經(jīng)典：第二節(jié)-基因工程及其應(yīng)用

1、2021/8/61第二節(jié)基因工程及其應(yīng)用 第六章從雜交育種到基因工程2021/8/62能發(fā)光的水母能發(fā)光的水母不能發(fā)光的熱帶斑馬魚不能發(fā)光的熱帶斑馬魚2021/8/632021/8/642021/8/65能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌2021/8/66基因基因“嫁接嫁接”2021/8/67TTTTAGCCGGAA2021/8/68什么叫基因工程什么叫基因工程? ?基因工程基因工程 的基本操作步驟有哪些的基本操作步驟有哪些? ?歸納出科學(xué)家實(shí)施基因工程歸納出科學(xué)家實(shí)施基因工程 的總體思路的總體思路閱讀教材閱讀教材 P102，解決以下問題：，解決以下問題：2021/8/69 又稱又稱基因拼接技術(shù)基因拼接

2、技術(shù), ,或或重組重組DNA 技術(shù)技術(shù)。 通俗的說，就是按照人們的意愿，把通俗的說，就是按照人們的意愿，把一種生物一種生物的某種基因提取出來，加以的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到修飾改造，然后放到另一種生物另一種生物的細(xì)的細(xì)胞里，胞里，定向定向的改造生物的遺傳性狀。的改造生物的遺傳性狀。 基因工程基因工程(gene engineering)2021/8/610原原 理理：操作水平操作水平：結(jié)結(jié) 果果：基因重組基因重組DNADNA分子水平分子水平定向地改造生物的遺傳性狀，定向地改造生物的遺傳性狀，獲得人類所需要的品種。獲得人類所需要的品種。 基因工程基因工程(gene engineer

3、ing)2021/8/6112021/8/612基因的基因的“剪刀剪刀”基因的基因的“針線針線”基因的運(yùn)載體基因的運(yùn)載體2021/8/613如如:EcoRI1、該限制酶只能識(shí)別、該限制酶只能識(shí)別GAATTC的序列，的序列，說明了限制酶具有的特性是說明了限制酶具有的特性是 。2、 EcoRI限制酶識(shí)別了限制酶識(shí)別了GAATTC的序列后，的序列后，將會(huì)發(fā)生什么樣的變化？將會(huì)發(fā)生什么樣的變化？積極思考專一性專一性2021/8/614限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶（EcoREcoR）作用過作用過程程2021/8/615模型構(gòu)建1CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GG

4、CATCTTAAAATTCCGTAG 練習(xí)使用練習(xí)使用EcoRI 剪切目的基因剪切目的基因CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 目的基因目的基因黏性末端黏性末端2021/8/616被同一種限制酶切斷的幾個(gè)被同一種限制酶切斷的幾個(gè)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2021/8/617（2006.2006.臺(tái)州質(zhì)檢）下列是由限制酶切割形臺(tái)州質(zhì)檢）下列是由限制酶切割形成的成的DNADNA片段，能用相應(yīng)片段，

5、能用相應(yīng)DNADNA連接酶將它們連接酶將它們恢復(fù)連接的組合是恢復(fù)連接的組合是CTGCA GGCTTAA GACGTC AATTC GA. A. ； B. B. ；C. C. ； D.D.以上都不對(duì)以上都不對(duì)A2021/8/618積極思考DNA連接酶連接的是兩個(gè)脫氧連接酶連接的是兩個(gè)脫氧核苷酸核苷酸(deoxyribonucleotide)分子的什么部位？分子的什么部位？磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵2021/8/619模型構(gòu)建2使用使用DNA連接酶制作重組連接酶制作重組DNA分子分子甲片段甲片段CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT 乙片段乙片段GGCATCTTAAA

6、ATTCCGTAG 重組重組DNA分子分子Recombinant DNAGGCATCTTAAAATTCCGTAG 2021/8/620DNADNA連接酶的作用是：連接酶的作用是：A.A.子鏈和母鏈之間形成氫鍵子鏈和母鏈之間形成氫鍵B.B.黏性末端之間形成氫鍵黏性末端之間形成氫鍵C.C.兩個(gè)兩個(gè)DNADNA末端間的縫隙連接末端間的縫隙連接D.AD.A、B B、C C都對(duì)都對(duì) C2021/8/6212021/8/622運(yùn)載體運(yùn)載體( (carrying)應(yīng)該應(yīng)該具有什么特具有什么特點(diǎn)呢點(diǎn)呢? ?2021/8/623運(yùn)載體運(yùn)載體( (carrying)1 1能夠在宿主細(xì)胞內(nèi)能夠在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)復(fù)制制并

7、穩(wěn)定保存；并穩(wěn)定保存；具有具有多個(gè)限制酶切多個(gè)限制酶切點(diǎn)點(diǎn)以便與外源基因相以便與外源基因相連；連；具有具有標(biāo)記基因標(biāo)記基因，便，便于進(jìn)行篩選于進(jìn)行篩選2021/8/6244、目的基因的表達(dá)和檢測(cè)、目的基因的表達(dá)和檢測(cè)大量的受體細(xì)胞接受不多的目的基因。處理的受大量的受體細(xì)胞接受不多的目的基因。處理的受體細(xì)胞中真正攝入了目的基因的很少，必須將它從中體細(xì)胞中真正攝入了目的基因的很少，必須將它從中檢測(cè)出來。檢測(cè)出來。 將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)形成菌落，檢測(cè)菌落中將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)形成菌落，檢測(cè)菌落中是否有目的基因的表達(dá)產(chǎn)物。淘汰無表達(dá)產(chǎn)物的菌落，是否有目的基因的表達(dá)產(chǎn)物。淘汰無表達(dá)產(chǎn)物的菌落，保留有

8、表達(dá)產(chǎn)物的進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。保留有表達(dá)產(chǎn)物的進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。無表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物2021/8/625你見過樹會(huì)走路嗎你見過樹會(huì)走路嗎?2021/8/6262021/8/627導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠2021/8/628最新款的摩托最新款的摩托車車2021/8/629誰能告訴我這是？誰能告訴我這是？2021/8/630誰能告訴我這是？誰能告訴我這是？2021/8/631給科學(xué)插上想象的翅膀，你會(huì)收獲更多！2021/8/6322021/8/633基因工程(gene engineering)的“四步曲”

9、提取提取目的基因目的基因1目的基因與目的基因與運(yùn)載體結(jié)合運(yùn)載體結(jié)合2將目的基因?qū)⒛康幕驅(qū)雽?dǎo)入受體細(xì)胞受體細(xì)胞3目的基因的目的基因的檢測(cè)檢測(cè)和和表達(dá)表達(dá)42021/8/63412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 限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶2.基因的針線基因的針線 連接酶連接酶 3.基因的運(yùn)輸工具基因的運(yùn)輸工具 運(yùn)載體運(yùn)載體 基因工程的操作步驟基因工程的操作步驟1.目的基因的目的基因的提取提取2.目的基因與運(yùn)載體目的基因與運(yùn)載體結(jié)合結(jié)合3.目的基因目的基因?qū)雽?dǎo)入受體細(xì)胞受體細(xì)胞4.目的基因的目的基因的檢測(cè)檢測(cè)與與表達(dá)表達(dá)基因工程基因工程(gene engineeri

10、ng)的原理的原理2021/8/635一、基因工程與作物育種2021/8/636生長(zhǎng)快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因生長(zhǎng)快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚魚( (中國(guó)中國(guó)) )乳汁中含有人生長(zhǎng)激素的乳汁中含有人生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因牛轉(zhuǎn)基因牛( (阿根廷阿根廷) )2021/8/637轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄因的番茄獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物和具優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物和具有抗逆性的作物新品種。有抗逆性的作物新品種。2021/8/6382 2、基因工程與藥物研制、基因工程與藥物研制我國(guó)生產(chǎn)的部分基因我國(guó)生產(chǎn)的部分基因工程疫苗和藥物工程疫苗和藥物許多藥品的

11、生產(chǎn)許多藥品的生產(chǎn)是從是從生物組織生物組織中提取中提取的。受材料來源限制的。受材料來源限制產(chǎn)量有限，其價(jià)格往產(chǎn)量有限，其價(jià)格往往十分昂貴。往十分昂貴。微生物生長(zhǎng)迅速，容易控制，適于大規(guī)模工微生物生長(zhǎng)迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成相應(yīng)藥物成分的基因?qū)⑸锖铣上鄳?yīng)藥物成分的基因?qū)?dǎo)入微生物細(xì)胞內(nèi)，讓它們產(chǎn)生相應(yīng)的藥物，不但入微生物細(xì)胞內(nèi)，讓它們產(chǎn)生相應(yīng)的藥物，不但能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。2021/8/639胰島素從豬、牛等動(dòng)物的胰胰島素從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，腺中提取，100Kg100Kg胰腺只能提取胰腺只能提

12、取4-5g4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價(jià)的胰島素，其產(chǎn)量之低和價(jià)格之高可想而知。格之高可想而知。將合成的胰島將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿素基因?qū)氪竽c桿菌，每菌，每2000L2000L培養(yǎng)液培養(yǎng)液就能產(chǎn)生就能產(chǎn)生100g100g胰島胰島素！使其價(jià)格降低素！使其價(jià)格降低了了30%-50%!30%-50%!2021/8/6403 3、環(huán)境保護(hù)、環(huán)境保護(hù)基因工程做成的基因工程做成的“超級(jí)超級(jí)細(xì)菌細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。通常一種細(xì)菌只能分解石油中的一種烴類，用基因通常一種細(xì)菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的工程培育成功的“超級(jí)細(xì)菌超級(jí)細(xì)菌”

13、卻能分解石油中的多種烴卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解類化合物。有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDTDDT等毒害物質(zhì)。等毒害物質(zhì)。2021/8/641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”能十分能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物。2021/8/642 安全嗎?2021/8/643課課究究探探后后 課題：利用網(wǎng)絡(luò)資源并結(jié)合教材中的資料分析,就“轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性”以小論文的形式發(fā)表個(gè)人見解。 2

14、021/8/644exerciseexercise基因工程的正確操作步驟是:使目的基因與運(yùn)載體結(jié)合使目的基因與運(yùn)載體結(jié)合 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 檢測(cè)目的基因的表達(dá)是否符合特定性狀要求檢測(cè)目的基因的表達(dá)是否符合特定性狀要求 提取目的基因提取目的基因 B. C. D. 2021/8/645要使目的基因與對(duì)應(yīng)的載體重組，所需的要使目的基因與對(duì)應(yīng)的載體重組，所需的兩種酶是兩種酶是( )( ) 限制酶連接酶解旋酶還原限制酶連接酶解旋酶還原酶酶 A2021/8/646基因工程技術(shù)中的目的基因主要來源于基因工程技術(shù)中的目的基因主要來源于A.A.自然界現(xiàn)存在生物體內(nèi)的基因自然界現(xiàn)存在生

15、物體內(nèi)的基因B.B.自然突變產(chǎn)生的新基因自然突變產(chǎn)生的新基因C.C.人工誘變產(chǎn)生的新基因人工誘變產(chǎn)生的新基因D.D.科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室中人工合成的基因科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室中人工合成的基因A2021/8/647下列關(guān)于基因工程的敘述中下列關(guān)于基因工程的敘述中, ,正確的是正確的是: :A.A.限制酶只用于提取目的基因限制酶只用于提取目的基因B.B.細(xì)菌體內(nèi)的環(huán)狀細(xì)菌體內(nèi)的環(huán)狀DNADNA均可作運(yùn)載體均可作運(yùn)載體C.DNAC.DNA連接酶可用于目的基因和運(yùn)載體的連接連接酶可用于目的基因和運(yùn)載體的連接D.D.重組重組DNADNA分子一旦進(jìn)入受體細(xì)胞分子一旦進(jìn)入受體細(xì)胞, ,基因工程則完成基因工程則完成. .

16、以下說法正確的是以下說法正確的是: :A.A.目的基因是指重組目的基因是指重組DNA DNA B.B.一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列C.DNAC.DNA重組所用的工具酶是限制酶、連接酶和運(yùn)載體重組所用的工具酶是限制酶、連接酶和運(yùn)載體D.D.只要受體細(xì)胞中含有目的基因，目的基因就一定能只要受體細(xì)胞中含有目的基因，目的基因就一定能夠成功表達(dá)夠成功表達(dá) CB2021/8/648A.A.常用相同的限制性核酸內(nèi)切酶處理目的常用相同的限制性核酸內(nèi)切酶處理目的 基因和質(zhì)?；蚝唾|(zhì)粒B.DNAB.DNA連接酶和連接酶和RNARNA聚合酶是構(gòu)建重組質(zhì)聚合酶是構(gòu)建重組

17、質(zhì)粒必需的工具酶粒必需的工具酶C.C.可用抗生素的培養(yǎng)基檢測(cè)大腸桿菌中是可用抗生素的培養(yǎng)基檢測(cè)大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒D.D.導(dǎo)入大腸桿菌的目的基因不一定能成功導(dǎo)入大腸桿菌的目的基因不一定能成功表達(dá)表達(dá). . （20062006年年. .四川）用基因工程技術(shù)可使大腸四川）用基因工程技術(shù)可使大腸桿菌合成人的蛋白質(zhì)。下列說法不正確的是桿菌合成人的蛋白質(zhì)。下列說法不正確的是B2021/8/649切取牛的生長(zhǎng)激素或人的生長(zhǎng)激素基因切取牛的生長(zhǎng)激素或人的生長(zhǎng)激素基因, ,用顯微用顯微注射技術(shù)將它們分別注入小鼠的受精卵中注射技術(shù)將它們分別注入小鼠的受精卵中, ,從而從而獲得了獲得了”超

18、級(jí)鼠超級(jí)鼠”, ,次項(xiàng)技術(shù)遵循的原理是次項(xiàng)技術(shù)遵循的原理是A.A.基因突變基因突變 DNA RNA DNA RNA 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)B.B.基因工程基因工程 RNA DNA RNA DNA 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)C.C.細(xì)胞工程細(xì)胞工程 DNA RNA DNA RNA 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)D.D.基因工程基因工程 DNA RNA DNA RNA 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)D2021/8/650ba( (多選題多選題) )如圖如圖, ,下列有關(guān)酶功能的下列有關(guān)酶功能的敘述中敘述中, ,正確的是正確的是A.A.切斷切斷a a處的酶為限制性內(nèi)切酶處的酶為限制性內(nèi)切酶B.B.連接連接a a處的酶為處的酶為DNADNA連接酶連接酶C.C.切斷切斷b b處的酶為解旋酶處的酶為解旋酶D.D.連接連接b b處的酶為處的酶為RNARNA聚合酶聚合酶ABC2021/8/651基因工程技術(shù)在培育抗旱植物用于發(fā)展沙漠農(nóng)業(yè)基因工程技術(shù)在培育抗旱植物用于發(fā)展沙漠農(nóng)業(yè)和改造沙漠方面顯示了良好的前景和改造沙漠方面顯示了良好的前景, ,荷蘭一家公司荷蘭一家公司將大腸桿菌中的海藻糖合成酶基因?qū)胫参飳⒋竽c桿菌中的海藻糖合成酶基因?qū)胫参? (如甜如甜菜、馬鈴薯等菜、馬鈴薯等) )中并獲得有效表達(dá)，使中并獲得有效表達(dá)，使“工程植物工程植物”增強(qiáng)了耐旱性、耐寒性的