高中生物第六章从杂交育种到基因工程6.2基因工程及其应用

杂交育种：原理：

基因重组方法：

优点：使位于不一样个体上多个优良性状集中于一个个体上，即“集优”,能产生新基因型。缺点：育种所需时间较长应用：农作物育种、动物杂交育种等杂交→自交→选优自交概念：第1页二、诱变育种原理：

基因突变

方法：

优点：产生新基因和新性状，能提升变异频率，后代变异性状能较快稳定，加速育种进程。缺点：有利个体不多，须大量处理试验材料，工作量大。应用:太空辣椒培育、青霉菌选育等利用物理原因（如x射线，γ射线、紫外线，激光等）或化学原因（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）处理生物，使生物发生基因突变。概念：

第2页诱变育种能够提升变异频率，在较短时间内取得更多优良变异类型，不过方向难以掌握，有利个体少。杂交育种只能利用已经有基因进行重组，按需选择，并不能创造新基因，这种育种方法只能在同种生物中进行。有没有一个育种方法能够按照人类意愿直接定向改变生物，将一个生物优良性状，移植到另一个生物体？第3页基因工程及其应用第4页第5页第6页第7页我们可以这样设想第8页思索：1、为何能把一个生物基因“嫁接”到另一个生物上？2、推测这种“嫁接”怎样实现？3、这种嫁接对品种改良有什么意义？第9页1、什么是基因工程？2、基因工程步骤和原理3、关注转基因生物和转基因食品安全性课标要求第10页原理：基因重组操作水平：DNA分子水平操作环境：生物体外结果：定向改造生物性状，取得人类所需要品种。一、基因工程目标基因供体细胞受体细胞基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗说，就是按照人们意愿，把一个生物某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一个生物细胞里，定向地改造生物性状。第11页二、基因操作工具1.基因“剪刀”──限制性内切酶（限制酶）一个限制酶只能识别一个特定核苷酸序列，并在特定切割点上将DNA分子切断。专一性第12页基因针线：DNA连接酶

G

AA

TT

CC

TT

AA

GG

AA

TT

CC

TT

AA

GGC

TT

AA

AA

TT

C

GG

C

TT

AA

AA

TT

C

GGC

TT

AA

AA

TT

C

G用同种限制酶切割第13页被同一个限制酶切断几个DNA是否含有相同黏性末端？第14页限制性内切酶在生物体内有一类酶，它们能将外来DNA切断，即能够限制异源DNA侵入并使之失去活力，但对本身DNA却无损害。科学家还注意到，这种酶是从DNA分子内部切断DNA，所以，这种酶称做限制性内切酶。美国生物学家内森斯和史密斯因发觉了限制性内切酶而取得1978年度诺贝尔生理学或医学奖。第15页２、基因针线──DNA连接酶将互补配正确两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整DNA分子。连接酶作用是：第16页第17页3、基因运输工具——运载体惯用运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒标识基因，便于进行检测。第18页质粒习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中染色体（或拟核）以外DNA分子，它们在细菌中以独立于染色体或拟核之外方式存在。即使细菌细胞不含质粒，也能够正常地生活。质粒存在通常不会对寄主细胞产生不利影响，有时还会为寄主细胞提供新遗传特征。比如，有些质粒携带帮助本身从一个细胞转入另一个细胞信息；有些质粒含有对某种抗生素含有抗性基因

第19页作为载体质粒通常含有以下特点：第一，能够在宿主细胞内保留并自主复制，第二，要有一个或多个标识基因，用于筛选。在基因工程操作中，用肉眼无法看到载有目标基因载体是否真正进入细胞，这时，标识基因就为判别和筛选提供了标识。所谓选择标识指就是抗生素抗性基因，如抗四环素或抗氨苄青霉素基因。只要在培养基中加入四环素或氨苄青霉素就能够筛选已转化细胞。当质粒存在于细菌细胞时，细菌便取得了抗生素抗性，用来区分未转化细胞；第三，质粒相对分子质量要小，方便于操作；第四：含有多个限制酶识别位点，便于与外源基因连接第20页第一步：获取目标基因：三、工程基本步骤1、直接从生物体中分离取得2、生物合成法第21页2、目标基因与运载体结合用与提取目标基因相同限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目标基因插入切口处，让目标基因黏性末端与切口上黏性末端互补配对后，在连接酶作用下连接形成重组DNA分子。第22页在连接酶作用下连接时，可能是质粒和目标基因重组，也可能是质粒和质粒结合，也可能是目标基因和目标基因第23页第三步：将目标基因导入受体细胞导入扩增惯用受体细胞：菌类和动植物细胞第24页4、目标基因检测和判定大量受体细胞接收不多目标基因。处理受体细胞中真正摄入了目标基因极少，必须将它从中检测出来。利用是否含有标识基因将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目标基因表示产物。淘汰无表示产物菌落，保留有表示产物深入培养、研究。无表示产物无表示产物有表示产物无表示产物第25页四、基因工程的应用1、基因工程与作物育种第26页生长快、肉质好转基因鱼(中国)乳汁中含有些人生长激素转基因牛(阿根廷)第27页转黄瓜抗青枯病基因甜椒转鱼抗寒基因番茄第28页2、基因工程与药品研制我国生产部分基因

工程疫苗和药品许多药品生产是从生物组织中提取。受材料起源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。微生物生长快速，轻易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成对应药品成份基因导入微生物细胞内，让它们产生对应药品，不但能处理产量问题，还能大大降低生产成本。第29页胰岛素从猪、牛等动物胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。将合成胰岛素基因导入大肠杆菌，每L培养液就能产生100g胰岛素！使其价格降低了30%-50%!第30页基因工程做成“超级细菌”能吞食和分解各种污染环境物质。通常一个细菌只能分解石油中一个烃类，用基因工程培育成功“超级细菌”却能分解石油中各种烃类化合物。有还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。3、环境保护第31页利用基因工程培育“指示生物”能十分灵敏地反应环境污染情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还能够吸收和转化污染物。第32页练习：⒈要使目标基因与对应载体重组，所需两种酶是（）①限制酶②连接酶③解旋酶④还原酶Ａ．①②Ｂ．③④Ｃ．①④Ｄ．②③⒉实施基因工程第一步一个方法是把所需基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一个限制性内切酶能识别ＤＮＡ分子ＧＡＡＴＴＣ次序，切点在Ｇ和Ａ之间，这是利用了酶（）Ａ．高效性Ｂ．专一性Ｃ．多样性Ｄ．催化活性易受外界影响ＡＢ第33页3、基因工程正确操作步骤是（）

①使目标基因与运载体结合

②将目标基因导入受体细胞

③检测目标基因表示是否符合特定性状要求

④提取目标基因

Ａ．③②④①Ｂ．②④①③

Ｃ．④①②③Ｄ．③④①②

Ｃ第34页⒋采取基因工程方法培育抗虫棉，以下