基因工程及其應(yīng)用(浙科版自用整理)課件

能發(fā)光的水母能否能否讓熱帶魚也發(fā)光?設(shè)想不能發(fā)光的熱帶斑馬魚能發(fā)光的水母能否能否讓熱帶魚也發(fā)光?設(shè)想不能發(fā)光的熱帶斑馬魚轉(zhuǎn)基因生物：能發(fā)光的動物轉(zhuǎn)基因生物：能發(fā)光的動物超級小鼠與超級魚能讓普通動物長得更大嗎？植入了人生長激素基因的動物超級小鼠與超級魚能讓普通動物長得更大嗎？植入了人生長激素基因轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺（2000頭豬）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。將合成胰島素的基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價格降低了95%!胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺（200你知道什么是真正的碩果累累嗎?你知道什么是真正的碩果累累嗎?1.生物的性狀是如何決定的?2.以上種種假想有可能實(shí)現(xiàn)嗎？思考通過基因轉(zhuǎn)錄和翻譯表達(dá)遺傳信息，并最終形成蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)的形態(tài)結(jié)構(gòu)功能決定生物的性狀。1.生物的性狀是如何決定的?思考通過基因轉(zhuǎn)錄和翻譯表達(dá)遺傳通過基因工程，以上有些想象有可能實(shí)現(xiàn)，讓我們一起來認(rèn)識神奇的“生物工程”----21世紀(jì)的核心工程。通過基因工程，以上有些想象有可能實(shí)現(xiàn)，好奇心：基因工程是怎樣創(chuàng)造出來的？（預(yù)習(xí)P2第一段思考）基因工程誕生于20世紀(jì)70年代,其理論基礎(chǔ):

1、

是生物遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)；

2、

的確立；

3、

的認(rèn)定?；蚬こ痰募夹g(shù)保障：

、

和

的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，則為基因工程的創(chuàng)建提供了技術(shù)保障。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA遺傳信息傳遞方式限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶質(zhì)粒載體好奇心：基因工程是怎樣創(chuàng)造出來的？基因工程誕生于20世紀(jì)70

基因工程又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗的說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的性狀。原理：基因重組操作水平：DNA分子水平操作環(huán)境：生物體外結(jié)果：定向地改造生物的性狀，獲得人類所需要的品種。一、基因工程的含義基因工程又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗的說，二、基因操作的工具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(diǎn)上切割DNA分子。(專一性)１、基因的剪刀—限制性內(nèi)切酶（限制酶）二、基因操作的工具一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并限制酶粘性末端粘性末端

例如：大腸桿菌(EcoRl)的一種限制酶能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。限制酶粘性末端粘性末端例如：大腸桿菌(EcoRl)的限制性核酸內(nèi)切酶的作用部位？①③②水解②磷酸二酯鍵限制性核酸內(nèi)切酶的作用部位？①③②水解②磷酸二酯鍵什么叫黏性末端？被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補(bǔ)配對，這樣的切口叫粘性末端。不同的限制酶切出的粘性末端一般是不同的－－專一性什么叫黏性末端？被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，5’-GGATCC-3’3’-CCTAGG-5’BamHⅠ5’-TGATCA-3’3’-ACTAGT-5’BclⅠ5’-AGATCT-3’3’-TCTAGA-5’BglⅡ練習(xí)：試寫出下面三種限制酶切割后所產(chǎn)生的粘性末端5’-GGATCC-3’BamHⅠ5’-TGATCA-3’B基因工程及其應(yīng)用(浙科版自用整理)課件黏性末端和平末端黏性末端和平末端2.基因的針線——DNA連接酶

DNA連接酶可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，即把梯子兩邊扶手的斷口連接起來，這樣一個重組的DNA分子才能形成。2.基因的針線——DNA連接酶DNA連接酶可把黏性末DNA連接酶的作用部位？①③②合成②磷酸二酯鍵DNA連接酶的作用部位？①③②合成②磷酸二酯鍵AATTC······GG······CTTAAAATTC······GG······CTTAA5′5′5′5′(1)(2)AATTC······GG······CTTAAAATTC······G

G······CTTAA5′5′AATTC······GG······CTTAA5′5′(1)(2)ATGCTATAGCTADAN連接酶DNA連接酶連接后的結(jié)果思考：什么樣的DNA片段才能連接？粘性末端相同AATTC······GG······練習(xí)：下列是由限制酶切割形成的DNA片段，能用相應(yīng)DNA連接酶將它們恢復(fù)連接的組合是①…CTGCA

…G②…G…CTTAA③G…ACGTC…④AATTC…G…A.①③；②④B.①②；③④

C.①④；②③D.以上都不對A練習(xí)：下列是由限制酶切割形成的DNA片段，能用相應(yīng)DNA連接要讓一個從甲生物細(xì)胞內(nèi)取出來的基因(如抗蟲基因),送入受體細(xì)胞(如棉細(xì)胞),還需要有運(yùn)輸工具,這就是運(yùn)載體。3、基因的運(yùn)輸工具——（運(yùn)）載體常用的載體：質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒要讓一個從甲生物細(xì)胞內(nèi)取出來的基因(如抗蟲基因),送入受作為運(yùn)載體必須具備哪些條件？1.能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存.2.具多個限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因(即目的基因)連接。3.具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。

標(biāo)記基因:如抗菌素的抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應(yīng)的基因等。作為運(yùn)載體必須具備哪些條件？1.能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地大腸桿菌的質(zhì)粒：最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒，其中常含有抗藥基因，如四環(huán)素抗性基因。大腸桿菌的質(zhì)粒：最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒，其中常含有質(zhì)粒的特點(diǎn)1、原核細(xì)胞擬核DNA分子以外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子，通常大小只有擬核的1%；2、質(zhì)粒的存在對宿主細(xì)胞無影響；3、質(zhì)粒的復(fù)制能在宿主細(xì)胞內(nèi)完成。質(zhì)粒的特點(diǎn)1、原核細(xì)胞擬核DNA分子以外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀載體與目的基因形成的重組DNA分子載體與目的基因形成的重組DNA分子1.以下說法正確的是（）

A、所有的限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列

B、質(zhì)粒是基因工程中唯一的運(yùn)載體

C、運(yùn)載體必須具備的條件之一是：具有多個限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接

D、DNA連接酶使黏性末段的堿基之間形成氫鍵C練習(xí)1.以下說法正確的是（）C練習(xí)2.不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體的理由是（）A、能復(fù)制

B、有多個限制酶切點(diǎn)

C、具有標(biāo)記基因

D、它是環(huán)狀DNAD練習(xí)2.不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體的理由是（）D練3.有關(guān)基因工程的敘述中，錯誤的是(多選)（）

A、基因工程技術(shù)能定向地改造生物的遺傳性狀，培育生物新品種

B、重組DNA的形成在細(xì)胞內(nèi)完成

C、目的基因須由運(yùn)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞

D、質(zhì)粒都可作為運(yùn)載體BD練習(xí)3.有關(guān)基因工程的敘述中，錯誤的是(多選)（工欲善其事，必先利其器?！蚬こ痰墓ぞ?、DNA分子手術(shù)刀——限制性核酸內(nèi)切酶2、DNA分子針線——DNA連接酶3、DNA分子運(yùn)輸車——質(zhì)粒工欲善其事，必先利其器。1、DNA分子手術(shù)刀——限制性核酸內(nèi)三、基因工程基本步驟第一步：獲得目的基因基因工程的第一步，是取得人們所需要的特定基因，即目的基因，也稱外源基因，如基因工程中用到的抗蟲基因，抗病基因、種子的貯存蛋白基因，以及人的胰島素基因、干擾素基因等都是目的基因。三、基因工程基本步驟第一步：獲得目的基因基因工程的第一步獲取目的基因利用PCR技術(shù)擴(kuò)增化學(xué)合成已知序列：從基因文庫獲得未知序列：聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PolymeraseChainReaction)獲取更多的目的基因獲取目的基因利用PCR技術(shù)擴(kuò)增化學(xué)合成已知序列：從基因文庫獲化學(xué)合成目的基因的方法問題1：如果我們沒得到目的基因，但是我們獲得了目的基因轉(zhuǎn)錄的mRNA，那怎樣才能得到目的基因呢？提示：結(jié)合“中心法則”思考逆轉(zhuǎn)錄法：以信使RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下將脫氧核苷酸合成合成DNA(基因)?；瘜W(xué)合成目的基因的方法問題1：如果我們沒得到目的基因，但是我問題2：如果我們沒得到目的基因，但是我們獲得了目的基因控制合成的蛋白質(zhì)，那怎樣才能得到目的基因呢？提示：結(jié)合“中心法則”思考根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸順序推測出信使RNA核苷酸順序，再據(jù)此推測出基因DNA的脫氧核苷酸順序。用游離脫氧核苷酸直接合成相應(yīng)的基因。DNA合成儀問題2：如果我們沒得到目的基因，但是我們獲得了目的基因控制合使目的基因的片段在短時間內(nèi)成百萬倍地擴(kuò)增利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因：PCR擴(kuò)增儀使目的基因的片段在短時間內(nèi)成百萬倍地擴(kuò)增利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目IMN過程：高溫解旋、低溫連引、中溫延伸三步曲解旋連引延伸IMN過程：高溫解旋、低溫連引、中溫延伸三步曲解旋連引延伸質(zhì)粒DNA分子（含目的基因）限制酶處理一個切口兩個黏性末端兩個切口獲得目的基因DNA連接酶重組DNA分子（重組質(zhì)粒）同一種過程:第二步：形成重組DNA分子--－核心質(zhì)粒DNA分子限制酶處理一個切口兩個切口DNA連接酶重組DN基因工程及其應(yīng)用(浙科版自用整理)課件細(xì)菌供體細(xì)胞取出質(zhì)粒取出DNA用同一種限制酶切斷DNA用DNA連接酶連接目的基因重組質(zhì)粒細(xì)菌供體細(xì)胞取出質(zhì)粒取出DNA用同一種限制酶切斷DNA用DN基因表達(dá)載體的組成：思考：在重組DNA分子的時候，產(chǎn)物一定是質(zhì)粒與目的基因相連嗎？目的基因+目的基因自連載體+載體自連目的基因+載體連接基因表達(dá)載體的組成：思考：在重組DNA分子的時候，產(chǎn)物一定是第三步：將重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞將重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞擴(kuò)增第三步：將重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞將重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞植物細(xì)胞動物細(xì)胞微生物細(xì)胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍法植物病毒侵染法——顯微注射法——用CaCI2處理受體細(xì)胞不同，導(dǎo)入的方法也不同受體細(xì)胞植物細(xì)胞動物細(xì)胞微生物細(xì)胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍法植物病毒侵染法基因槍基因槍第四步：篩選含有目的基因的受體細(xì)胞大量的受體細(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，必須將它從中篩選出來。(方法?)無表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物第五步：目的基因的表達(dá)標(biāo)記基因目的基因?qū)⒚總€受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)形成菌落，檢測菌落中是否有的表達(dá)產(chǎn)物。淘汰無表達(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。第四步：篩選含有目的基因的受體細(xì)胞大量的受體細(xì)胞接受不多常用方法：

1、利用DNA分子雜交技術(shù)檢測常用方法：四環(huán)素抗性基因氨芐青霉素抗性基因已知某質(zhì)粒中存在兩個抗性基因，如圖所示。目的基因不插入到氨芐青霉素抗性基因中，而大腸桿菌不帶有任何抗性基因。

如何篩選含有目的基因的大腸桿菌？2、利用標(biāo)記基因(抗性基因)進(jìn)行篩選四環(huán)素氨芐青霉已知某質(zhì)粒中存在兩個抗性基因，如圖所示。目基因工程及其應(yīng)用(浙科版自用整理)課件含氨芐青霉素的完全培養(yǎng)基篩選含有目的基因的受體細(xì)胞含氨芐青霉素的完全培養(yǎng)基篩選含有目的基因的受體細(xì)胞1、分子水平的鑒定：檢測目的基因是否表達(dá)蛋白質(zhì)—抗原—抗體雜交2、個體生物學(xué)水平的鑒定——病蟲直接侵染個體目的基因是否表達(dá)的鑒定方法：1、分子水平的鑒定：檢測目的基因是否表達(dá)蛋白質(zhì)—抗原—抗體雜基因工程及其應(yīng)用(浙科版自用整理)課件四、基因工程的應(yīng)用１、基因工程與遺傳育種1993年，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院的科學(xué)家成功地培育出了抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，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(qiáng)的蛋白質(zhì)晶體，能使棉鈴蟲等鱗翅目害蟲癱瘓致死?？茖W(xué)家將編碼這個蛋白質(zhì)的基因?qū)胱魑?，使作物自身具有抵御蟲害的能力。四、基因工程的應(yīng)用１、基因工程與遺傳育種1993年，中國農(nóng)生長快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國)乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)生長快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國)乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄2、基因工程與疾病治療我國生產(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(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)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。2、基因工程與疾病治療我國生產(chǎn)的部分基因

工程疫苗和藥物胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺（1000頭豬）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。將合成胰島素的基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價格降低了30%-50%!胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺（1003、基因工程與環(huán)境保護(hù)

基因工程做成的“超級細(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DDT等毒害物質(zhì)。3、基因工程與環(huán)境保護(hù)通常一種細(xì)菌只能分解石油中的一種烴

閱讀課本Ｐ１０５討論：轉(zhuǎn)基因食品安全嗎？

練習(xí)：⒈要使目的基因與對應(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．②③Ａ練習(xí)：⒈要使目的基因與對應(yīng)的載體重組，所需的兩種酶是（⒉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，這要利用限制性內(nèi)切酶。一種限制性內(nèi)切酶能識別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Ｂ⒉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

Ｃ⒊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⒋采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導(dǎo)入目的基因的作法正確的是（）（2006年理綜第4題）

①將毒素蛋白注射到棉受精卵中

②將編碼毒素蛋白的ＤＮＡ序列，注射到棉受精卵中

③將編碼毒素蛋白的ＤＮＡ序列，與質(zhì)粒重組，導(dǎo)入細(xì)菌，用該細(xì)菌感染棉的體細(xì)胞，在進(jìn)行組織培養(yǎng)

④將編碼毒素蛋白的ＤＮＡ序列，與細(xì)菌質(zhì)粒重組，注射到棉的子房并進(jìn)入受精卵中

Ａ.①②Ｂ.②③Ｃ.③④Ｄ.④①Ｃ⒋采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導(dǎo)入目的基因的作法正確的5．下表關(guān)于基因工程中有關(guān)基因操作的名詞及對應(yīng)的內(nèi)容，正確的組合是（）

C5．下表關(guān)于基因工程中有關(guān)基因操作的名詞及對應(yīng)的內(nèi)容，正確的五、基因工程的發(fā)展前景一、最新嘗試：1、基因工程與光合作用2、基因工程與生物固氮3、生物反應(yīng)器4、蛋白質(zhì)工程-------第二代基因工程二、基因工程的未來五、基因工程的發(fā)展前景一、最新嘗試：二、基因工程的未來1.利用大腸桿菌可以生產(chǎn)出人的胰島素，聯(lián)系前面有關(guān)細(xì)胞器功能的知識，結(jié)合基因工程操作程序的基本思路，思考一下，若要生產(chǎn)人的糖蛋白，可以用大腸桿菌嗎？有些蛋白質(zhì)肽鏈上有共價結(jié)合的糖鏈，這些糖鏈?zhǔn)窃趦?nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體上加工完成的，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體存在于真核細(xì)胞中，大腸桿菌不存在這兩種細(xì)胞器，因此，在大腸桿菌中生產(chǎn)這種糖蛋白是不可能的。2.β-珠蛋白是動物血紅蛋白的重要組成成分。當(dāng)它的成分異常時，動物有可能患某種疾病，如鐮刀形細(xì)胞貧血癥。假如讓你用基因工程的方法，使大腸桿菌生產(chǎn)出鼠的β-珠蛋白，想一想，應(yīng)如何進(jìn)行設(shè)計(jì)？尋根問底：1.利用大腸桿菌可以生產(chǎn)出人的胰島素，聯(lián)系前面有關(guān)細(xì)胞器功能（1）從小鼠中克隆出β-珠蛋白基因的編碼序列（cDNA）。（2）將cDNA前接上在大腸桿菌中可以適用的啟動子，另外加上抗四環(huán)素的基因，構(gòu)建成一個表達(dá)載體。（3）將表達(dá)載體導(dǎo)入無四環(huán)素抗性的大腸桿菌中，然后在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)大腸桿菌。如果表達(dá)載體未進(jìn)入大腸桿菌中，大腸桿菌會因不含有抗四環(huán)素基因而死掉；如果培養(yǎng)基上長出大腸桿菌菌落，則表明β-珠蛋白基因已進(jìn)入其中。（4）培養(yǎng)進(jìn)入了β-珠蛋白基因的大腸桿菌，收集菌體，破碎后從中提取β-珠蛋白。（1）從小鼠中克隆出β-珠蛋白基因的編碼序列（cDNA）。尋根問底——（1）為什么要構(gòu)建基因文庫？直接從含有目的基因的生物體內(nèi)提取不行嗎？提示：構(gòu)建基因文庫是獲取目的基因的方法之一，并不是惟一的方式。如果所需要的目的基因序列已知，就可以通過PCR方式從含有該基因的生物的DNA中，直接獲得，也可以通過反轉(zhuǎn)錄，用PCR方式從mRNA中獲得，不一定要構(gòu)建基因文庫。但如果所需要的目的基因的序列完全不知，或只知道目的基因序列的一段，或想從一種生物體內(nèi)獲得許多基因，或者想知道這種生物與另一種生物之間有多少基因不同，或者想知道一種生物在個體發(fā)育的不同階段表達(dá)的基因有什么不同，或者想得到一種生物的全基因組序列，往往就需要構(gòu)建基因文庫。尋根問底——提示：構(gòu)建基因文庫是獲取目的基因的方法之一，并不尋根問底：將目的基因直接導(dǎo)入受體細(xì)胞不是更簡便嗎？如果這么做，結(jié)果會怎樣？提示：有人采用總DNA注射法進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化，即將一個生物中的總DNA提取出來，通過注射或花粉管通道法導(dǎo)入受體植物，沒有進(jìn)行表達(dá)載體的構(gòu)建，這種方法針對性差，完全靠運(yùn)氣，也無法確定什么基因?qū)肓耸荏w植物。此法目前爭議頗多，嚴(yán)格來講不算基因工程。尋根問底：將目的基因直接導(dǎo)入受體細(xì)胞不是更簡便嗎？如果這么做謝謝指導(dǎo)謝謝指導(dǎo)能發(fā)光的水母能否能否讓熱帶魚也發(fā)光?設(shè)想不能發(fā)光的熱帶斑馬魚能發(fā)光的水母能否能否讓熱帶魚也發(fā)光?設(shè)想不能發(fā)光的熱帶斑馬魚轉(zhuǎn)基因生物：能發(fā)光的動物轉(zhuǎn)基因生物：能發(fā)光的動物超級小鼠與超級魚能讓普通動物長得更大嗎？植入了人生長激素基因的動物超級小鼠與超級魚能讓普通動物長得更大嗎？植入了人生長激素基因轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺（2000頭豬）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。將合成胰島素的基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價格降低了95%!胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺（200你知道什么是真正的碩果累累嗎?你知道什么是真正的碩果累累嗎?1.生物的性狀是如何決定的?2.以上種種假想有可能實(shí)現(xiàn)嗎？思考通過基因轉(zhuǎn)錄和翻譯表達(dá)遺傳信息，并最終形成蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)的形態(tài)結(jié)構(gòu)功能決定生物的性狀。1.生物的性狀是如何決定的?思考通過基因轉(zhuǎn)錄和翻譯表達(dá)遺傳通過基因工程，以上有些想象有可能實(shí)現(xiàn)，讓我們一起來認(rèn)識神奇的“生物工程”----21世紀(jì)的核心工程。通過基因工程，以上有些想象有可能實(shí)現(xiàn)，好奇心：基因工程是怎樣創(chuàng)造出來的？（預(yù)習(xí)P2第一段思考）基因工程誕生于20世紀(jì)70年代,其理論基礎(chǔ):

1、

是生物遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)；

2、

的確立；

3、

的認(rèn)定?；蚬こ痰募夹g(shù)保障：

、

和

的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，則為基因工程的創(chuàng)建提供了技術(shù)保障。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA遺傳信息傳遞方式限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶質(zhì)粒載體好奇心：基因工程是怎樣創(chuàng)造出來的？基因工程誕生于20世紀(jì)70

基因工程又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗的說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的性狀。原理：基因重組操作水平：DNA分子水平操作環(huán)境：生物體外結(jié)果：定向地改造生物的性狀，獲得人類所需要的品種。一、基因工程的含義基因工程又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗的說，二、基因操作的工具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(diǎn)上切割DNA分子。(專一性)１、基因的剪刀—限制性內(nèi)切酶（限制酶）二、基因操作的工具一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并限制酶粘性末端粘性末端

例如：大腸桿菌(EcoRl)的一種限制酶能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。限制酶粘性末端粘性末端例如：大腸桿菌(EcoRl)的限制性核酸內(nèi)切酶的作用部位？①③②水解②磷酸二酯鍵限制性核酸內(nèi)切酶的作用部位？①③②水解②磷酸二酯鍵什么叫黏性末端？被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補(bǔ)配對，這樣的切口叫粘性末端。不同的限制酶切出的粘性末端一般是不同的－－專一性什么叫黏性末端？被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，5’-GGATCC-3’3’-CCTAGG-5’BamHⅠ5’-TGATCA-3’3’-ACTAGT-5’BclⅠ5’-AGATCT-3’3’-TCTAGA-5’BglⅡ練習(xí)：試寫出下面三種限制酶切割后所產(chǎn)生的粘性末端5’-GGATCC-3’BamHⅠ5’-TGATCA-3’B基因工程及其應(yīng)用(浙科版自用整理)課件黏性末端和平末端黏性末端和平末端2.基因的針線——DNA連接酶

DNA連接酶可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，即把梯子兩邊扶手的斷口連接起來，這樣一個重組的DNA分子才能形成。2.基因的針線——DNA連接酶DNA連接酶可把黏性末DNA連接酶的作用部位？①③②合成②磷酸二酯鍵DNA連接酶的作用部位？①③②合成②磷酸二酯鍵AATTC······GG······CTTAAAATTC······GG······CTTAA5′5′5′5′(1)(2)AATTC······GG······CTTAAAATTC······G

G······CTTAA5′5′AATTC······GG······CTTAA5′5′(1)(2)ATGCTATAGCTADAN連接酶DNA連接酶連接后的結(jié)果思考：什么樣的DNA片段才能連接？粘性末端相同AATTC······GG······練習(xí)：下列是由限制酶切割形成的DNA片段，能用相應(yīng)DNA連接酶將它們恢復(fù)連接的組合是①…CTGCA

…G②…G…CTTAA③G…ACGTC…④AATTC…G…A.①③；②④B.①②；③④

C.①④；②③D.以上都不對A練習(xí)：下列是由限制酶切割形成的DNA片段，能用相應(yīng)DNA連接要讓一個從甲生物細(xì)胞內(nèi)取出來的基因(如抗蟲基因),送入受體細(xì)胞(如棉細(xì)胞),還需要有運(yùn)輸工具,這就是運(yùn)載體。3、基因的運(yùn)輸工具——（運(yùn)）載體常用的載體：質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒要讓一個從甲生物細(xì)胞內(nèi)取出來的基因(如抗蟲基因),送入受作為運(yùn)載體必須具備哪些條件？1.能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存.2.具多個限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因(即目的基因)連接。3.具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。

標(biāo)記基因:如抗菌素的抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應(yīng)的基因等。作為運(yùn)載體必須具備哪些條件？1.能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地大腸桿菌的質(zhì)粒：最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒，其中常含有抗藥基因，如四環(huán)素抗性基因。大腸桿菌的質(zhì)粒：最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒，其中常含有質(zhì)粒的特點(diǎn)1、原核細(xì)胞擬核DNA分子以外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子，通常大小只有擬核的1%；2、質(zhì)粒的存在對宿主細(xì)胞無影響；3、質(zhì)粒的復(fù)制能在宿主細(xì)胞內(nèi)完成。質(zhì)粒的特點(diǎn)1、原核細(xì)胞擬核DNA分子以外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀載體與目的基因形成的重組DNA分子載體與目的基因形成的重組DNA分子1.以下說法正確的是（）

A、所有的限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列

B、質(zhì)粒是基因工程中唯一的運(yùn)載體

C、運(yùn)載體必須具備的條件之一是：具有多個限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接

D、DNA連接酶使黏性末段的堿基之間形成氫鍵C練習(xí)1.以下說法正確的是（）C練習(xí)2.不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體的理由是（）A、能復(fù)制

B、有多個限制酶切點(diǎn)

C、具有標(biāo)記基因

D、它是環(huán)狀DNAD練習(xí)2.不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體的理由是（）D練3.有關(guān)基因工程的敘述中，錯誤的是(多選)（）

A、基因工程技術(shù)能定向地改造生物的遺傳性狀，培育生物新品種

B、重組DNA的形成在細(xì)胞內(nèi)完成

C、目的基因須由運(yùn)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞

D、質(zhì)粒都可作為運(yùn)載體BD練習(xí)3.有關(guān)基因工程的敘述中，錯誤的是(多選)（工欲善其事，必先利其器?！蚬こ痰墓ぞ?、DNA分子手術(shù)刀——限制性核酸內(nèi)切酶2、DNA分子針線——DNA連接酶3、DNA分子運(yùn)輸車——質(zhì)粒工欲善其事，必先利其器。1、DNA分子手術(shù)刀——限制性核酸內(nèi)三、基因工程基本步驟第一步：獲得目的基因基因工程的第一步，是取得人們所需要的特定基因，即目的基因，也稱外源基因，如基因工程中用到的抗蟲基因，抗病基因、種子的貯存蛋白基因，以及人的胰島素基因、干擾素基因等都是目的基因。三、基因工程基本步驟第一步：獲得目的基因基因工程的第一步獲取目的基因利用PCR技術(shù)擴(kuò)增化學(xué)合成已知序列：從基因文庫獲得未知序列：聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PolymeraseChainReaction)獲取更多的目的基因獲取目的基因利用PCR技術(shù)擴(kuò)增化學(xué)合成已知序列：從基因文庫獲化學(xué)合成目的基因的方法問題1：如果我們沒得到目的基因，但是我們獲得了目的基因轉(zhuǎn)錄的mRNA，那怎樣才能得到目的基因呢？提示：結(jié)合“中心法則”思考逆轉(zhuǎn)錄法：以信使RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下將脫氧核苷酸合成合成DNA(基因)?；瘜W(xué)合成目的基因的方法問題1：如果我們沒得到目的基因，但是我問題2：如果我們沒得到目的基因，但是我們獲得了目的基因控制合成的蛋白質(zhì)，那怎樣才能得到目的基因呢？提示：結(jié)合“中心法則”思考根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸順序推測出信使RNA核苷酸順序，再據(jù)此推測出基因DNA的脫氧核苷酸順序。用游離脫氧核苷酸直接合成相應(yīng)的基因。DNA合成儀問題2：如果我們沒得到目的基因，但是我們獲得了目的基因控制合使目的基因的片段在短時間內(nèi)成百萬倍地擴(kuò)增利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因：PCR擴(kuò)增儀使目的基因的片段在短時間內(nèi)成百萬倍地擴(kuò)增利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目IMN過程：高溫解旋、低溫連引、中溫延伸三步曲解旋連引延伸IMN過程：高溫解旋、低溫連引、中溫延伸三步曲解旋連引延伸質(zhì)粒DNA分子（含目的基因）限制酶處理一個切口兩個黏性末端兩個切口獲得目的基因DNA連接酶重組DNA分子（重組質(zhì)粒）同一種過程:第二步：形成重組DNA分子--－核心質(zhì)粒DNA分子限制酶處理一個切口兩個切口DNA連接酶重組DN基因工程及其應(yīng)用(浙科版自用整理)課件細(xì)菌供體細(xì)胞取出質(zhì)粒取出DNA用同一種限制酶切斷DNA用DNA連接酶連接目的基因重組質(zhì)粒細(xì)菌供體細(xì)胞取出質(zhì)粒取出DNA用同一種限制酶切斷DNA用DN基因表達(dá)載體的組成：思考：在重組DNA分子的時候，產(chǎn)物一定是質(zhì)粒與目的基因相連嗎？目的基因+目的基因自連載體+載體自連目的基因+載體連接基因表達(dá)載體的組成：思考：在重組DNA分子的時候，產(chǎn)物一定是第三步：將重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞將重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞擴(kuò)增第三步：將重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞將重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞植物細(xì)胞動物細(xì)胞微生物細(xì)胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍法植物病毒侵染法——顯微注射法——用CaCI2處理受體細(xì)胞不同，導(dǎo)入的方法也不同受體細(xì)胞植物細(xì)胞動物細(xì)胞微生物細(xì)胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍法植物病毒侵染法基因槍基因槍第四步：篩選含有目的基因的受體細(xì)胞大量的受體細(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，必須將它從中篩選出來。(方法?)無表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物第五步：目的基因的表達(dá)標(biāo)記基因目的基因?qū)⒚總€受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)形成菌落，檢測菌落中是否有的表達(dá)產(chǎn)物。淘汰無表達(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。第四步：篩選含有目的基因的受體細(xì)胞大量的受體細(xì)胞接受不多常用方法：

1、利用DNA分子雜交技術(shù)檢測常用方法：四環(huán)素抗性基因氨芐青霉素抗性基因已知某質(zhì)粒中存在兩個抗性基因，如圖所示。目的基因不插入到氨芐青霉素抗性基因中，而大腸桿菌不帶有任何抗性基因。

如何篩選含有目的基因的大腸桿菌？2、利用標(biāo)記基因(抗性基因)進(jìn)行篩選四環(huán)素氨芐青霉已知某質(zhì)粒中存在兩個抗性基因，如圖所示。目基因工程及其應(yīng)用(浙科版自用整理)課件含氨芐青霉素的完全培養(yǎng)基篩選含有目的基因的受體細(xì)胞含氨芐青霉素的完全培養(yǎng)基篩選含有目的基因的受體細(xì)胞1、分子水平的鑒定：檢測目的基因是否表達(dá)蛋白質(zhì)—抗原—抗體雜交2、個體生物學(xué)水平的鑒定——病蟲直接侵染個體目的基因是否表達(dá)的鑒定方法：1、分子水平的鑒定：檢測目的基因是否表達(dá)蛋白質(zhì)—抗原—抗體雜基因工程及其應(yīng)用(浙科版自用整理)課件四、基因工程的應(yīng)用１、基因工程與遺傳育種1993年，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院的科學(xué)家成功地培育出了抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，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(qiáng)的蛋白質(zhì)晶體，能使棉鈴蟲等鱗翅目害蟲癱瘓致死?？茖W(xué)家將編碼這個蛋白質(zhì)的基因?qū)胱魑?，使作物自身具有抵御蟲害的能力。四、基因工程的應(yīng)用１、基因工程與遺傳育種1993年，中國農(nóng)生長快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國)乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)生長快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國)乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄2、基因工程與疾病治療我國生產(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(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)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。2、基因工程與疾病治療我國生產(chǎn)的部分基因

工程疫苗和藥物胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺（1000頭豬）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。將合成胰島素的基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價格降低了30%-50%!胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺（1003、基因工程與環(huán)境保護(hù)

基因工程做成的“超級細(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DDT等毒害物質(zhì)。3、基因工程與環(huán)境保護(hù)通常一種細(xì)菌只能分解石油中的一種烴

閱讀課本Ｐ１０５討論：轉(zhuǎn)基因食品安全嗎？

練習(xí)：⒈要使目的基因與對應(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．②③Ａ練習(xí)：⒈要使目的基因與對應(yīng)的載體重組，所需的兩種酶是（⒉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，這要利用限制性內(nèi)切酶。一種限制性內(nèi)切酶能識別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Ｂ⒉實(shí)施基因工程的第一