基因工程及其應用課件教材

最新款的摩托車你想過嗎?誰能告訴我這是ＷＨＡＴ？誰能告訴我這是ＷＨＡＴ？基因工程及其應用第2節(jié)基因工程：即。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，地改造生物的。原理：操作水平：結果：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，獲得人類所需要的品種。基因拼接技術或DNA重組技術定向遺傳性狀二、基因操作的工具1、基因工程的指“限制性核酸內切酶

”主要存在于微生物一種限切酶只能識別一種特定的核苷酸序列,并在特定切點切割DNA分子已發(fā)現的有200多種種類:來源:特點:“”作用于：磷酸二酯鍵識別特定序列在特定部位切割限制性內切酶（EcoRⅠ）作用過程點擊播放

被同一種限制酶切斷的幾個DNA是否具有相同的黏性末端？思考:形成的黏性末端不同不同的限制酶呢？具有模型構建1CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG練習使用EcoRI

剪切目的基因CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG

目的基因黏性末端（2006.臺州質檢）下列是由限制酶切割形成的DNA片段，能用相應DNA連接酶將它們恢復連接的組合是①…CTGCA…G②…G…CTTAA③

G…ACGTC…④

AATTC…G…A.①③；②④

B.①②；③④

C.①④；②③

D.以上都不對A2、基因工程的指“DNA連接酶”“”作用：將互補配對的兩個粘性末端連接起來，使之成為一個完整的DNA分子種類E.coliDNA連接酶T4DNA連接酶DNA連接酶的作用過程點擊播放

DNA連接酶的作用位點是：相鄰的兩個脫氧核苷酸的切口。即生成：磷酸二酯鍵。模型構建2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RecombinantDNAGGCATCTTAAAATTCCGTAGDNA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DNA末端間的縫隙連接

D.A、B、C都對C核心要點突破要點一酶工具作用的比較1．限制酶與DNA連接酶的區(qū)別2．DNA連接酶與DNA聚合酶的比較比較項目DNA連接酶DNA聚合酶不同點作用對象連接DNA片段連接游離的脫氧核苷酸作用條件不需要模板需要模板相同點作用部位連接不同脫氧核苷酸之間的磷酸和脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵例1

下列關于限制酶的說法正確的是(

)A．限制酶廣泛存在于各種生物中，但微生物中很少B．一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列C．不同的限制酶切割DNA后都會形成黏性末端D．限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氫鍵【思路點撥】從限制酶的來源、作用部位及特性入手分析?！緡L試解答】

B3、基因的運載體（2）條件①能夠在宿主細胞中復制并穩(wěn)定地保存②具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接③具有標記基因，便于進行篩選（3）常用的運載體：質粒、噬菌體和動、植物病毒等（1）運載體的概念運載外源DNA進入受體細胞的運輸工具

標記基因，便于進行檢測。

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

（4）它們的共同特點是都有侵染或進入宿主細胞的能力思考感悟1．運載體和載體相同嗎？【提示】不同。①運載體是將外源基因導入受體細胞的運輸工具。②載體是位于細胞膜上的載體蛋白質，與物質進出細胞有關。第一步：第二步：獲取目的基因目的基因與運載體結合注意：要用同一種限制酶切取目的基因和運載體，并用DNA連接酶連接。三、基因工程基本步驟1.目的基因:主要指編碼蛋白質的結構基因2.方法(1)從自然界已有物種中分離(2)人工合成法:基因文庫中分離PCR技術逆轉錄法化學合成法第三步：第四步:將目的基因導入受體細胞目的基因的檢測和鑒定1、常用的受體細胞：大腸桿菌、枯草桿菌、酵母菌、動植物細胞等2、常用微生物作受體細胞的原因：微生物增殖快、代謝快、目的產物多一般檢測：標記基因是否表達鑒定:(1)用DNA分子雜交法檢測轉基因生物的染色體是否插入了目的基因(2)用分子雜交法檢測目的基因是否轉錄出mRNA(3)用抗原-抗體雜交法檢測目的基因是否翻譯出蛋白質

大量的受體細胞接受不多的目的基因。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。將每個受體細胞單獨培養(yǎng)形成菌落，檢測菌落中是否有目的基因的表達產物。淘汰無表達產物的菌落，保留有表達產物的進一步培養(yǎng)、研究。無表達產物無表達產物有表達產物無表達產物

要點二基因工程的步驟及成功的基礎1．基因工程步驟中的幾個問題(1)四個步驟中只有第三步將目的基因導入受體細胞不涉及到堿基互補配對。(2)目的基因必須與運載體結合后才能導入受體細胞，才能穩(wěn)定地保存，并進行復制。(3)受體細胞常用微生物的原因：繁殖快、代謝快、目的產物多。(4)培育轉基因動物，受體細胞一般選用受精卵。(5)目的基因的檢測利用質粒中的標記基因。2．基因工程成功的理論基礎(1)運載體與目的基因結合成功的基礎①基本單位相同：不同生物的DNA分子都是由脫氧核苷酸構成的。②空間結構相同：不同生物的DNA分子都是由兩條反向平行的脫氧核苷酸長鏈形成的規(guī)則的雙螺旋結構。③堿基配對方式相同：不同生物的DNA分子中兩條鏈之間的堿基配對方式都是A與T配對，G與C配對。(2)表現出相同性狀的基礎是密碼子相同，即不同生物的相同密碼子所對應的氨基酸是相同的。

基因工程基本操作流程如圖，請據圖分析回答：例2(1)圖中A是________；在基因工程中，需要在________酶的作用下才能完成剪接過程。(2)圖中遵循堿基互補配對原則的步驟有________。(用圖中序號表示)(3)從分子水平分析不同種生物之間的基因移植能夠成功的主要原因是________，也說明了不同生物共用一套________________________。【嘗試解答】

(1)運載體限制酶和DNA連接(2)②④(①②④)(3)不同生物的DNA分子基本結構是相同的遺傳密碼【解析】圖中A與目的基因結合形成重組DNA分子，所以A應為運載體；基因工程中的“剪”需要限制酶，“接”需要DNA連接酶；圖中的“拼接”和“擴增”過程需進行堿基互補配對，如果目的基因的獲取方法是人工合成法，也需進行堿基互補配對；不同種生物之間基因移植成功的原因，也就是基因工程的理論基礎即生物界共用一套遺傳密碼和所有生物的DNA分子的結構基本相同?！净犹骄俊咳绻康幕蚴侨说囊葝u素基因，選擇的工程菌為大腸桿菌，則能表達出有活性的胰島素嗎？【提示】不能。由于大腸桿菌沒有內質網和高爾基體，不能對核糖體合成的胰島素前體進行加工，所以大腸桿菌是無法產生有活性的胰島素的，還需進行體外加工，才具活性。四、基因工程的應用1、基因工程與作物育種抗蟲轉基因植物生長快、肉質好的轉基因魚(中國)乳汁中含有人生長激素的轉基因牛(阿根廷)轉黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉魚抗寒基因的番茄2、基因工程與藥物研制我國生產的部分基因

工程疫苗和藥物

許多藥品的生產是從生物組織中提取的。受材料來源限制產量有限，其價格往往十分昂貴。

微生物生長迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產。若將生物合成相應藥物成分的基因導入微生物細胞內，讓它們產生相應的藥物，不但能解決產量問題，還能大大降低生產成本。

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，其產量之低和價格之高可想而知。

將合成的胰島素基因導入大腸桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產生100g胰島素！使其價格降低了30%-50%!

基因工程做成的“超級細菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質。

通常一種假單孢桿菌只能分解石油中的一種烴類．用基因工程培育成功的“超級細菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。

科學家還培育出能吞食轉化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質的細菌。3、環(huán)境污染治理

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化污染物。

轉基因食品

安全嗎?!

轉基因抗乙肝西紅柿(中國)，雖然不能治愈乙肝，但一年只吃幾個抗乙肝西紅柿，就完全能代替注射乙肝疫苗?？挂腋挝骷t柿屬于轉基因食品，就是將乙肝疫苗植入西紅柿內，經過多代繁殖，使轉入的基因穩(wěn)定化。用轉基因的植物生產藥物轉基因植物的安全性爭論支持派認為：如果轉基因農業(yè)生物技術得不到社會支持，這一研究將被扼殺，并且強調，迄今為止并沒有發(fā)現轉基因食品危害人體健康和環(huán)境的確切證據。美國人食用轉基因食品已多年，超級市場上有4000多種商品是含有轉基因植物成分的，還沒有事例證明人吃了以后會得病，甚至會引起死亡。

加拿大、澳大利亞也是轉基因食品的生產大國，均有幾千萬人在吃，到現在為止也沒有—個案例說明它有問題。反對派的觀點一英國科學家聲稱，轉基因馬鈴薯會減弱老鼠免疫系統(tǒng)功能；美國康乃爾大學也發(fā)現，轉基因玉米會危害蝴蝶幼蟲及其相關生態(tài)環(huán)境。環(huán)保團體認為這種違反自然的轉基因作物及產品，未經長期安全測試，長期食用可能對人類及生態(tài)環(huán)境造成負面影響。尤其是注重環(huán)境和生態(tài)保護的歐盟國家，對轉基因作物更加排斥，因而抵制美國GMO產品的進口。⒈要使目的基因與對應的載體重組，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．②③⒉實施基因工程的第一步的一種方法是把所需的基因從供體細胞內分離出來，這要利用限制性內切酶。一種限制性內切酶能識別ＤＮＡ分子的ＧＡＡＴＴＣ順序，切點在Ｇ和Ａ之間，這是利用了酶的（）Ａ．高效性Ｂ．專一性Ｃ．多樣性Ｄ．催化活性易受外界影響ＡＢ隨練習堂科學家將攜帶抗蟲基因的運載體導入二倍體棉花細胞中,經培養(yǎng)、篩選獲得一株有抗蟲特性基因的植株。經分析，該植株含有一個攜帶目的基因的DNA片段，因此可以把它看作雜合子。得到的棉花新品種對棉鈴蟲毒殺效果高達80-