基因工程及其應(yīng)用-梁凱-162015

基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程科技探索之路早期基礎(chǔ)理論達(dá)爾文提出生物進(jìn)化論基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程科技探索之路早期基礎(chǔ)理論孟德爾提出基因的分離定律和自由組合定律基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程科技探索之路早期基礎(chǔ)理論

摩爾根證明基因在染色體上，并提出基因的連鎖互換定律?；A(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程科技探索之路后期基礎(chǔ)理論

艾弗里證明DNA是遺傳物質(zhì)，DNA可從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體?；A(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程科技探索之路后期基礎(chǔ)理論1953年沃森、克里克提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程科技探索之路后期基礎(chǔ)理論1958年梅塞爾松、斯塔爾證明DNA的半保留復(fù)制基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程科技探索之路后期基礎(chǔ)理論1957年克里克等提出中心法則DNARNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程科技探索之路后期基礎(chǔ)理論

1963年尼倫伯格和馬太破譯編碼氨基酸的遺傳密碼，1966年霍拉納用實(shí)驗(yàn)加以證明。基因工程及其應(yīng)用梁凱學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握基因工程需要的基本工具2.理解基因的一般過程預(yù)習(xí)反饋別名基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)操作環(huán)境生物體外操作對(duì)象基因操作水平DNA分子水平基本過程

剪切拼接導(dǎo)入表達(dá)結(jié)果人類需要的基因產(chǎn)物特點(diǎn)定向改造生物的遺傳性狀重組DNA技術(shù)：

是指將從一個(gè)生物體內(nèi)分離得到或人工合成的目的基因轉(zhuǎn)入另一個(gè)生物體中，使后者獲得新的遺傳性狀或表達(dá)所需要的產(chǎn)物的技術(shù)?；蚬こ膛嘤瓜x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與運(yùn)載體DNA拼接導(dǎo)入棉花細(xì)胞(含抗蟲基因)棉花植株(有抗蟲特性)一：抗蟲基因從蘇云金桿菌細(xì)胞內(nèi)提取出來二：抗蟲基因與運(yùn)載體DNA連接三：抗蟲基因?qū)朊藁?xì)胞解決培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟需要哪些工具？基因的“剪刀”——限制性內(nèi)切酶基因的“針線”——DNA連接酶

基因的運(yùn)載工具——運(yùn)載體基因操作的工具

基因的大小以納米計(jì)算，要對(duì)它進(jìn)行剪切、拼接等操作，沒有非常精細(xì)的工具是不行的。進(jìn)行基因操作最少需要以下三種工具：

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DNA分子切斷。目前已發(fā)現(xiàn)的限制酶有200多種。基因的“剪刀”—限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）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(gè)重組的DNA分子就形成了?；虻尼樉€：DNA連接酶

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G用同種限制酶切割目的基因片段質(zhì)粒DNA片段重組DNA分子外源基因(如抗蟲基因)導(dǎo)入受體細(xì)胞(如棉花細(xì)胞)導(dǎo)入過程需要運(yùn)輸工具——基因的運(yùn)載體。作用：作為運(yùn)載工具，將外源基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中去?；虻倪\(yùn)載工具——運(yùn)載體：常用的運(yùn)載體主要有兩類：

1）質(zhì)粒

2）噬菌體或某些動(dòng)、植物病毒

質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌、酵母菌等生物的細(xì)胞中，是擬核或細(xì)胞核外能夠進(jìn)行自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子。是基因工程最常用的運(yùn)載體。DNA重組技術(shù)的基本工具“分子手術(shù)刀”──限制酶

“分子縫合針”──DNA連接酶

“分子運(yùn)輸車”──基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體基因操作的基本步驟1）提取目的基因2）基因表達(dá)載體的構(gòu)建3）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4）目的基因的檢測(cè)、鑒定和表達(dá)

目的基因是人們所需要轉(zhuǎn)移或改造的基因。

如蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因，還有植物的抗病（抗病毒、抗細(xì)菌）基因，以及人的胰島素基因、干擾素基因等。步驟一：目的基因的提取方法：1、直接分離法

2、人工合成法步驟二：基因表達(dá)載體的構(gòu)建1）用一定的限制酶切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個(gè)切口，露出黏性末端。

2）用同一種限制酶切斷目的基因，使其產(chǎn)生相同的黏性末端。

3）將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的切口處，再加入適量DNA連接酶，形成了一個(gè)重組DNA分子（重組質(zhì)粒）

目的基因與運(yùn)載體的結(jié)合過程，實(shí)際上是不同來源的基因重組的過程。步驟二：基因表達(dá)載體的構(gòu)建常用的受體細(xì)胞：

有大腸桿菌、酵母菌和動(dòng)植物細(xì)胞等。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的原理借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑。步驟三：目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)，隨其分裂而復(fù)制。步驟四：目的基因的檢測(cè)和表達(dá)檢測(cè)：根據(jù)受體細(xì)胞是否具有某些標(biāo)記基因，從而判斷目的基因是否導(dǎo)入表達(dá)：受體細(xì)胞必須表現(xiàn)出特定的性狀，才能說明目的基因完成了表達(dá)。深化選講精講分析

請(qǐng)同學(xué)們口頭解答“探究點(diǎn)一、二”的問題；

內(nèi)容小節(jié)基因工程生產(chǎn)藥物--胰島素

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！大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)不但解決了這種比黃金還貴的藥品產(chǎn)量問題，還使其價(jià)格降低了30%～50%!基因工程生產(chǎn)藥物--干擾素

干擾素治療病毒感染簡(jiǎn)直是“萬能靈藥”！過去從人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍貴”程度自不用多說。干擾素生產(chǎn)車間干擾素分子結(jié)構(gòu)

治療侏儒癥的唯一方法，是向人體注射生長激素。而生長激素的獲得很困難。治療一名侏儒癥患者每年需要從80具尸體的腦垂體中提取生長激素?，F(xiàn)可利用基因工程方法，將人的生長激素基因?qū)氪竽c桿菌中，使其生產(chǎn)生長激素。人們從450L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長激素，相當(dāng)于6萬具尸體的全部產(chǎn)量?；蚬こ躺a(chǎn)藥物——生長激素轉(zhuǎn)基因生物

轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力,以及改良農(nóng)作物的品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物等方面。1、抗蟲轉(zhuǎn)基因植物2、抗病轉(zhuǎn)基因植物3、抗逆轉(zhuǎn)基因植物4、利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)抗蟲轉(zhuǎn)基因植物優(yōu)點(diǎn)：減少環(huán)境污染、減低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)量例子：棉花、水稻、玉米、馬鈴薯、番茄等等主要?dú)⑾x基因：

Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等典型例子：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉——Bt毒蛋白基因抗病轉(zhuǎn)基因植物抗病基因：病毒外殼蛋白基因、病毒的復(fù)制酶基因.抗真菌基因：幾丁質(zhì)酶基因、抗毒素合成基因.其他抗逆轉(zhuǎn)基因植物耐寒、耐旱轉(zhuǎn)基因水稻利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)含大量維生素的轉(zhuǎn)基因玉米抗癌抗衰老的紫色西紅柿轉(zhuǎn)基因矮牽牛轉(zhuǎn)基因藍(lán)玫瑰轉(zhuǎn)入熒光酶的轉(zhuǎn)基因煙草苗轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生長快、耐不良環(huán)境、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)導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級(jí)羊和超級(jí)小鼠導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠超級(jí)動(dòng)物特殊動(dòng)物1.基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的。在基因操作的基本步驟中，不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)的步驟是

（）

A、人工合成目的基因

B、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合

C、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

D、目的基因的檢測(cè)和表達(dá)2.1976年，美國的H.Boyer首次將人的生長抑制素釋放因子的基因轉(zhuǎn)移到大腸桿菌，并獲得了表達(dá)，此文中的“表達(dá)”是指該基因在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)（）A、能進(jìn)行DNA復(fù)制B、能傳遞給細(xì)菌后代C、能合成生長抑制素釋放因子D、能合成人的生長素C練習(xí)C3．中國青年科學(xué)家陳大炬成功地把人的抗病毒干擾素基因“嫁接”到煙草的DNA分子上，使煙草獲得了抗病毒的能力，試分析回答：(1)人的基因之所以能接到植物體上，原因是_____________________________________

(2)煙草具有抗病毒能力，說明煙草體內(nèi)產(chǎn)生了_________________。

(3)不同生物間的基因移植成功，說明生物共有一套____________，從進(jìn)化的角度來看，這些生物具有共同的原始祖先。

(4)煙草DNA分子