蘇教版高中生物選修三11《基因工程概述》課件

第一節(jié)基因工程概述第一節(jié)基因工程概述能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮？能否讓細菌“吐出”蠶絲？能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？經(jīng)過多年的努力，科學(xué)家于20世紀70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術(shù)——基因工程。能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮？能否讓細菌“吐出”蠶1、說出基因工程的概念；2、簡述基因工程的誕生歷程；3、說出DNA重組技術(shù)所需的三種基因工具的作用；4、簡述基因工程基本操作程序的步驟。1、說出基因工程的概念；一、基因工程的概念

基因工程又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。該技術(shù)是在生物體外，通過對DNA分子進行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細胞內(nèi)進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內(nèi)表達，產(chǎn)生出人類所需要的基因產(chǎn)物。一、基因工程的概念基因工程又叫基因拼接技術(shù)或DNA重基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程結(jié)果基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平人類需要的基因產(chǎn)物剪切→拼接→導(dǎo)入→表達基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程結(jié)果基因拼接技理論基礎(chǔ)DNA是遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的確立遺傳信息傳遞方式(中心法則)的認定技術(shù)保障基因工程工具的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用

限制性核酸內(nèi)切酶

DNA連接酶基因載體(如質(zhì)粒)二、基因工程的誕生和發(fā)展理論基礎(chǔ)DNA是遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)技術(shù)保障基因工程工具提取抗蟲基因棉花細胞蘇云金芽孢桿菌(有抗蟲特征)

普通棉花(無抗蟲特征)與運載體DNA拼接，導(dǎo)入(含抗蟲基因)

棉花植株(有抗蟲特征)基因工程培育抗蟲棉的簡要過程提取抗蟲基因棉花細胞蘇云金芽孢桿菌(有抗蟲特征)普通棉花如何將蘇云金芽孢桿菌細胞內(nèi)的抗蟲基因從它的DNA分子中切割下來？如何將切下來的抗蟲基因與運載體DNA連接起來？如何將重組的DNA運送到棉花細胞？需要切割DNA的工具（分子手術(shù)刀）需要連接DNA片斷的工具

（分子縫合針）需要基因轉(zhuǎn)移的工具（分子運輸車）

——限制性核酸內(nèi)切酶——DNA連接酶——基因載體工具酶思考如何將蘇云金芽孢桿菌細胞內(nèi)的抗蟲基因從它的DNA分子中切割下1、限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱限制酶）能夠識別和切割DNA分子內(nèi)一小段特殊核苷酸序列的酶。含義：主要從原核生物中分離得到來源：磷酸與脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵

作用部位：有專一性。即一種限制酶只能識別一種特定核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。作用特點：產(chǎn)生黏性未端

作用結(jié)果：三、基因工程的工具1、限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱限制酶）能夠識別和切割DNA分子EcoRIAAGTTCCTTAAGCTTAAGGAATTC識別GAATTC序列，并在G和A之間切開限制酶在切斷DNA時，可在切口處帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間堿基正好互補配對，因此稱這些片斷為黏性末端。EcoRIAAGTTCCTTAAGCTTAAGGAATTC識AATTGCCTTAAG3’5’3’3’5’5’5’3’AATTGCCTTAAG3’5’3’3’5’5’5’3’要想獲得某個特定性狀的基因必須用限制性核酸內(nèi)切酶切幾個切口？可產(chǎn)生幾個黏性末端？切兩個切口，產(chǎn)生四個黏性末端。如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，會怎樣呢？會產(chǎn)生相同的黏性末端。思考要想獲得某個特定性狀的基因必須用限制性核酸內(nèi)切酶切幾個切口？CGGCCGTATAATATGCGCGCTAATCGTATAATATGCTATAEcoRIEcoRICGGCCGTTAAAATTGCGCGCTAATCGTTAAAATTGCTATACGGCCGTTAAAATTGCTATACGGCCGTATAATATGCGCGCTAATCGTATA2、DNA連接酶兩條鏈的骨架部分，形成磷酸二酯鍵

連接部位：具有相同黏性末端的兩個DNA片段連接起來，形成重組DNA分子。結(jié)果：CGGCCGTTAAAATTGCTATA2、DNA連接酶兩條鏈的骨架部分，形成磷酸二酯鍵連接部位：

用DNA連接酶連接兩個相同的黏性未端要形成幾個磷酸二酯鍵？2個

用限制酶切一個特定基因要切斷幾個磷酸二酯鍵？4個外源基因（如抗蟲基因）怎樣才能運送到受體細胞（如棉花細胞）？需要“分子運輸車”——基因進入受體細胞的載體思考用DNA連接酶連接兩個相同的黏性未端要形成幾2個用限制3、基因載體（運載體）

作為運載工具，將外源基因送入受體細胞。作用：條件：⑴能在宿主細胞內(nèi)自我復(fù)制并穩(wěn)定地保存⑵有一個或多個限制酶切點，可使外源基因插入其中⑶具有某些遺傳標記基因，以便進行篩選⑷對受體細胞無害

質(zhì)粒（最常用）、噬菌體和某些動植物病毒種類：3、基因載體（運載體）作為運載工具，將外源基因送入受體細胞假如外源基因?qū)胧荏w細胞后不能復(fù)制會怎樣？作為載體如果沒有限制酶切割位點將怎樣？外源基因是否進入受體細胞，你如何去察覺？如果載體對受體細胞有害將怎樣？會在細胞增殖中丟失

外源的基因不可能插入

如果載體上有遺傳標記基因，就可通過標記基因的表達來檢測。

將影響受體細胞新陳代謝，進而使轉(zhuǎn)入的外源基因也可能無法表達。思考假如外源基因?qū)胧荏w細胞后不能復(fù)制會怎樣？會在細胞增殖中丟失四、基因工程的一般過程與技術(shù)獲取目的基因形成重組DNA分子將重組DNA分子導(dǎo)入受體細胞篩選含有目的基因的受體細胞目的基因的表達四、基因工程的一般過程與技術(shù)獲取目的基因取出DNA用限制酶切斷DNA目前被較廣泛提取使用目的基因有：蘇云金桿菌抗蟲基因、人胰島素基因、人干擾素基因、種子貯藏蛋白基因、植物抗病基因等。獲取目的基因的方法1、直接分離基因取出DNA用限制酶切斷DNA目前被較廣泛提取使用目的基因有：2、人工基因合成法直接合成法：已知某基因的序列的前提下,可以用化學(xué)方法合成或用PCR技術(shù)擴增大量獲取目的因.(如胰島素基因)

想一想:還有其他的方法可以合成目的基因嗎?DNA合成儀PCR擴增儀2、人工基因合成法直接合成法：已知某基因的序列的前提下,可目的基因與運載體結(jié)合-----形成重組DNA提取質(zhì)粒并用限制酶切割用連接酶將目的基因和質(zhì)粒連接用限制酶切割目的基因和用相同的限制酶切割質(zhì)粒使之出現(xiàn)一個切口，將目的基因插入切口處，讓目的基因的黏性末端與切口上的黏性末端互補配對后，在DNA連接酶的作用下連接形成重組DNA分子目的基因與運載體結(jié)合-----形成重組DNA提取質(zhì)粒并用限制將重組DNA導(dǎo)入受體細胞并擴增將目的基因?qū)胧荏w細胞將受體細胞進行擴增基因工程中常用的受體細胞有大腸桿菌、枯草桿菌、酵母菌和動植物細胞等。如用質(zhì)粒作運載體,則選大腸桿菌為受體細胞導(dǎo)入受體細胞常用的方法是借鑒細菌或者病毒侵染細胞的途徑。通常還要對一些受體細胞進行增大通透性的處理。將重組DNA導(dǎo)入受體細胞并擴增將目的基因?qū)胧荏w細胞將受體細篩選含有目的基因的受體細胞受體細胞是否具運載體特有的“標記基因”所控制的性狀檢測依據(jù)：

前三步的處理十分繁鎖，為保證目的基因得到有效利用，通常用大量的受體細胞來接受不多的目的基因。這樣，處理的受體細胞中真正攝入了目的基因的很少，必須將它從中檢測出來。篩選含有目的基因的受體細胞受體細胞是否具運載體特有的“目的基因的表達是否有目的基因表達的產(chǎn)物表達的依據(jù)：外源基因在受體細胞內(nèi)表達的理論基礎(chǔ)，基因是控制生物性狀的基本單位，生物界共用一套遺傳密碼，遺傳信息的傳遞都遵循中心法則的信息流動方向。目的基因的表達是否有目的基因表達的產(chǎn)物表達的依據(jù)：外1、科學(xué)家們經(jīng)過多年努力，創(chuàng)立了一種新興生物技術(shù)——基因工程，實施該工程的最終目的是（）A.定向提取生物體的DNA分子B.定向地對DNA分子進行“剪切”C.在生物體外對DNA分子進行改造D.定向地改造生物的遺傳性狀D1、科學(xué)家們經(jīng)過多年努力，創(chuàng)立了一種新興生物技術(shù)——基因工程2、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載體C.載體必須具備的條件之一是：具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接D.基因控制的性狀都能在后代表現(xiàn)出來C2、以下說法正確的是（）C3、人們常選用的細菌質(zhì)粒分子往往帶有一個抗菌素抗性基因，該抗性基因的主要作用是（）A.提高受體細胞在自然環(huán)境中的耐藥性B.有利于對目的基因是否導(dǎo)入受體細胞進行檢測C.增加質(zhì)粒分子的分子量D.便于與外源基因連接B3、人們常選用的細菌質(zhì)粒分子往往帶有一個抗菌素抗性基因，該抗4、下列哪項不是基因工程中經(jīng)常使用的用來運載目的基因的載