基因工程及其應(yīng)用

能發(fā)光的水母請(qǐng)您欣賞能否讓熱帶魚也能發(fā)光?設(shè)想不能發(fā)光的熱帶斑馬魚請(qǐng)您欣賞請(qǐng)您欣賞超級(jí)小鼠與超級(jí)魚能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌請(qǐng)您欣賞基因“嫁接”基因工程及其應(yīng)用TTTTAGCCGGAA什么叫基因工程?基因工程的基本操作步驟有哪些?歸納出科學(xué)家實(shí)施基因工程的總體思路閱讀教材P102，解決以下問題：能力體現(xiàn)

又稱基因拼接技術(shù),或重組DNA技術(shù)。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(xì)胞里，定向的改造生物的遺傳性狀。

基因工程(geneengineering)原理：操作水平：結(jié)果：基因重組DNA分子水平定向地改造生物的遺傳性狀，獲得人類所需要的品種。

基因工程(geneengineering)培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的簡(jiǎn)要過程：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)載體一基因工程的原理二基因操作的工具1.基因的“剪刀”——限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別特定核苷酸序列，切割特定DNA切點(diǎn)，具特異性。并裂解磷酸二酯鍵。例：大腸桿菌的一種限制酶（EcoRⅠ）能識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間切開如:EcoRI1、該限制酶只能識(shí)別GAATTC的序列，說明了限制酶具有的特性是

。2、EcoRI限制酶識(shí)別了GAATTC的序列后，將會(huì)發(fā)生什么樣的變化？積極思考專一性1.基因的剪刀—限制性內(nèi)切酶基因操作(geneengineering)的工具思考1.用什么工具從DNA分子上“剪切”下所需的基因？答：基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶（簡(jiǎn)稱限制酶）2.這種工具有什么特點(diǎn)？答：特異性，即識(shí)別特定核苷酸序列，切割特定切點(diǎn)。思考3.限制酶主要存在什么生物中？它的存在有何意義？答：主要存在于微生物中；限制酶可切斷外來的DNA分子，對(duì)微生物有保護(hù)作用。思考黏性末端黏性末端思考被同一種限制酶切斷的幾個(gè)DNA是否具有相同的黏性末端？模型構(gòu)建1CTTCATGAATTCCCTAA

GAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG練習(xí)使用EcoRI剪切目的基因CTTCATGAATTCCCTAA

GAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG

目的基因黏性末端一基因工程的原理二基因操作的工具2.基因的“針線”——

DNA連接酶連接酶的作用將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來，使之成為一個(gè)完整的DNA分子。一基因工程的原理二基因操作的工具2.基因的“針線”——

DNA連接酶連接酶的作用將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來，使之成為一個(gè)完整的DNA分子。連接的部位生成磷酸二酯鍵模型構(gòu)建2使用DNA連接酶制作重組DNA分子甲片段CTTCATGAATTCCCTAA

GAAGTACTTAAGGGATT乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG

重組DNA分子RecombinantDNAGGCATCTTAAAATTCCGTAG思考如何讓不同來源的兩個(gè)DNA分子重新組合？答：用同一種限制酶切割兩個(gè)DNA，然后讓兩者的黏性末端結(jié)合起來。再用DNA連接酶將兩DNA末端的縫隙“縫合”。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目的基因(如人的胰島素基因)怎樣才能導(dǎo)入受體細(xì)胞(如大腸桿菌細(xì)胞)？3.基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體

(carrying)常用的運(yùn)載體(carrying)有兩類：

1）細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)的質(zhì)粒(plasmid)2）噬菌體(bacteriophages)

或某些動(dòng)植物病毒(virus)基因操作(geneengineering)的工具作用將外源基因送入受體細(xì)胞。大腸桿菌的質(zhì)粒

(plasmid)：運(yùn)載體(carrying)應(yīng)該具有什么特點(diǎn)呢?？基因操作(geneengineering)的工具運(yùn)載體(carrying)1能夠在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定保存；２具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)以便與外源基因相連；３具有標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選．一基因工程的原理二基因操作的工具CTTAAGGCAATT例：EcoRI

酶切位點(diǎn)基因工程過程示意圖基因工程過程示意圖①①從細(xì)胞中分離出DNA基因工程過程示意圖①②①從細(xì)胞中分離出DNA②限制酶截取DNA片斷基因工程過程示意圖①②③①從細(xì)胞中分離出DNA②限制酶截取DNA片斷③分離大腸桿菌中的質(zhì)?；蚬こ踢^程示意圖①②③④①從細(xì)胞中分離出DNA②限制酶截取DNA片斷③分離大腸桿菌中的質(zhì)粒④DNA重組基因工程過程示意圖①②③④⑤①從細(xì)胞中分離出DNA②限制酶截取DNA片斷③分離大腸桿菌中的質(zhì)粒④DNA重組⑤用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌基因工程過程示意圖①②③④⑤⑥①從細(xì)胞中分離出DNA②限制酶截取DNA片斷③分離大腸桿菌中的質(zhì)粒④DNA重組⑤用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌⑥培養(yǎng)大腸桿菌克隆大量基因基因操作的基本步驟基因工程(geneengineering)的“四步曲”提取目的基因1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目的基因的檢測(cè)和表達(dá)412基因工程的操作工具1.基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶2.基因的針線——ＤＮＡ連接酶

3.基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體

基因工程的操作步驟1.目的基因的提取2.目的基因與運(yùn)載體結(jié)合3.目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4.目的基因的檢測(cè)與表達(dá)基因工程(geneengineering)的原理小結(jié)基因工程技術(shù)在培育抗旱植物用于發(fā)展沙漠農(nóng)業(yè)和改造沙漠方面顯示了良好的前景,荷蘭一家公司將大腸桿菌中的海藻糖合成酶基因?qū)胫参?如甜菜、馬鈴薯等)中并獲得有效表達(dá)，使“工程植物”增強(qiáng)了耐旱性、耐寒性的基本操作步驟是：①②③④（2）基因表達(dá)的含義是：

（3）寫出酶基因工程在植物體內(nèi)的表達(dá)過程：

（4）基因工程操作中的工具是：

海藻糖合成酶基因的獲取目的基因與運(yùn)載體結(jié)合將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的表達(dá)和檢測(cè)基因通過轉(zhuǎn)錄、翻譯合成蛋白質(zhì)，體現(xiàn)出相應(yīng)的性狀酶基因mRNA海藻糖合成酶轉(zhuǎn)錄翻譯四、基因工程的應(yīng)用一、基因工程與作物育種生長(zhǎng)快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國)乳汁中含有人生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物和具有抗逆性的作物新品種。2、基因工程與藥物研制我國生產(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)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。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%!3、環(huán)境保護(hù)

基因工程做成的“超級(jí)細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。通常一種細(xì)菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級(jí)細(xì)菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)。

利用基因工程培育的“指示生物”能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物。

轉(zhuǎn)基因食品

安全嗎?課究探后課題：利用網(wǎng)絡(luò)資源并結(jié)合教材中的資料分析,就“轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性”以小論文的形式發(fā)表個(gè)人見解。

exercise

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③②④①B.②④①

③C.④①

②③D.③④①

②小試身手⒈要使目的基因與對(duì)應(yīng)的載體重組，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．②③A基因工程技術(shù)中的目的基因主要來源于A.自然界現(xiàn)存在生物體內(nèi)的基因

B.自然突變產(chǎn)生的新基因

C.人工誘變產(chǎn)生的新基因

D.科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室中人工合成的基因A下列關(guān)于基因工程的敘述中,正確的是:A.限制酶只用于提取目的基因

B.細(xì)菌體內(nèi)的環(huán)狀DNA均可作運(yùn)載體

C.DNA連接酶可用于目的基因和運(yùn)載體的連接

D.重組DNA分子一旦進(jìn)入受體細(xì)胞,基因工程則完成.以下說法正確的是:A.目的基因是指重組DNA

B.一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列

C.DNA重組所用的工具酶是限制酶、連接酶和運(yùn)載體

D.只要受體細(xì)胞中含有目的基因，目的基因就一定能夠成功表達(dá)

CBA.常用相同的限制性核酸內(nèi)切酶處理目的基因和質(zhì)粒

B.DNA連接酶和RNA聚合酶是構(gòu)建重組質(zhì)粒必需的工具酶

C.可用抗生素的培養(yǎng)基檢測(cè)大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒

D.導(dǎo)入大腸桿菌的目的基因不一定能成功表達(dá).（2006年.四川）用基因工程技術(shù)可使大腸桿菌合成人的蛋白質(zhì)。下列說法不正確的是B切取牛的生長(zhǎng)激素或人的生長(zhǎng)激素基因,用顯微注射技術(shù)將它們分別注入小鼠的受精卵中,從而獲得了”超級(jí)鼠”,次項(xiàng)技術(shù)遵循的原理是A.基因突變DNARNA蛋白質(zhì)B.基因工程RNADNA蛋白質(zhì)C.細(xì)胞工程DNARNA蛋白質(zhì)D.基因工程DNA