基因工程培訓課件(ppt 4).ppt

輻射、射線 化學藥劑,秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗,基因重組,基因突變,染色體數(shù)目變異,可以集中兩 個親體的優(yōu) 良性狀,育種年限縮 短，改良某 些性狀,果大，莖稈 粗，營養(yǎng)物 豐富,育種時間長,有利變異少， 需要大量處理實驗材料,花藥離體培養(yǎng)，再人工誘導使染色體數(shù)目加倍,育種年限短，可得純合子,發(fā)育延遲 ， 結實率低,技術復雜,雜交自交選優(yōu)自交,下圖是用某種作物的兩個品種和分別培育出 品種的示意圖，試分析回答： AABB E Ab - D AaBb F AAbb- aabb G AAaaBBbb- （1）用和培育所采用的D和F步驟分別是 和 。其應用的遺傳學原理是 。 （2）用培育所采用的E和H步驟分別是 和 。其應用的遺傳學原理是 。 （3）用培育所采用的G步驟是 其遺傳學原理是 。,H,雜交,自交,基因重組,花藥離體培養(yǎng),秋水仙素處理幼苗,染色體變異.,秋水仙素 處理幼苗,染色體變異,.,.,.,1.可獲得無子西瓜、青霉素高產(chǎn)菌株、矮稈抗病小麥的方法分別是（ ）。 誘變育種 雜交育種 單倍體育種 多倍體育種 A. B. C. D.,2.用雜合子種子盡快獲得純合子植株的方法是（ ）。 A.種植F2選不分離者純合子 B.種植秋水仙素處理純合子 C.種植花藥離體培養(yǎng)單倍體幼苗 秋水仙素處理純合子 D.種植秋水仙素處理花藥離體培養(yǎng)純合子,3.在育種上既要得到更多的變異，又要使后代的變異性狀較快地穩(wěn)定，最好應該采用 A.單倍體育種 B.多倍體育種 C.雜交育 D.誘變育種, 袁隆平（雜交水稻專家） 2000年國家最高科學技術獎；2004年十大感動中國人物之一。,產(chǎn)量：4500kg/hm27500kg/hm2,雜種優(yōu)勢:指基因型不同的親本個相互雜交產(chǎn)生的雜種第一代，在多種性狀上優(yōu)于兩個親本的現(xiàn)象,雜種優(yōu)勢:生產(chǎn)上利用雜種優(yōu)勢可以大幅度地提高產(chǎn)量。例如，雜交高梁比純系高梁增產(chǎn)30%-50%，雜交水稻比純系水稻增產(chǎn)20%左右。,為提高農(nóng)作物的單產(chǎn)量，獲得早熟、抗倒伏、抗病等性狀，科學工作者往往要采取多種育種方法來培育符合農(nóng)民要求的新品種，請根據(jù)下面提供的材料，每小組設計一套育種方案：,已有的材料：A小麥的高稈（顯性）抗銹?。@性）純種，B小麥的矮稈不抗銹病純種，C水稻的遲熟種子 非生物材料：根據(jù)需要自選,（1）育種名稱： （2）所選擇的生物材料： （3）希望得到的結果： （4）預計產(chǎn)生這種結果的（所需類型）的幾率（5）寫出育種的簡要過程（可用圖解） （6）簡答選擇能穩(wěn)定遺傳的新品種的方法。,生物材料：A小麥的高稈（顯性）抗銹病（顯性）純種，B小 麥的矮稈不抗銹病純種，C水稻的遲熟種子 非生物材料：根據(jù)需要自選,方案1： （1）育種名稱： （2）所選擇的生物材料：A、B。 （3）希望得到的結果：矮稈抗銹病。 （4）預計F2產(chǎn)生這種結果的（所需類型）的幾率：3/16。 （5）寫出育種的簡要過程（可用圖解） 高抗矮病 F1 高抗 自交 F2（高抗、矮抗、高病、矮病）。 （6）簡答選擇能穩(wěn)定遺傳的新品種的方法。 將F2矮稈抗銹病品種連續(xù)自交，分離淘汰提純到基本不分離為止。,雜交育種,生物材料：A小麥的高稈（顯性）抗銹?。@性）純種，B小 麥的矮稈不抗銹病純種，C水稻的遲熟種子 非生物材料：根據(jù)需要自選,方案2： （1）育種名稱：單倍體育種 （2）所選擇的生物材料：A、B。 （3）希望得到的結果：矮稈抗銹病。 （4）預計產(chǎn)生這種結果的（所需類型）的幾率：1/4。 （5）寫出育種的簡要過程（可用圖解） 高抗矮病 F1高抗 F1花藥離體培養(yǎng) 單倍體植株，再經(jīng)秋水仙素處理，染色體加倍成為純合的高抗、矮抗、高病、矮病植株。 （6）簡答選擇能穩(wěn)定遺傳的新品種的方法。 挑選矮稈抗銹病的植株即可。,生物材料：A小麥的高稈（顯性）抗銹?。@性）純種，B小 麥的矮稈不抗銹病純種，C水稻的遲熟種子 非生物材料：根據(jù)需要自選,方案3： （1）育種名稱：誘變育種 （2）所選擇的生物材料：C。 （3）希望得到的結果：早熟水稻。 （4）預計產(chǎn)生這種結果的（所需類型）的幾率：極低或不出現(xiàn)。 （5）寫出育種的簡要過程（可用圖解） 用射線、激光照射或秋水仙素等化學試劑處理（或用太空飛船搭載）水稻，使之產(chǎn)生基因突變。 （6）簡答選擇能穩(wěn)定遺傳的新品種的方法。 將處理的水稻種植下去，進行觀察，選擇早熟的水稻，并純化。,育種技術的不斷完善與發(fā)展的動力和原因是超越已有技術的局限性。育種學家將如何突破“不能實行種間的基因交流”這一育種技術的局限呢？,選擇育種,雜交育種,誘變育種,特點：在自然產(chǎn)生的變異中選擇 局限：不能把位于兩個品種的優(yōu)良性 狀集于一身,主要優(yōu)點：有目的地把位于兩個品種 的優(yōu)良性狀集于一身 局限：不能產(chǎn)生新的基因,主要優(yōu)點：能產(chǎn)生新基因 局限：該方法具有一定的盲目性,均不能實行種間的基因交流,總結：,基因工程及其應用,家蠶能夠吐出蠶絲為人類利用,能否讓細菌“吐出”蠶絲？,設想,聚焦一：基因工程概念,目的基因,獲得新性狀,又叫做基因拼接技術或DNA重組技術。通俗的說，就是按照人們的意愿，把一種生物的 提取出來，加以 ，然后放到 的細胞里，定向地改造生物的 。,基因工程：,原 理：,操作水平：,意 義：,基因重組,DNA分子水平,按人的意愿在分子水平上定向改造生物體。,目的基因是人們所需要轉移或改造的基因。,操作環(huán)境：,生物體外,磷酸二酯鍵,?,聚焦二：基因工程的操作工具,1.基因的“剪刀”限制性核酸內切酶（限制酶）,一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子中磷酸與脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵。,聚焦二：基因工程的操作工具,磷酸二酯鍵,專一性,黏性末端：帶有短單鏈的切口。,特性：,具有高度的專一性。例如：從大腸桿菌中分離的EcoRI酶能專一性的識別GAATTC序列，并能于G A之間切開磷酸二酯鍵,不同的DNA分子被同一種限制酶切得的切口有何規(guī)律？,聚焦二：基因工程的操作工具,1.基因的“剪刀”限制性核酸內切酶（限制酶）,相同、互補,、基因的針線DNA連接酶,作用：,能將互補的黏性末端連接，在磷酸與脫氧核糖之間形成磷酸二酯鍵(而非氫鍵)。使之成為一個DNA分子。,聚焦二：基因工程的操作工具,思 考：被不同限制酶剪切所得的DNA片斷是否能被DNA連接酶連接？為什么？,特性：只有同一種限制酶切得的黏性末端才能相連接。,、基因的針線DNA連接酶,聚焦二：基因工程的操作工具,基因的針線：DNA連接酶,3、運載體,作用：,能將目的基因載入受體細胞，并能存在、復制； 具有標記基因。,常用運載體：,質粒（環(huán)狀小DNA） 噬菌體和動植物病毒,聚焦二：基因工程的操作工具,擬核能否作為運載體？,從細胞中分離出DNA,從大腸桿菌中提取質粒,提取目的基因,目的基因與運載體結合,DNA連 接酶,目的基因導入受體細胞,目的基因 檢測與鑒定,聚焦三、基因工程操作的基本步驟,比較幾種酶的作用,DNA解旋酶,DNA酶,限制性核酸 內切酶,結果,化學鍵,作用于特定位置的磷酸二酯鍵,作用于堿基對 之間的氫鍵,單個的 脫氧核苷酸,特定末端的 DNA片段,DNA單鏈,作用于全部的磷酸二酯鍵,DNA連接酶,生成黏性末端接縫處的磷酸二酯鍵,重組DNA,DNA聚合酶,生成全部的磷酸二酯鍵,DNA單鏈,1、科學家們經(jīng)過多年努力，創(chuàng)立了一種新興生物技術基因工程，實施該工程的最終目的： （ ）,A.定向提取生物體的DNA分子 B.定向地對DNA分子進行“剪切” C.在生物體外對DNA分子進行改造 D.定向地改造生物的遺傳性狀,D,練習：,2DNA連接酶的主要功能是（ ） ADNA復制時母鏈與子鏈之間形成的氫鍵 B粘性末端堿基之間形成的氫鍵 C將兩條DNA末端之間的縫隙連接起來 D將堿基、脫氧核糖、磷酸之間的鍵連接起來,C,練習：,3.實施基因工程的第一步的一種方法是把所需的基因從供體細胞內分離出來，這要利用限制性核酸內切酶。一種限制性核酸內切酶能識別分子的順序，切點在和之間，這是利用了酶的（ ） 高效性 專一性 多樣性 催化活性易受外界影響,B,4.要將目的基因與運載體連接起來， 在基因操作中應選用（ ）。 A.只需DNA連接酶 B.同一種限制酶和DNA連接酶 C.只需限制酶 D.不同的限制酶和DNA連接酶,B,5. 下表關于基因工程中有關基因操作的名詞及 對應的內容，正確的組合是( )。,C,6、下列哪項不是基因工程中經(jīng)常使用的用來運載目的基因的運載體是：（ ）,A.細菌質粒 B.噬菌體 C.動植物病毒 D.細菌擬核中的DNA,D,7、下列有關質粒的敘述，正確的是（ ） A質粒是廣泛存在于細菌細胞中的一種 顆粒狀細胞器 B質粒是細菌細胞質中能自主復制的小型環(huán)狀DNA分子 C質粒只有在侵入宿主細胞后才能在宿主細胞內復制 D細菌質粒的復制過程一定是在宿主細胞外獨立進行的,B,8、基因工程中常用細菌等原核生物作 受體細胞的原因不包括( ) A.繁殖速度快 B.遺傳物質相對較少 C.多為單細胞，操作簡便 D.DNA為單鏈，變異少,D,9、螢火蟲的熒光素基因轉入煙草植物細胞，獲得了高水平的表達。這一研究成果表明螢火蟲與煙草植物的DNA結構基本相同 螢火蟲與煙草植物共用一套密碼子煙草植物體內合成了熒光素 螢火蟲和煙草植物合成蛋白質的方式基本相同（ ） A . B. C. D. ,D,第一課時知識點：,基因工程的概念 基因工程的基本步驟（四步驟） 目的基因的運載體有哪些？ 質粒（存在于細菌和酵母菌中）、噬菌體、 動植物病毒 基因的剪刀、針線分別是？ 限制性核酸內切酶（200多種）、DNA連接酶,四、 基因工程的應用,一、基因工程與作物育種,抗蟲害的玉米,轉黃瓜抗青枯病基因的甜椒,獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質的農(nóng)作物和具有抗逆性的作物新品種。,抗蟲的基因來自蘇云金桿菌。蘇云金桿菌形成的伴胞晶體是一種毒性很強的蛋白晶體，能使棉鈴蟲等鱗翅口害蟲癱瘓致死?？茖W家將編碼這個蛋白質的基因導入作物，使作物自身具有抵御蟲害的能力。,生長快、肉質好的轉基因魚(中國),乳汁中含有人生長激素的轉基因牛(阿根廷),A：紫外光照射下的轉綠色熒光蛋白的 Eustoma (Lisianthus) 花。,轉基因藍豬耳改變花色,轉基因牽牛花改變了花色,2、基因工程與藥物研制,我國生產(chǎn)的部分基因 工程疫苗和藥物,許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來源限制產(chǎn)量有限，其價格往往十分昂貴。,微生物生長迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成相應藥物成分的基因導入微生物細胞內，讓它們產(chǎn)生相應的藥物，不但能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。,胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價格之高可想而知。,將合成的胰島素基因導入大腸桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價格降低了30%-50%!,治療糖尿病,治療生長缺陷癥,治療燙傷、胃潰瘍,治療某些癌癥,治療癌癥或病毒感染,預防病毒性肝炎,治療心血管?。ㄐ呐K病）,3、 環(huán)境保護 基因工程做成的“超級細菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質。,通常一種細菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級細菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質。,1.質粒是基因工程中最常用的運載體，它存在于許多細 菌體內。質粒上有標記基因如圖所示，通過標記基因 可以推知外源基因（目的基因）是否轉移成功。外源 基因插入的位置不同，細菌在培養(yǎng)基上的生長情況也 不同，下表是外源基因的插入位置（插入點有a、b、 c），請根據(jù)表中提供細菌的生長情況推測三 種重組后細菌的外源基因插入點，正確的一組是 ( ),A.是c；是b；是a B.是a和b；是a；是b C.是a和b；是b；是a D.是c；是a；是b,解析 外源基因插入點在c處時，細菌上a、b基因不被破壞，插入點在a、b時則a、b基因將被破壞。 答案 A,請根據(jù)表中提供細菌的生長情況推測三種重組后細菌的外源基因插