62基因工程及其應(yīng)用課件

番茄蘋果傳統(tǒng)的育種方法誘變育種單倍體育種雜交育種多倍體育種一般只能在同種生物中進行，很難實現(xiàn)種間的基因交流。（如番茄—蘋果，細菌—植物）＋？6.2基因工程及其應(yīng)用

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胞里，定向的改造生物的遺傳性狀。操作對象1.含義目的/優(yōu)點一、基因工程的原理別名基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)原理基因重組操作水平分子水平將人胰島素基因“嫁接”到大腸桿菌細胞內(nèi)人體細胞（供體）大腸桿菌（受體）基因A基因B胰島素基因含有3個基因的DNA片段胰島素基因提取修飾改造2.基因工程的操作工具“剪刀”運載體“針線”限制性核酸內(nèi)切酶

一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定切點上切割DNA分子；EcoRⅠ限制酶能夠?qū)Ｒ蛔R別GAATTC序列；并在G和A之間將這段序列切開。2.1基因的“剪刀”1）名稱2）作用專一性RNA可以么？3）結(jié)果形成粘性末端

EcoRⅠ只是已發(fā)現(xiàn)的500多種限制性內(nèi)切酶中的一種；以下是幾種常用的限制酶識別序列及切割位點。限制性核酸內(nèi)切酶作用于DNA分子的哪一部分呢？磷酸二酯鍵abCTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG下面為一DNA片段，使用EcoRI將目的基因剪切下來CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG

目的基因黏性末端練習(xí)識別切割將人胰島素基因“嫁接”到大腸桿菌細胞內(nèi)人體細胞（供體）大腸桿菌（受體）基因A基因B胰島素基因含有3個基因的DNA片段胰島素基因提取修飾改造噬菌體將外源基因送入受體細胞2.2基因的運載體1）作用2）種類質(zhì)粒動、植物病毒分布本質(zhì)細菌以及酵母菌等生物細胞中；擬核或細胞核外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子將人胰島素基因“嫁接”到大腸桿菌細胞內(nèi)人體細胞（供體）大腸桿菌（受體）基因A基因B胰島素基因含有3個基因的DNA片段胰島素基因提取修飾改造CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG下面為一DNA片段，使用EcoRI將目的基因剪切下來CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG

目的基因黏性末端練習(xí)識別切割GAAGTACTTAAGGGATTCTTCATGAATTCCCTAAGGCATCTTAAAATTCCGTAG

目的基因2.3基因的“針線”質(zhì)粒DNA分子GGCATCTTAAAATTCCGTAG

2.3基因的“針線”1）名稱2）作用DNA連接酶

將磷酸和脫氧核糖交替連接而構(gòu)成的DNA骨架上的缺口“縫合”起來。3）結(jié)果形成重組DNA分子

DNA連接酶與限制性核酸內(nèi)切酶作用部位相同么？一樣，磷酸二酯鍵DNA連接酶與DNA聚合酶作用相同么？前者將DNA片段連接起來，后者將單個脫氧核苷酸連接起來；3.基因工程的操作步驟1)提取目的基因2)目的基因與運載體結(jié)合3)將目的基因?qū)胧荏w細胞4)目的基因的檢測與鑒定2.若用DNA連接酶將目的基因和運載體兩兩結(jié)合時，可能有哪些產(chǎn)物？3.為什么常用細菌作為受體細胞？1.為什么一般用同種限制酶切割質(zhì)粒和目的基因？4.目的基因一定會導(dǎo)入到受體細胞么？標(biāo)記基因5.導(dǎo)入到受體細胞中的目的基因一定會表達么？蛋白質(zhì)/性狀一、基因工程的原理1.含義2.基因工程的操作工具2.1基因的“剪刀”2.2基因的運載體2.3基因的“針線”3.基因工程的操作步驟判斷1.基因工程有三種工具酶（）2.限制性核酸內(nèi)切酶專一識別GAATTC序列（）3.基因工程的運載體就是質(zhì)粒（）4.DNA連接酶和DNA聚合酶都是將單個脫氧核苷酸連接起來5.質(zhì)粒是小型環(huán)狀DNA分子（）6.只要將外源基因?qū)胧荏w細胞，外源基因就能表達（）（）二、基因工程的應(yīng)用1.基因工程與作物育種2.基因工程與藥物研制3.基因工程與環(huán)境保護二、基因工程的應(yīng)用1.基因工程與作物育種抗棉鈴蟲的______________1）目的獲得____________________________的農(nóng)作物培育出具有各種__________的作物新品種高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)抗逆性2）實例轉(zhuǎn)基因抗蟲棉抗蟲基因來源：蘇云金桿菌（圖6-7）二、基因工程的應(yīng)用1.基因工程與作物育種抗棉鈴蟲的______________1）目的獲得____________________________的農(nóng)作物培育出具有各種__________的作物新品種高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)抗逆性2）實例轉(zhuǎn)基因抗蟲棉3）意義減少了農(nóng)藥的用量，大大降低了生產(chǎn)成本；減少了農(nóng)藥對環(huán)境的污染?；蚬こ膛嘤瓜x棉的簡要過程普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌1提取抗蟲基因2與運載體結(jié)合3導(dǎo)入棉花細胞棉花植株(有抗蟲特性)4檢測與鑒定基因工程疫苗和藥物

2.基因工程與藥物研制1）目的高效率的生產(chǎn)出各種__________________的藥品高質(zhì)量、低成本如胰島素、干擾素和乙肝疫苗2）實例生產(chǎn)人的胰島素3）過程

胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素;產(chǎn)量低，價格昂貴，遠遠不能滿足需求；

將人體內(nèi)能夠產(chǎn)生胰島素的基因與大腸桿菌的DNA分子重組，并在大腸桿菌內(nèi)獲得成功的表達；每2000L培養(yǎng)液就可以提取100g胰島素；

為什么人的胰島素基因可以在大腸桿菌內(nèi)獲得成功的表達？所有的生物共用一套遺傳密碼子基因工程疫苗和藥物

2.基因工程與藥物研制1）目的高效率的生產(chǎn)出各種__________________的藥品高質(zhì)量、低成本如胰島素、干擾素和乙肝疫苗2）實例生產(chǎn)人的胰島素3）過程

將人體內(nèi)能夠產(chǎn)生胰島素的基因與大腸桿菌的DNA分子________，并且在大腸桿菌內(nèi)獲得成功的__________。重組表達3.基因工程與環(huán)境保護1）基因工程做成的“超級細菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的有毒有害的化合物，例如分解DDT等2）科學(xué)家還培育出能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬的細菌；3）轉(zhuǎn)基因細菌還可分解泄露的石油，處理工業(yè)廢水3.基因工程與環(huán)境保護降解有毒有害的化合物吸收環(huán)境中的重金屬分解泄露的石油

處理工業(yè)廢水利用轉(zhuǎn)基因細菌：

三、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性閱讀P105資料分析請收集資料分析轉(zhuǎn)基因生物與轉(zhuǎn)基因食品的利與弊利弊1.抗逆，增加作物產(chǎn)量2.減少農(nóng)藥用量，減少環(huán)境污染1.促進致病菌增殖與擴散2.基因污染可能破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性轉(zhuǎn)基因生物1.可能產(chǎn)生過敏原和新毒素轉(zhuǎn)基因食品1.不安全，要__________嚴(yán)格控制2.安全，應(yīng)____________大范圍推廣1.轉(zhuǎn)基因食品的成分沒有改變2.相關(guān)轉(zhuǎn)基因食品毒性分析無影響3.減少爭論，緊抓科學(xué)技術(shù)發(fā)展時機

2001年5月，國務(wù)院公布《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理條例》，對農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物的研究和試驗、生產(chǎn)和加工、經(jīng)營和進出口等作了具體規(guī)定?，F(xiàn)在，我國越來越重視轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品的安全性，并且密切關(guān)注國際上有關(guān)管理法規(guī)的動向。我國的態(tài)度科學(xué)技術(shù)是一把雙刃劍，即可以為人類造福，又可能造成一些負面影響，因此要趨利避害，不能因噎廢食；另外還應(yīng)積極關(guān)注科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和影響。討論：你認為應(yīng)該如何對待轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性問題？謝謝！作用底物作用部位作用結(jié)果限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶DNA聚合酶RNA聚合酶DNA解旋酶DNA水解酶基因工程中的工具酶與其他酶的比較DNA分子DNA分子片段脫氧核苷酸形成粘性末端磷酸二酯鍵DNA分子mRNA分子形成單鏈DNA分子磷酸二酯鍵形成重組DNA分子磷酸二酯鍵形成新的DNA分子核糖核苷酸磷酸二酯鍵堿基對間的氫鍵DNA分子磷酸二酯鍵形成脫氧核苷酸幾種生物育種方法的比較和選擇原理方法優(yōu)點缺點舉例雜交育種基因重組顯純：雜交→自交→選種→自交隱純：雜交→自交→選種①將同一物種不同品種的優(yōu)良性狀集中于同一個體上②操作簡單①育種時間長②局限于同種或親緣關(guān)系較近的個體矮稈抗病小麥誘變育種基因突變物理因素、化學(xué)因素①提高突變率，加快育種進程②大幅度改良某些性狀①盲目性大②有利變異少，需大量處理實驗材料青霉素高產(chǎn)菌株單倍體育種染色體變異花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體植株；再用秋水仙素或低溫處理①明顯地縮短育種年限，加快育種進程②子代均為純合子技術(shù)復(fù)雜快速培育矮稈抗銹病小麥多倍體育種染色體變異秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗器官大，提高產(chǎn)量和營養(yǎng)成分①發(fā)育延遲，結(jié)實率低②一般只適用植物三倍體無子西瓜、八倍體小黑麥基因工程育種基因重組將一種生物的目的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物細胞中①定向改造生物遺傳性狀②打破物種界限①技術(shù)復(fù)雜②生態(tài)安全問題較多轉(zhuǎn)基因抗蟲棉【練習(xí)1】現(xiàn)有兩個小麥品種，一個純種小麥性狀是高桿(D)，抗銹病(T)；另一個純種小麥的性狀是矮桿(d)，易染銹病(t)。兩對基因獨立遺傳。育種專家提出了如圖所示的Ⅰ、Ⅱ兩種育種方法以獲得小麥新品種。(1)要縮短育種年限，應(yīng)選擇的方法_____________，依據(jù)的變異原理_________；另一種方法的育種原理是_____________(2)圖中①和④基因組成分別______和_____。(3)(二)過程中，D和d的分離發(fā)生在_____________________；（三）過程采用的方法稱為____________；（四）過程最常用的化學(xué)藥劑是__________,這種育種方法的優(yōu)點是

_________

。Ⅰ

染色體數(shù)目變異

基因重組DT

ddTT

減數(shù)分裂第一次分裂花藥離體培養(yǎng)

秋水仙素

可以明顯的縮短育種年限幾種生物育種方法的比較和選擇原理方法優(yōu)點缺點舉例雜交育種基因重組顯純：雜交→自交→選種→自交隱純：雜交→自交→選種①將同一物種不同品種的優(yōu)良性狀集中于同一個體上②操作簡單①育種時間長②局限于同種或親緣關(guān)系較近的個體矮稈抗病小麥誘變育種基因突變物理因素、化學(xué)因素①提高突變率，加快育種進程②大幅度