人教基因工程

1、人教基因工程第1頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日一、DNA的結(jié)構(gòu)觀察，思考：DNA分子中，外側(cè)由什么連接而成？ 內(nèi)側(cè)是什么？?jī)蓷l鏈之間堿基的連接有什么規(guī)律？構(gòu)成DNA的兩條鏈有怎樣的關(guān)系？第2頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日定向基因改造設(shè)想 設(shè)想一能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮？能否讓細(xì)菌“吐出”蠶絲？設(shè)想二能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？設(shè)想三經(jīng)過多年的努力，科學(xué)家于20世紀(jì)70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術(shù) 基因工程。第3頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日基因工程第4頁，共54頁，20

2、22年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日簡(jiǎn)述基因工程的概念舉例說出基因工程的工具 簡(jiǎn)述基因工程的一般過程與技術(shù)本課聚焦:第5頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日一、基因工程的誕生和發(fā)展理論：DNA是遺傳物質(zhì)的證明DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和中心法則的確立遺傳密碼的破譯技術(shù)：基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn)工具酶的發(fā)現(xiàn)DNA合成和測(cè)序技術(shù)的發(fā)明DNA體外重組的實(shí)現(xiàn)重組DNA表達(dá)實(shí)驗(yàn)的成功第一例轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的問世PCR技術(shù)的發(fā)明第6頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日原 理：操作水平：結(jié) 果：目的基因供體細(xì)胞受體細(xì)胞基因重組DNA分子水平定向地改造生物的遺傳性狀：按照人們的愿望，

3、從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。二、基因工程的概念手 段：體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)。第7頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日基因工程培育抗蟲棉的簡(jiǎn)要過程：普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因棉花細(xì)胞(含抗蟲基因)棉花植株(有抗蟲特性)上述培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟是什么？重組DNA導(dǎo)入形成第8頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日基因工程培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟：關(guān)鍵步驟一：抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)提取出來關(guān)鍵步驟二：形成重組DNA關(guān)鍵步驟三：重組DNA導(dǎo)入受體(棉花)細(xì)胞第9頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18

4、分，星期日解決培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟需要哪些工具？ 關(guān)鍵步驟一的工具： 關(guān)鍵步驟二的工具： 關(guān)鍵步驟三的工具：分子手術(shù)刀限制性內(nèi)切酶分子縫合針DNA連接酶 分子運(yùn)輸車運(yùn)載體第10頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日EcoliI限制酶三、基因操作的工具1.基因的“剪刀”限制性內(nèi)切酶（限制酶） 被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個(gè)伸出的核苷酸，他們之間正好互補(bǔ)配對(duì)，這樣的切口叫黏性末端。第11頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切割點(diǎn)上切割DNA分子。具有專一性第12頁，共54頁，2022年，5月2

5、0日，20點(diǎn)18分，星期日被同一種限制酶切斷的幾個(gè)DNA是否具有相同的黏性末端？思考:第13頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日、基因的針線DNA連接酶連接酶的作用是：將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來，使之成為一個(gè)完整的DNA分子。第14頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日AATTGCCTTAAG第15頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日第16頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日GAATTCCGTAGAATTCGGATT 嘗試寫出下列序列受EcoliI內(nèi)切酶作用后的黏性末端CTTCATGAATTCCCTAA

6、 GAAGTACTTAAGGGATT CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT 練一練:GGCATCTTAAAATTCCGTAG 第17頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日 常用的運(yùn)載體： 質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒等 質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌和酵母菌等生物中,是細(xì)胞染色體外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子. 3、基因的運(yùn)輸工具運(yùn)載體第18頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日 3、基因的運(yùn)輸工具運(yùn)載體作用：運(yùn)載體具備的條件：常用的運(yùn)載體：將目的基因送入受體細(xì)胞。.能在宿主細(xì)胞中復(fù)

7、制并穩(wěn)定地保存。.具有多個(gè)酶切點(diǎn)以便與外源基因連接。.具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒第19頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日動(dòng)動(dòng)手:目的要求：模擬重組DNA分子的操作過程,說出其基本原理材料用具：兩種有不同堿基序列顏色的硬紙板, 剪刀(代表EcoliI), 透明膠帶方法步驟：重組DNA分子的模擬操作思考與討論：該過程中,如果堿基不能配對(duì),你認(rèn)為是什么原因造成的?1、分別從兩紙板上找出EcoliI的切割位點(diǎn)進(jìn)行切割.2 、將白色紙板的DNA片段重組到彩色紙板切口處.3 、用透明膠帶將切口黏結(jié)起來.第20頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)

8、18分，星期日第二課時(shí)第21頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日（三）基因工程的工具（1）基因的剪刀限制性內(nèi)切酶一種酶識(shí)別并切割一種特定的核苷酸序列G A A T T CC T T A A GGC T T A AA A T T CG黏性末端黏性末端問題1.該限制酶識(shí)別的核苷酸序列為：該限制酶識(shí)別的切點(diǎn)是：該限制酶剪切的化學(xué)鍵是：GAATTCGA磷酸二酯鍵限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶第22頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日（2）基因的針線DNA連接酶使兩條DNA黏性末端連接起來G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T

9、A A GDNA連接酶問題2.DNA連接酶連接的對(duì)象是：磷酸二酯鍵GC T T A AA A T T CG黏性末端黏性末端第23頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日大腸桿菌細(xì)胞（3）基因的運(yùn)輸工具運(yùn)載體質(zhì)?？股乜剐曰虼笮铜h(huán)狀DNA控制質(zhì)粒DNA轉(zhuǎn)移的基因第24頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日四、基因工程的基本操作1、目的基因的獲取2、運(yùn)載體的構(gòu)建3、目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4、目的基因的檢測(cè)與鑒定第25頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日1、目的基因的獲?。?）從基因文庫中獲取目的基因（2）人工合成：DNA合成儀將含有某種生

10、物不同基因的許多DNA片段，導(dǎo)入受體菌的群體中儲(chǔ)存，各個(gè)受體菌分別含有這種生物的不同的基因，稱為基因文庫。有基因組文庫和部分基因文庫（如cDNA文庫）第26頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日基因文庫 基因組文庫： 將某種生物體內(nèi)的DNA全部提取出來，選用適當(dāng)?shù)南拗泼福瑢NA切成一定范圍大小的DNA片段，然后，將這些DNA片段分別與載體連接起來，導(dǎo)入受體菌的群體中儲(chǔ)存，每個(gè)受體菌都含有了一段不同的DNA片段。這個(gè)群體包含了這種生物的所有的基因，叫做這種生物的基因組文庫。CDNA文庫如果用某種生物發(fā)育的某個(gè)時(shí)期的MRNA反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的多種互補(bǔ)DNA（CDNA）片段，與載體連

11、接后儲(chǔ)存在一個(gè)受體菌群中，那么，這個(gè)受體菌群體叫這種生物的CDNA文庫。文庫類型cDNA文庫基因組文庫文庫大小小大基因中啟動(dòng)子無有基因中內(nèi)含子無有基因多少某種生物的部分基因某種生物的全部基因物種間的基因交流可以部分基因可以來源mRNA逆轉(zhuǎn)錄cDNA生物體第27頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日四、基因工程的基本操作2、運(yùn)載體的構(gòu)建3、目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞1、目的基因的獲取4、目的基因的檢測(cè)與鑒定第28頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日PCR技術(shù)在生物體外復(fù)制DNA片段的核酸合成技術(shù) 原理：目的：前提：過程：擴(kuò)增目的基因DNA雙鏈復(fù)制有一段已知目的

12、基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成引物。DNA模板 DNA解鏈 引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA（DNA聚合酶）第29頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日第30頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日目的基因與運(yùn)載體結(jié)合帶目的基因的DNA質(zhì)粒與目的基因黏性末端相同帶目的基因的重組質(zhì)粒DNA連接酶質(zhì)粒相同限制酶切割DNA重組第31頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日2、運(yùn)載體的構(gòu)建第32頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日3、目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞（1）將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞（2）將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞（3）將目的基因?qū)?/p>

13、微生物細(xì)胞常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法常用顯微注射法常用大腸桿菌轉(zhuǎn)化體細(xì)胞受精卵用Ca2處理細(xì)胞第33頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日（1）將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞第34頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日4、目的基因的檢測(cè)與鑒定DNAmRNA蛋白質(zhì)特性（抗蟲或抗病）活性比較分子水平個(gè)體水平DNA分子雜交技術(shù)分子雜交技術(shù)抗原抗體雜交抗 蟲或抗病的接種實(shí)驗(yàn)與天然產(chǎn)品比較第35頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日DNA分子雜交技術(shù)第36頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日DNA分子雜交技術(shù)原理：工具：堿基互補(bǔ)配對(duì)原則基因

14、探針現(xiàn)象：雜交帶第37頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日現(xiàn)有一長(zhǎng)度為1000堿基對(duì)(by）的DNA分子，用限制性核酸內(nèi)切酶Eco R1酶切后得到的DNA分子仍是1000 by，用Kpn1單獨(dú)酶切得到400 by和600 by兩種長(zhǎng)度的DNA分子，用EcoRI,Kpnl同時(shí)酶切后得到200 by和600 by兩種長(zhǎng)度的DNA分子。該DNA分子的酶切圖譜正確的是D第38頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日限制酶在DNA的任何部位都能將DNA切開嗎？以下是四種不同限制酶切割形成的DNA片段：(1) CTGCA (2) AC (3) GC G TG CG（

15、4） G (5) G (6) GC CTTAA ACGTC CG(7) GT (8)AATTC CA G請(qǐng)用DNA連接酶將它們連接起來:_和_能連接成_;_和_能連接成_;_和_能連接成_;_和_能連接成_;第39頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日要使目的基因與對(duì)應(yīng)的載體重組，所需的兩種酶是( ) 限制酶連接酶解旋酶還原酶 2.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提取目的基因 第40頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日3.實(shí)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(xì)胞

16、內(nèi)分離出來，這要利用限制性內(nèi)切酶。一種限制性內(nèi)切酶能識(shí)別分子的順序，切點(diǎn)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第41頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日把目的基因與質(zhì)粒DNA縫合時(shí)，中間的堿基對(duì)靠 連接起來，而兩鏈上的磷酸、脫氧核糖則在的作用下連接起來。質(zhì)粒是基因操作中經(jīng)常用的。氫鍵DNA連接酶運(yùn)載體第42頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日根據(jù)下列所給材料回答問題：材料一 把人的胰島素基因拼接到大腸桿菌的質(zhì)粒上，然后導(dǎo)入大腸桿菌內(nèi)，產(chǎn)生出人的胰島素。材料二 把螢火蟲的熒光基因轉(zhuǎn)入煙草體內(nèi)，培育能產(chǎn)生熒光的煙草。材料三 有

17、人把蜘蛛產(chǎn)生絲腺蛋白的基因轉(zhuǎn)入羊的細(xì)胞中，在羊分泌的乳汁中加入某種物質(zhì)后，可抽出細(xì)絲，這種細(xì)絲可望用作手術(shù)的縫合線。（1）上述生物新品種的產(chǎn)生運(yùn)用了 技術(shù)。(2)一種生物的基因在另一種生物體內(nèi)能夠表達(dá)，而不影響其他基因的表達(dá)，這說明基因是有_效應(yīng)的 片段，具有一定的性，同時(shí)可以說明各種生物共有一套。（3）上述技術(shù)所用的工具酶有 ?；蚬こ踢z傳DNA獨(dú)立遺傳密碼子限制酶、DNA連接酶第43頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日在植物基因工程中，用土壤農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒作為運(yùn)載體，把目的基因重組入Ti質(zhì)粒上的TDNA片段中，再將重組的TDNA插入植物細(xì)胞的染色體DNA中?？茖W(xué)家

18、在進(jìn)行上述基因操作時(shí)，要用分別切割質(zhì)粒和目的基因，質(zhì)粒的黏性末端與目的基因DNA片段的黏性末端通過 形成重組質(zhì)粒。（2）將攜帶抗除草劑基因的重組Ti質(zhì)粒導(dǎo)入二倍體油菜細(xì)胞，經(jīng)培養(yǎng)，篩選獲得一株有抗除草劑的轉(zhuǎn)基因植株，經(jīng)分析該植株含有一個(gè)攜帶目的基因的TDNA片段，因此可以把它看成是雜合子。理論上，在該轉(zhuǎn)基因植株自交F1代中，仍具有抗除草劑特性的植株占總數(shù)的 .DNA連接酶同一種限制酶3/4第44頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日限制性內(nèi)切酶的識(shí)別序列和切點(diǎn)是 GGATCC，限制性內(nèi)切酶的識(shí)別序列和切點(diǎn)是GATC。在質(zhì)粒上有酶的一個(gè)切點(diǎn)，在目的基因的兩側(cè)各有1個(gè)酶的切點(diǎn)。

19、請(qǐng)畫出質(zhì)粒被限制酶切割后所形成的黏性末端。請(qǐng)畫出目的基因兩側(cè)被限制酶切割后所形成的黏性末端。在DNA連接酶的作用下，上述兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端能否連接起來？為什么？第45頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日第一步：獲取目的基因基因工程基本步驟：第二步：目的基因與運(yùn)載體結(jié)合第三步：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞第四步: 目的基因的表達(dá)和檢測(cè)第46頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日四、基因工程的應(yīng)用一、基因工程與作物育種第47頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日生長(zhǎng)快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國)乳汁中含有人生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)第48頁，共54頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)18分，星期日轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄獲得高產(chǎn)、穩(wěn)