红柿，人们体内就能产生乙型肝炎病毒的抗体，达到和注射疫苗一样的效果。

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又叫做基因拼接技术或DNA重组技术，是指在体外，通过人工“剪切”和“拼接”等方法，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内并使重组基因在受体细胞中表达,产生人类需要的基因产物的技术。要点二、基因工程概念：场所：对象：过程：水平：结果：基因产物体外基因剪切 拼接导入 表达分子第12页/共29页基因工程培育抗虫棉的简要过程：上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？导入普通棉花(无抗虫特性)苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因棉花细胞(含抗虫基因)棉花植株(有抗虫特性)重组DNA形成关键步骤一：关键步骤二：关键步骤三：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来形成重组DNA重组DNA导入受体(棉花)细胞第13页/共29页解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？三、DNA重组技术的基本工具

关键步骤一的工具：

关键步骤二的工具：

关键步骤三的工具：分子手术刀—限制性内切酶分子针线—DNA连接酶

分子运输车—运载体第14页/共29页１、“分子手术刀”——限制性核酸内切酶限制酶

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。第15页/共29页思考：①限制酶所识别的序列有什么特点？②限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？③什么叫黏性末端？黏性末端平末端第16页/共29页限制酶所识别的序列，都可以找到一条中心轴线，中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反向对称重复排列的。②限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？

中轴线③什么叫黏性末端？

思考：①限制酶所识别的序列有什么特点？任何一种限制酶都只识别和切断特定的核苷酸序列，这是由限制酶的性质所决定的。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。第17页/共29页（1）特点：（2）分布：（3）结果：（4）部位：限制性核酸内切酶（简称限制酶）特异性，即识别特定核苷酸序列，在特定的切点切割DNA分子。产生黏性末端或平口末端．主要在微生物中。磷酸二脂键第18页/共29页要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？要切两个切口，产生四个黏性末端。如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢？

会产生相同的黏性末端，然后让两者的黏性末端黏合起来，就可以合成重组的DNA分子了。第19页/共29页２、“分子针线”——DNA连接酶

DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，是把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子才能形成。思考：DNA连接酶连接的是什么部位？第20页/共29页E.coliDNA连接酶（连接黏性末端）T4DNA连接酶（连接黏性末端和平末端）（1）部位：（2）种类：（3）结果：磷酸二脂键重组DNA分子DNA连接酶第21页/共29页AATTGCCTTAAG第22页/共29页思考：DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？不是一回事。（1）DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羟基上，形成磷酸二酯键；而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，不是在单个核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键。（2）DNA聚合酶是以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的DNA链；而DNA连接酶是将DNA双链上的两个缺口同时连接起来。因此DNA连接酶不需要模板。第23页/共29页３、运载工具－载体将外源基因送入受体细胞。

①作用：②条件：1）能够自我复制。2）有一个或多个限制酶切点，以便目的基因插入到载体上去。3）具有某些标记基因，便于进行筛选。③常用：质粒、噬菌体和一些动植物病毒。第24页/共29页大肠杆菌的质粒：

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。第25页/共29页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练习第26页/共29页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DNAD练习第27页