人教版選修三專題一《基因工程》教學(xué)課件(共74張)

1、基因工程專題1煙草據(jù)WTO調(diào)查：2004年全世界因狂犬病致死人數(shù)約5.5萬(wàn)人中國(guó)衛(wèi)生部通報(bào)：2004年月，狂犬病列法定報(bào)告?zhèn)魅静∷劳鰯?shù)之首。發(fā)病死亡率近100% 能產(chǎn)生狂犬病抗體蛋白的轉(zhuǎn)基因每100kg 豬或牛的胰腺中僅可提取45g。1979年，美國(guó)將人的胰島素基因重組到大腸桿菌內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了細(xì)菌生產(chǎn)胰島素，大大降低了生產(chǎn)成本。治療糖尿病特效藥 據(jù)WTO調(diào)查： 2005年全世界約有糖尿病患者1.8億人，我國(guó)約6000萬(wàn)。胰島素思考：轉(zhuǎn)基因技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一種生物的某些性狀在另一種生物中表達(dá)。這些性狀的表達(dá)與我們學(xué)過的基因的什么過程有關(guān)？密碼子在生物界是的！DNA(基因)mRNA 蛋白質(zhì)(性狀)轉(zhuǎn)錄翻譯通

2、用定向基因改造設(shè)想 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”蠶絲？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)想三基因工程的產(chǎn)物什么叫基因工程？ 基因工程，又叫DNA重組技術(shù)。是指按照人們的愿望，在DNA分子水平上進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品?；蚬こ痰母拍罨蚬こ痰母拍頓NA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平人類需要的新生物類型和產(chǎn)品剪切 拼接 導(dǎo)入 表達(dá)早期基礎(chǔ)理論1859年達(dá)爾文提出生物進(jìn)化論科技探索之路基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程1900年孟德爾基因分

3、離定律和自由組合定律的再度提出早期基礎(chǔ)理論科技探索之路基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程1910年摩爾根證明基因在染色體上，并提出基因的連鎖互換定律早期基礎(chǔ)理論科技探索之路基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程 1944年艾弗里證明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)體后期基礎(chǔ)理論科技探索之路基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程 1953年沃森、克里克提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型后期基礎(chǔ)理論科技探索之路基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程1958年梅塞爾松、斯塔爾證明DNA的半保留復(fù)制后期基礎(chǔ)理論科技探索之路基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程1958年克里克等提出中心法則后期基礎(chǔ)理論科技探索之

4、路基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程轉(zhuǎn)錄翻譯DNAmRNA蛋白質(zhì)逆轉(zhuǎn)錄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。后期基礎(chǔ)理論科技探索之路基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程科技探索之路基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程技術(shù)發(fā)明1967年基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn)1970年工具酶的發(fā)現(xiàn)1965年氨基酸測(cè)序和1977年DNA測(cè)序技術(shù)的發(fā)明1972年DNA體外重組的實(shí)現(xiàn)1973年重組DNA表達(dá)實(shí)驗(yàn)的成功1980年第一例轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和1983年第一例轉(zhuǎn)基因 植物問世1988年P(guān)CR技術(shù)的發(fā)明專題一 基因工程(gene engineering)1.1 DNA重組技術(shù)的基本工具溫故

5、知新培育轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的簡(jiǎn)要過程棉花細(xì)胞(不能抗蟲)抗蟲基因轉(zhuǎn)基因抗蟲棉(能抗蟲)蘇云金芽孢桿菌目的基因提取與運(yùn)載體DNA拼接導(dǎo)入剪刀針線運(yùn)載體檢測(cè) 表達(dá)受體細(xì)胞分子手術(shù)刀分子縫合針分子運(yùn)輸車主要來源于原核生物命名：屬名頭字母（大寫）+種名頭2字母 +菌株名（通常省略）+羅馬數(shù)字 一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列， 并在特定的位點(diǎn)切割DNA分子。特異性大多數(shù)限制酶的識(shí)別序列由 個(gè)核苷酸組成少數(shù)的識(shí)別序列由 個(gè)核苷酸組成64、5或8產(chǎn)生黏性末端或平末端種類：現(xiàn)已從300微生物中分離出約4000種限制酶1、識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列2、在特定序列的特定位點(diǎn)上切割DNA 斷開兩個(gè)核苷

6、酸之間的磷酸二酯鍵。一、基因工程的基本工具1、限制（性核酸內(nèi)切）酶12345脫氧核苷酸的結(jié)構(gòu) G1234512345 A3,5-磷酸二酯鍵3端5端3端5端磷酸二酯鍵35仔細(xì)觀察各限制酶 識(shí)別的特定序列有何 特點(diǎn)？限制酶的識(shí)別序列限制酶所識(shí)別的序列的特點(diǎn)是：呈現(xiàn)堿基互補(bǔ)對(duì)稱，無論是6個(gè)堿基還是4個(gè)堿基，都可以找到一條中心軸線，中軸線兩側(cè)的雙鏈DNA上的堿基是反向?qū)ΨQ重復(fù)排列的 ，稱為回文序列中軸線在G與A之間切割大腸桿菌的一種限制酶(EcoR)只能識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間切開。EcoRI限制酶的作用黏性末端黏性末端EcoRI限制酶的切割 被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個(gè)伸

7、出的核苷酸，他們之間正好互補(bǔ)配對(duì)，這樣的切口叫黏性末端。SmaI只能識(shí)別CCCGGG序列，并在C和G之間切開。中軸線SmaI限制酶的作用在G與C之間切割平末端平末端SmaI限制酶的切割當(dāng)限制酶從識(shí)別序列的中心軸線處切開時(shí)，切開的DNA兩條單鏈的切口，是平整的，這樣的切口叫平末端。CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 目的基因黏性末端練習(xí)使用EcoRI剪切目的基因模型構(gòu)建3為什么限制酶主要是在原核生物

8、中提取的？你能推測(cè)限制酶存在于原核生物中的作用是是什么嗎？要想獲得某個(gè)特定性狀的目的基因必須要用限制酶切幾個(gè)切口？可產(chǎn)生幾個(gè)黏性(平)末端？ 要切兩個(gè)切口，產(chǎn)生四個(gè)黏性(平)末端。如果把兩種來源不同的DNA用同種限制酶來切割，會(huì)怎樣？ 會(huì)產(chǎn)生相同的黏性(平)末端如果把具有相同黏性(平)末端的DNA連接起來，又會(huì)怎樣呢？得到重組DNA尋根問底2.分子縫合針 -DNA連接酶E.coli DNA連接酶T4 DNA連接酶只作用于 末端主要作用于 末端，還可作用于 末端DNA片段形成磷酸二酯鍵黏性平黏性通過形成新的磷酸二酯鍵，而將兩條DNA的“扶手縫隙”連接起來，形成重組DNA把切下來的DNA片段拼接成

9、新的DNA，即將脫氧核糖和磷酸連接起來催化形成磷酸二酯鍵DNA連接酶的作用兩DNA片段要具有互補(bǔ)的黏性末端才能拼起來DNA連接酶的縫合作用可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，注意：DNA連接酶可連接雙鏈DNA中的DNA單鏈缺口，但不能連接單鏈DNA！DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？T4 DNA連接酶還可把平末端之間的縫隙“縫合”起來，但效率較低DNA連接酶的縫合作用尋根問底DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎?為什么?1)只能將單個(gè)核苷酸連接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯鍵形成磷酸二酯鍵1)在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵2)以一條DNA鏈為模板，將單個(gè)核苷酸通過磷酸二酯鍵連接成一條

10、互補(bǔ)的DNA鏈2)將DNA雙鏈上的兩個(gè)缺口同時(shí)連接起來，不需要模板載體的作用載體的必要條件載體的種類閱讀課本第6頁(yè)“分子運(yùn)輸車”運(yùn)載體的相關(guān)內(nèi)容，填寫下表自主學(xué)習(xí)1）能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存。2）具多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接。3）具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行鑒定和選擇。4）必須是安全的 ，對(duì)受體細(xì)胞無害。5）載體DNA 分子應(yīng)大小適中，以便于提取和操作1）作為運(yùn)載工具，將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中2）在受體細(xì)胞內(nèi)對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制細(xì)菌的質(zhì)粒病毒：噬菌體衍生物、動(dòng)植物病毒等。 3.分子運(yùn)輸車 -載體將外源基因送入受體細(xì)胞 具有特殊的標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選；質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒存

11、在于細(xì)菌及酵母菌等微生物中，核DNA以外能自我復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子對(duì)受體細(xì)胞無害具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因插入其中；能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存；載體能對(duì)受體細(xì)胞有害嗎？載體怎樣才能具有能連接不同目的基因的潛能呢？目的基因怎樣才能在受體細(xì)胞分裂時(shí)不被丟失從而穩(wěn)定地存在于子細(xì)胞內(nèi)， 同時(shí)獲得更多所需要的產(chǎn)品呢？目的基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞，你如何察覺？為什么限制酶不剪切細(xì)菌本身的DNA？ 通過長(zhǎng)期的進(jìn)化，細(xì)菌中含有某種限制酶的細(xì)胞，其DNA分子中或者不具備這種限制酶的識(shí)別切割序列，或者通過甲基化酶將甲基轉(zhuǎn)移到所識(shí)別序列的堿基上，使限制酶不能將其切開。這樣，盡管細(xì)菌中含有某種限制酶也不

12、會(huì)使自身的DNA被切斷，并且可以防止外源DNA的入侵。 DNA連接酶有連接單鏈DNA的本領(lǐng)嗎？ 迄今為止，所發(fā)現(xiàn)的DNA連接酶都不具有連接單鏈DNA的能力，現(xiàn)在還不清楚原因，也許將來會(huì)發(fā)現(xiàn)可以連接單鏈DNA的酶。天然的DNA分子可以直接用做基因工程載體嗎？為什么？ 不是的。實(shí)際上自然存在的質(zhì)粒DNA分子并不完全具備所需的4個(gè)條件，都要進(jìn)行人工改造后才能用于基因工程操作。思考與探究 P7基因工程三工具分子手術(shù)刀限制（性內(nèi)切）酶分子縫合針DNA連接酶分子運(yùn)輸車質(zhì)粒、病毒等基因工程的原理小結(jié)基因的“剪刀”基因的“針線”基因的運(yùn)載體EcoRSma粘質(zhì)沙雷氏桿菌（Serratia marcesens）大腸桿菌（Escherichia coli R）流感嗜血桿菌的d菌株( Haemophilus influenzae d ) 先后分離到3種限制酶，則分別命名為：Hind、Hind 、Hind 如限制酶EcoRI只能識(shí)別GAATTC的序列，并在G和A