專題1.1《基因工程》 新人教版選修3課件

1、基因工程專題1煙草據(jù)WTO調查：2004年全世界因狂犬病致死人數(shù)約5.5萬人中國衛(wèi)生部通報：2004年月，狂犬病列法定報告?zhèn)魅静∷劳鰯?shù)之首。發(fā)病死亡率近100% 能產生狂犬病抗體蛋白的轉基因每100kg 豬或牛的胰腺中僅可提取45g。1979年，美國將人的胰島素基因重組到大腸桿菌內，實現(xiàn)了細菌生產胰島素，大大降低了生產成本。治療糖尿病特效藥 據(jù)WTO調查： 2005年全世界約有糖尿病患者1.8億人，我國約6000萬。胰島素思考：轉基因技術實現(xiàn)了一種生物的某些性狀在另一種生物中表達。這些性狀的表達與我們學過的基因的什么過程有關？密碼子在生物界是的！DNA(基因)mRNA 蛋白質(性狀)轉錄翻譯通

2、用定向基因改造設想 設想一能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮？能否讓細菌“吐出”蠶絲？設想二能否讓微生物產生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？設想三基因工程的產物基因工程的概念基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程結果DNA重組技術生物體外基因DNA分子水平人類需要的新生物類型和產品剪切 拼接 導入 表達問題探討：蘇云金芽孢桿菌含有一種可以合成毒蛋白的基因。讓細菌的毒蛋白基因在棉花細胞中表達，可培育出抵抗棉鈴蟲害的抗蟲棉。想一想需要做哪些關鍵工作？蘇云金芽孢桿菌毒蛋白普通棉花抗蟲棉基因工程培育抗蟲棉的關鍵步驟：關鍵步驟一：抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細胞內提取出來關鍵步驟二：抗蟲基因與

3、棉花DNA“縫合”關鍵步驟三：抗蟲基因進入棉花細胞一、DNA重組技術的基本工具解決培育抗蟲棉的關鍵步驟需要哪些工具？“分子手術刀” 限制性核酸內切酶關鍵步驟一：抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細胞內提取出來關鍵步驟二：抗蟲基因與棉花DNA“縫合”關鍵步驟三：抗蟲基因進入棉花細胞“分子縫合針” DNA連接酶“分子運輸車” 基因進入受體細胞的載體一、DNA重組技術的基本工具一、“分子手術刀”二、“分子縫合針”三、“分子運輸車”轉基因種類與命名： 現(xiàn)在已經(jīng)從約300種微生物中分離出了約4000種限制性內切酶(限制酶)。EcoRSma粘質沙雷氏桿菌（Serratia marcesens）大腸桿菌（Escher

4、ichia coli R）練習：流感嗜血桿菌的d菌株( Haemophilus influenzae d )中先后分離到3種限制酶，則分別命名為:Hind、Hind和Hind一、限制性核酸內切酶“分子手術刀”主要來源：原核生物堿基OHOO POHOOHOOPOHO堿基OHOH作用特點：識別特定核苷酸序列,切斷磷酸二酯鍵具有專一性。一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且能在特定的切點上切割DNA分子4.限制酶的識別序列：大多數(shù)限制酶的識別序列由6個核苷酸組成少數(shù)的識別序列由4、5或8個核苷酸組成Sma平末端平末端5.作用結果：產生黏性末端或平末端EcoR黏性末端黏性末端尋根問底你能推測限制

5、酶存在于原核生物中的作用是是什么嗎？ 原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生物在長期的進化過程中形成了一套完善的防御機制，以防止外來病原物的侵害。限制酶就是細菌的一種防御性工具，當外源DNA侵入時，會利用限制酶將外源DNA切割掉，以保證自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，從而達到保護自身的目的。要想獲得某個特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個切口？可產生幾個黏性(平)末端？要切兩個切口，產生四個黏性(平)末端。如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，會怎樣呢？ 會產生相同的黏性(平)末端，然后讓兩者的黏性(平)末端黏合起來，就似乎可以合成重組的DNA分

6、子了。思考?GAATTCCTTAAGGAATTCCTTAAGEcoRGAATTCCTTAAGGAATTCCTTAAG不同來源的DNA片段混合如何將不同種來源的DNA片段連接起來？生物A基因片段生物B基因片段GAATTCCTTAAGGAATTCCTTAAG酶切 可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，Ecoli DNA連接酶或T4DNA連接酶即恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵T4 DNA連接酶還可把平末端之間的縫隙“縫合”起來，但效率較低T4DNA連接酶DNA聚合酶DNA連接酶區(qū)別1區(qū)別2相同點尋根問底DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎?為什么?1)只能將單個核苷酸連接到已有的核酸片段

7、上，形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵1)在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵2)以一條DNA鏈為模板，將單個核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成一條互補的DNA鏈2)將DNA雙鏈上的兩個缺口同時連接起來，不需要模板三、“分子運輸車” 基因進入受體細胞的載體載體需要的條件：有1多個限制酶切點對受體細胞無害導入基因能在受體細胞中復制、表達有某些標記基因，便于篩選常用運載體： 細菌的質粒 噬菌體或某些動植物病毒假如目的基因導入受體細胞后不能復制或不能轉錄，轉基因生物能有預想的效果嗎？作為分子運輸車載體，如果沒有切割位點將會怎樣？霍亂菌的質粒多個限制酶切點，你會用它來做分子運輸車嗎？目的基因有沒有進入受體細胞，如何去

8、發(fā)現(xiàn)？ 常用的載體：質粒能復制并帶著插入的目的基因一起復制有切割位點有標記基因的存在，可用含氨芐青霉素的培養(yǎng)基鑒別 已知標記基因有抗四環(huán)素基因和抗氨芐青霉素的基因，現(xiàn)探討某細菌的質粒中有無標記基因或標記基因是什么？請設計實驗、預期實驗結果，并得出相應的實驗結論。對照組：不添加抗生素實驗組1：添加一定濃度的四環(huán)素實驗組2：添加一定濃度的氨芐青霉素實驗組3：添加一定濃度的四環(huán)素和氨芐青霉素練習對照組實驗組1實驗組2實驗組3結 論預期一預期二預期三預期四對照組：不添加抗生素實驗組1：添加一定濃度的四環(huán)素實驗組2：添加一定濃度的氨芐青霉素實驗組3：添加一定濃度的四環(huán)素和氨芐青霉素既含有抗四環(huán)素基因也含

9、有抗氨芐青霉素基因只含有抗四環(huán)素基因只含有抗氨芐青霉素基因既不含有抗四環(huán)素基因也不含有抗氨芐青霉素基因思考與探究 P71、為什么限制酶不剪切細菌本身的DNA？ 通過長期的進化，細菌中含有某種限制酶的細胞，其DNA分子中或者不具備這種限制酶的識別切割序列，或者通過甲基化酶將甲基轉移到所識別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。這樣，盡管細菌中含有某種限制酶也不會使自身的DNA被切斷，并且可以防止外源DNA的入侵。 2、天然的DNA分子可以直接用做基因工程載體嗎？為什么？提示： 基因工程中作為載體使用的DNA分子很多都是質粒（plasmid），即獨立于細菌擬核染色體DNA之外的一種可以自我復制、雙鏈

10、閉環(huán)的裸露的DNA分子。 是否任何質粒都可以作為基因工程載體使用呢？不是，作為基因工程使用的載體必需滿足以下條件：思考與探究 P71） 載體DNA必需有一個或多個限制酶的切割位點，以便目的基因可以插入到載體上去。這些供目的基因插入的限制酶的切點所處的位置，還必須是在質粒本身需要的基因片段之外，這樣才不至于因目的基因的插入而失活。2） 載體DNA必需具備自我復制的能力，或整合到受體染色體DNA上隨染色體DNA的復制而同步復制。3） 載體DNA必需帶有標記基因，以便重組后進行重組子的篩選。4） 載體DNA必需是安全的，不會對受體細胞有害，或不能進入到除受體細胞外的其他生物細胞中去。5） 載體DNA分子大小應適合，