基因工程及其應(yīng)用課件

豆科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮資料一：目前，全球的氮肥生產(chǎn)耗費(fèi)世界總電力的34%，且農(nóng)作物只能吸收氮肥的1/10,造成了大面積土壤和水質(zhì)的污染。豆科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮資料一：目前，全球的氮肥生產(chǎn)蜘蛛能夠吐出蛛絲資料二：蛛絲是自然界最奇特的物質(zhì)之一，它具有極強(qiáng)的韌度，其韌度是同樣直徑鋼材的好幾倍。但與家蠶不同，蜘蛛不能家養(yǎng)，因?yàn)樗鼈儠?huì)互相吞食，所以不可能建立人工飼養(yǎng)蜘蛛的農(nóng)場(chǎng)。30多年來(lái)，科學(xué)家們一直試圖找到利用其他生物體來(lái)制造蛛絲的辦法。蜘蛛能夠吐出蛛絲資料二：蛛絲是自然界最奇特的物質(zhì)之一，它具有資料三以往，治療糖尿病的胰島素是從動(dòng)物胰腺中提取的，從100千克豬、牛等動(dòng)物的胰腺只能提取3－4克胰島素，治療一個(gè)患者需宰殺40－50頭牛，這種藥物的造價(jià)就可想而知了。微生物可以有分泌產(chǎn)物，且微生物繁殖速率快資料三微生物可以有分泌產(chǎn)物，且微生物繁殖速率快設(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”蛛絲？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(guò)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。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“吐第2節(jié)基因工程及其應(yīng)用第2節(jié)基因工程及其應(yīng)用基因工程：又叫基因拼接技術(shù)或重組技術(shù)。就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，加以修飾和改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向的改變生物的遺傳性狀。原理：基因重組結(jié)果：定向地改造生物的遺傳性狀，獲得人類所需要產(chǎn)品。一、基因工程概念？基因工程是在分子水平的設(shè)計(jì)和施工，需要有專門(mén)的工具，生物體內(nèi)有哪些專門(mén)的工具呢？2022/10/19基因工程：又叫基因拼接技術(shù)或重組技術(shù)。就是按照人們的意愿，把將目的基因片斷從人體細(xì)胞內(nèi)提取，需要基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶。將目的基因運(yùn)入大腸桿菌，需要基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體。將目的基因與運(yùn)載體連接，需要基因的針線——連接酶。二、基因工程操作的工具將目的基因片斷從人體細(xì)胞內(nèi)提取，二、基因工程操作的工具（1）分布：主要在微生物中。（2）特點(diǎn)：專一性和特異性，即識(shí)別特定核苷酸序列，切割特定切點(diǎn)。（3）結(jié)果：產(chǎn)生黏性未端（堿基互補(bǔ)配對(duì)）。（4）作用：基因工程中重要的切割工具，能將外來(lái)的切斷，對(duì)自己的ＤＮＡ無(wú)損害。（5）舉例：大腸桿菌的一種限制酶（Ⅰ）能識(shí)別序列，并在G和A之間切開(kāi)。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)上將分子切斷。目前已發(fā)現(xiàn)的限制酶有200多種。1.基因的“剪刀”：限制性核酸內(nèi)切酶（1）分布：主要在微生物中。一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷1.基因的“剪刀”：限制性核酸內(nèi)切酶GAATTCCTTAAG↓限制酶↓1.基因的“剪刀”：限制性核酸內(nèi)切酶GAAT1.基因的“剪刀”：限制性核酸內(nèi)切酶GAATTCCTTAAG↓限制酶↓切割磷酸二酯鍵1.基因的“剪刀”：限制性核酸內(nèi)切酶GAAT1.基因的“剪刀”：限制性核酸內(nèi)切酶AATTCCTTAAGG氫鍵自動(dòng)斷裂1.基因的“剪刀”：限制性核酸內(nèi)切酶AAT1.基因的“剪刀”：限制性核酸內(nèi)切酶AATTCCTTAAGG1.基因的“剪刀”：限制性核酸內(nèi)切酶AAT（1）作用：將外源基因送入受體細(xì)胞（2）種類：1）質(zhì)粒2）噬菌體或動(dòng)植物病毒2.基因的運(yùn)輸工具：運(yùn)載體（1）作用：將外源基因送入受體細(xì)胞2.基因的運(yùn)輸工具：運(yùn)載體大腸桿菌的質(zhì)粒()：運(yùn)載體應(yīng)該具有什么特點(diǎn)呢?？2.基因的運(yùn)輸工具：運(yùn)載體大腸桿菌的質(zhì)粒()：運(yùn)載體應(yīng)該具有什么特點(diǎn)呢?？2.基因的運(yùn)載體()1能夠在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定保存；２具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)以便與外源基因相連；３具有標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選．2.基因的運(yùn)輸工具：運(yùn)載體運(yùn)載體()2.基因的運(yùn)輸工具：運(yùn)載體（1）作用對(duì)象：兩個(gè)具有相同粘性末端的片段。（2）作用位置：磷酸二酯鍵。（3）作用結(jié)果：形成重組。3.基因的針線：連接酶（1）作用對(duì)象：兩個(gè)具有相同粘性末端的片段。3.基因的針線：3.基因的針線：連接酶

AATTCCTTAAGG3.基因的針線：連接酶AATTC3.基因的針線：連接酶

AATTCCTTAAGG堿基互補(bǔ)配對(duì)3.基因的針線：連接酶AATTC3.基因的針線：連接酶AATTCCTTAAGG連接酶3.基因的針線：連接酶AATTCC3.基因的針線：連接酶

AATTCCTTAAGG連接酶3.基因的針線：連接酶AATTC3.基因的針線：連接酶

AATTCCTTAAGG連接酶連接磷酸二酯鍵3.基因的針線：連接酶AATTC培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的簡(jiǎn)要過(guò)程：你認(rèn)為上述培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的關(guān)鍵步驟有哪些？普通大腸桿菌(不能分泌胰島素)人體組織細(xì)胞提取胰島素基因與運(yùn)載體DNA拼接導(dǎo)入大腸桿菌(含胰島素基因)轉(zhuǎn)基因大腸桿菌(能分泌胰島素)實(shí)例展示培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的簡(jiǎn)要過(guò)程：你認(rèn)為上述培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的關(guān)鍵步驟：1.ONE胰島素基因從人體細(xì)胞內(nèi)提取出來(lái)2.TWO胰島素基因?qū)胧荏w(大腸桿菌)細(xì)胞基因的“剪刀”基因的“針線”基因的運(yùn)載體3.THREE胰島素基因與運(yùn)載體DNA連接基因的“針線”培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的關(guān)鍵步驟：1.ONE胰島素基因從人體細(xì)胞基因操作的基本步驟提取目的基因目的基因與運(yùn)載體結(jié)合將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測(cè)和表達(dá)歸納基因操作的基本步驟提取目的基因歸納提取目的基因裝入載體導(dǎo)入受體細(xì)胞基因的表達(dá)和檢測(cè)提取目的基因裝入載體導(dǎo)入受體細(xì)胞基因的表達(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(lái)。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(wú)表達(dá)產(chǎn)物的菌落，保留有表達(dá)產(chǎn)物的進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。無(wú)表達(dá)產(chǎn)物無(wú)表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物無(wú)表達(dá)產(chǎn)物

目的基因的檢測(cè)和表達(dá)2022/10/19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（一）基因工程與作物育種1、在農(nóng)作物生產(chǎn)方面目的：培育出高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、抗逆性的優(yōu)良作物及新品種。優(yōu)點(diǎn)：降低生產(chǎn)成本，減少農(nóng)藥的使用對(duì)環(huán)境的危害，提高農(nóng)作物對(duì)不良環(huán)境的適應(yīng)能力。三、基因工程的應(yīng)用2022/10/19（一）基因工程與作物育種目的：培育出高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、抗逆性的優(yōu)良轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻28轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻28轉(zhuǎn)基因抗棉鈴蟲(chóng)棉花轉(zhuǎn)基因抗棉鈴蟲(chóng)棉花（一）基因工程與作物育種2、在畜牧養(yǎng)殖方面科學(xué)家利用基因工程的方法培育出了轉(zhuǎn)基因奶牛、超級(jí)綿羊等多種轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。（一）基因工程與作物育種(二）基因工程與藥物研制許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來(lái)源限制產(chǎn)量有限，其價(jià)格往往十分昂貴。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)。若將生物合成相應(yīng)藥物成分的基因?qū)胛⑸锛?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(wèn)題，還能大大降低生產(chǎn)成本。(二）基因工程與藥物研制許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取胰島素從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，100胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價(jià)格之高可想而知。將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價(jià)格降低了3050%!優(yōu)點(diǎn)：能夠高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量，低成本的藥品。32胰島素從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，100胰腺只能提取4-用轉(zhuǎn)基因的植物生產(chǎn)藥物2022/10/1933用轉(zhuǎn)基因的植物生產(chǎn)藥物2022/10/1533具有生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因“超鼠”具有生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因“超鼠”世界上第一只基因改造的靈長(zhǎng)類動(dòng)物猴子的研究，將有助於發(fā)現(xiàn)諸如老年癡呆癥、愛(ài)滋病及癌癥的新基因療法世界上第一只基因改造的靈長(zhǎng)類動(dòng)物猴子的研究，將有助於發(fā)現(xiàn)諸如（三）環(huán)境保護(hù)基因工程做成的“超級(jí)細(xì)菌”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，用基因工程培育成功的“超級(jí)細(xì)菌”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，分解等毒害物質(zhì)。（三）環(huán)境保護(hù)通常一種細(xì)菌只能分解石油中的一種烴類，37371998年，英國(guó)一位生物學(xué)家在電視節(jié)目中宣布：老鼠食用了轉(zhuǎn)基因馬鈴薯后，腎、脾和消化道都出現(xiàn)了損傷，體重和器官重量減輕，免疫系統(tǒng)遭到破壞。？四、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性1998年，英國(guó)一位生物學(xué)家在電視節(jié)目中宣布：老鼠食用了轉(zhuǎn)基因食品安全嗎?轉(zhuǎn)基因食品安全嗎?怪物12022/10/19怪物12022/10/15怪物22022/10/19怪物22022/10/15怪物32022/10/19怪物32022/10/15當(dāng)人類擁有了只有大自然才擁有的改造生物、創(chuàng)造生物的能力時(shí)，我們是否感到很坦然呢？2022/10/19當(dāng)人類擁有了只有大自然才擁有的改造生物、創(chuàng)造生物的能課堂小結(jié)：基因的“剪刀”——限制性核酸內(nèi)切酶基因的“針線”——連接酶基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體（質(zhì)粒）1.基因工程的概念2.基因工程操作的基本工具3.基因操作的基本步驟目的基因提取目的基因與運(yùn)載體結(jié)合目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測(cè)與表達(dá)課堂小結(jié)：基因的“剪刀”——限制性核酸內(nèi)切酶基因的“針線”—練習(xí)：⒈要使目的基因與對(duì)應(yīng)的載體重組，所需的兩種酶是（）①限制酶②連接酶③解旋酶④還原酶Ａ．①②Ｂ．③④Ｃ．①④Ｄ．②③⒉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)胞內(nèi)分離出來(lái)，這要利用限制性內(nèi)切酶。一種限制性內(nèi)切酶能識(shí)別ＤＮＡ分子的ＧＡＡＴＴＣ順序，切點(diǎn)在Ｇ和Ａ之間，這是利用了酶的（）Ａ．高效性Ｂ．專一性Ｃ．多樣性Ｄ．催化活性易受外界影響ＡＢ練習(xí)：⒈要使目的基因與對(duì)應(yīng)的載體重組，所需的兩種酶是（⒊基因工程的正確操作步驟是（）

①使目的基因與運(yùn)載體結(jié)合

②將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

③檢測(cè)目的基因的表達(dá)是否符合特定性狀要求

④提取目的基因

Ａ．③②④①Ｂ．②④①③

Ｃ．④①②③Ｄ．③④①②

ＣＣ⒊基因工程的正確操作步驟是（）

①使目的基因與