基因工程及其應(yīng)用課件

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：即。通俗的說(shuō)，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，地改造生物的。原理：操作水平：結(jié)果：一、基因工程基因重組DNA分子水平定向地改造生物的遺傳性狀，獲得人類(lèi)所需要的品種。基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)定向遺傳性狀基因工程及其應(yīng)用培育轉(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)例展示基因工程及其應(yīng)用培育轉(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胰島素基因與運(yùn)載體DNA連接3.THREE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)載體基因工程及其應(yīng)用1、基因的“剪刀”—限制性核酸內(nèi)切酶

專(zhuān)一性：識(shí)別特定核苷酸序列，在特定的切點(diǎn)切DNA，具特異性。作用于：磷酸二酯鍵，結(jié)果：產(chǎn)生兩個(gè)黏性末端。二、基因操作的工具基因工程及其應(yīng)用CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG練習(xí)使用EcoRI剪切目的基因CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG

目的基因黏性末端基因工程及其應(yīng)用2.分子針線—DNA連接酶(DNAlinking-enzyme)積極思考DNA連接酶連接的是兩個(gè)脫氧核苷酸(deoxyribonucleotide)分子的什么部位？基因操作(geneengineering)的工具基因工程及其應(yīng)用（2006.臺(tái)州質(zhì)檢）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；②④

B.①②；③④

C.①④；②③

D.以上都不對(duì)A基因工程及其應(yīng)用使用DNA連接酶制作重組DNA分子甲片段CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATT乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG

重組DNA分子RecombinantDNAGGCATCTTAAAATTCCGTAG基因工程及其應(yīng)用DNA連接酶的作用是：A.子鏈和母鏈之間形成氫鍵

B.黏性末端之間形成氫鍵

C.兩個(gè)DNA末端間的縫隙連接

D.A、B、C都對(duì)C基因工程及其應(yīng)用3、基因的運(yùn)載體（2）條件①能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存②具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接③具有標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選如抗菌素的抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應(yīng)的基因等。、（3）常用的運(yùn)載體：質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)、植物病毒等（1）運(yùn)載體的概念基因工程及其應(yīng)用

標(biāo)記基因，便于進(jìn)行檢測(cè)。

其中質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌和酵母菌等生物中,是細(xì)胞染色體外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子.

（4）它們的共同特點(diǎn)是都有侵染或進(jìn)入宿主細(xì)胞的能力基因工程及其應(yīng)用從細(xì)胞中分離出DNA從大腸桿菌中提取質(zhì)粒限制酶提取目的基因限制酶目的基因與運(yùn)載體結(jié)合DNA連接酶目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的表達(dá)與檢測(cè)三、基因工程操作的基本步驟基因工程及其應(yīng)用第一步：獲取目的基因三、基因工程基本步驟1、直接分離基因——鳥(niǎo)槍法

該法最大的缺點(diǎn)是帶有很大的盲目性，工作量大，成功率低。且不能將真核生物的基因轉(zhuǎn)移到原核生物中去。基因工程及其應(yīng)用有兩種方法：

①逆轉(zhuǎn)錄法：以信使RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下利用脫氧核苷酸合成DNA(基因)。

②化學(xué)合成法：根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸順序推算出信使RNA核糖核苷酸順序，再據(jù)此推算出基因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。⑵人工合成基因法基因工程及其應(yīng)用第二步：目的基因與運(yùn)載體結(jié)合注意：要用同一種限制酶切取目的基因和運(yùn)載體，并用DNA連接酶連接。基因工程及其應(yīng)用基因的針線：DNA連接酶

G

AA

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G用同種限制酶切割基因工程及其應(yīng)用第三步：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞1、常用的受體細(xì)胞：大腸桿菌、枯草桿菌、酵母菌、動(dòng)植物細(xì)胞等2、常用微生物作受體細(xì)胞的原因：微生物增殖快、代謝快、目的產(chǎn)物多基因工程及其應(yīng)用

(1)檢測(cè)的意義：鑒別目的基因是否真正導(dǎo)入受體細(xì)胞。

(2)檢測(cè)方法：大腸桿菌質(zhì)粒具有抗青霉素基因（標(biāo)記基因），只要檢測(cè)受體細(xì)胞具有抗青霉素的能力，就說(shuō)明導(dǎo)入了目的基因。

(3)目的基因的表達(dá)：受體細(xì)胞表現(xiàn)出特定性狀，說(shuō)明目的基因?qū)牒屯瓿杀磉_(dá)過(guò)程。目的基因的檢測(cè)和表達(dá)第四步:基因工程及其應(yīng)用⒈要使目的基因與對(duì)應(yīng)的運(yùn)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．②③2.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積極思維:基因工程及其應(yīng)用四、基因工程的應(yīng)用1、基因工程與作物育種基因工程及其應(yīng)用蘇云金桿菌基因工程及其應(yīng)用轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚(yú)抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)基因耐貯藏番茄（左）和普通番茄（右）不會(huì)引起過(guò)敏的轉(zhuǎn)基因大豆基因工程及其應(yīng)用基因工程及其應(yīng)用生長(zhǎng)快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(yú)(中國(guó))乳汁中含有人生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)基因工程及其應(yīng)用中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)獲得的轉(zhuǎn)基因克隆奶牛導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠基因工程及其應(yīng)用2、基因工程與藥物研制我國(guó)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(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?；蚬こ碳捌鋺?yīng)用胰島素從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，100Kg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30%-50%!基因工程及其應(yīng)用

干擾素治療病毒感染簡(jiǎn)直是“萬(wàn)能靈藥”！過(guò)去從人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍貴”程度自不用多說(shuō)。

人造血液、白細(xì)胞介素、乙肝疫苗等通過(guò)基因工程實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，均為解除人類(lèi)的病苦，提高人類(lèi)的健康水平發(fā)揮了重大的作用。人造血液及其生產(chǎn)基因工程及其應(yīng)用乙肝疫苗我國(guó)生產(chǎn)的部分基因工程藥物和疫苗我國(guó)生產(chǎn)的部分胰島素產(chǎn)品基因工程及其應(yīng)用拓展題：1.人與細(xì)菌是差異非常大的兩種生物，為什么通過(guò)基因重組后，細(xì)菌能夠合成人體的某些蛋白質(zhì)呢？這是因?yàn)榛蛩缴希撕图?xì)菌的遺傳機(jī)制一致：1.遺傳物質(zhì)都是DNA2.共同使用一套密碼子3.都遵循中心法則基因工程及其應(yīng)用四、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、環(huán)境保護(hù)：實(shí)例：抗蟲(chóng)植物、耐鹽堿棉花、轉(zhuǎn)基因奶牛、超級(jí)綿羊等。培養(yǎng)抗蟲(chóng)植物的意義：成本低、污染少胰島素、干擾素、白細(xì)胞介素等凈化石油的超級(jí)細(xì)菌基因工程及其應(yīng)用從細(xì)胞中分離出DNA從大腸桿菌中提取質(zhì)粒限制酶提取目的基因限制酶目的基因與運(yùn)載體結(jié)合DNA連接酶目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的表達(dá)與檢測(cè)三、基因工程操作的基本步驟基因工程及其應(yīng)用3．質(zhì)粒是基因工程中最常用的載體，它存在于許多細(xì)菌體內(nèi)。某細(xì)菌質(zhì)粒上的標(biāo)記基因如右圖所示，通過(guò)標(biāo)記基因可以推知外源基因(目的基因)是否轉(zhuǎn)移成功。外源基因插入的位置不同，細(xì)菌在培養(yǎng)基上生長(zhǎng)情況也不同，右圖示外源基因在質(zhì)粒中可插入的位置有a、b、c點(diǎn)。某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)其插入的位點(diǎn)進(jìn)行分析，其中分析正確的是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)推論在含青霉素培養(yǎng)基上生長(zhǎng)情況在含四環(huán)素培養(yǎng)基上生長(zhǎng)情況目的基因插入的位置A能生長(zhǎng)能生長(zhǎng)aB不能生長(zhǎng)能生長(zhǎng)bC能生長(zhǎng)不能生長(zhǎng)CD不能生長(zhǎng)不能生長(zhǎng)CB

基因工程及其應(yīng)用2．(2010·江蘇生物，27)下表中列出了幾種限制酶識(shí)別序列及其切割位點(diǎn)，圖1、圖2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：限制酶BamHⅠHindⅢEcoRⅠSmaⅠ識(shí)別序列及切割位點(diǎn)G↓GATCCCCTAG↑GA↓AGCTTTTCGA↑AG↓AATTCCTTAA↑GCCC↓GGGGGG↑CCC基因工程及其應(yīng)用(1)一個(gè)圖1所示的質(zhì)粒分子經(jīng)SmaⅠ切割前后，分別含有________個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。(3)用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用SmaⅠ切割，原因是________________________________________。(4)與只使用EcoRⅠ相比較，使用BmaHⅠ和HindⅢ兩種限制酶同時(shí)處理質(zhì)粒、外源DNA的優(yōu)點(diǎn)在于可以防止___________________________________________0、2SmaⅠ會(huì)破壞質(zhì)粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因質(zhì)粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化基因工程及其應(yīng)用(5)為了獲取重組質(zhì)粒，將切割后的質(zhì)粒與目的基因片段混合，并加入________________酶。(6)重組質(zhì)粒中抗生素抗性基因的作用是為了_____________

。(7)為了從cDNA文庫(kù)中分離獲取蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，將重組質(zhì)粒導(dǎo)入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體，然后在__________________的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，以完成目的基因表達(dá)的初步檢測(cè)。DNA連接鑒別和篩選含有目的基因的細(xì)胞

蔗糖為唯一含碳營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)基因工程及其應(yīng)用解析：本題綜合考查基因工程的過(guò)程及應(yīng)用。(1)質(zhì)粒是雙鏈環(huán)狀DNA分子，在SmaⅠ切割前沒(méi)有游離的磷酸基團(tuán)，SmaⅠ作用于兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵，切割產(chǎn)生的DNA片段末端是平末端，因而質(zhì)粒經(jīng)切割后含有2個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。(3)據(jù)圖1可知，SmaⅠ切割的位點(diǎn)在抗生素抗性基因之中，抗生素抗性基因是標(biāo)記基因，應(yīng)盡量避免破壞，據(jù)圖2可知SmaⅠ切割的位點(diǎn)在目的基因之中，破壞了目的基因，所以不能使用SmaⅠ切割。

(4)用同種限制酶切割后的質(zhì)粒和目的基因，在基因表達(dá)載體構(gòu)建時(shí)，常形成三種連