人教版必修二 基因工程及其應(yīng)用 課件(59張).ppt

第2節(jié)基因工程及其應(yīng)用 第6章從雜交育種到基因工程 1 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(yùn)載體c 運(yùn)載體必須具備的條件之一是 具有多個限制酶切點(diǎn) 以便與外源基因連接d dna連接酶使黏性末段的堿基之間形成氫鍵 c 練習(xí) 2 不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體的理由是a 能復(fù)制 b 有多個限制酶切點(diǎn)c 具有標(biāo)記基因d 它是環(huán)狀dna d 練習(xí) 3 有關(guān)基因工程的敘述中 錯誤的是 a 基因工程技術(shù)能定向地改造生物的遺傳性狀 培育生物新品種b 重組dna的形成在細(xì)胞內(nèi)完成c 目的基因須由運(yùn)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞d 質(zhì)粒都可作為運(yùn)載體 bd 練習(xí) 最新款的摩托車 你想過嗎 誰能告訴我這是 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(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 1 基因工程的剪刀 指 限制性核酸內(nèi)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(diǎn)切割dna分子 已發(fā)現(xiàn)的有200多種 作用于 磷酸二酯鍵 識別特定序列在特定部位切割 二 基因操作的工具 限制性內(nèi)切酶 ecor 作用過程 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(gòu)建1 練習(xí)使用ecori剪切目的基因 黏性末端 2006 臺州質(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 ctgca g g cttaa g acgtc aattc g a b c d 以上都不對 a 2 基因工程的針線 指 dna連接酶 將互補(bǔ)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 dna連接酶的作用過程 dna連接酶的作用位點(diǎn)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(gòu)建2 使用dna連接酶制作重組dna分子 甲片段 重組dna分子recombinantdna 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dna末端間的縫隙連接d a b c都對 c 核心要點(diǎn)突破 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 下列關(guān)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(diǎn)撥 從限制酶的來源 作用部位及特性入手分析 嘗試解答 b 3 基因的運(yùn)載體 2 條件 能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存 具有多個限制酶切點(diǎn) 以便與外源基因連接 具有標(biāo)記基因 便于進(jìn)行篩選 3 常用的運(yùn)載體 質(zhì)粒 噬菌體和動 植物病毒等 1 運(yùn)載體的概念 運(yùn)載外源dna進(jìn)入受體細(xì)胞的運(yùn)輸工具 標(biāo)記基因 便于進(jìn)行檢測 注意 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 思考感悟1 運(yùn)載體和載體相同嗎 提示 不同 運(yùn)載體是將外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞的運(yùn)輸工具 載體是位于細(xì)胞膜上的載體蛋白質(zhì) 與物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞有關(guān) 第一步 第二步 獲取目的基因 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 1 目的基因 主要指編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)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(shù) 逆轉(zhuǎn)錄法化學(xué)合成法 三 基因工程的基本步驟 第三步 第四步 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 目的基因的檢測和鑒定 1 常用的受體細(xì)胞 大腸桿菌 枯草桿菌 酵母菌 動植物細(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 一般檢測 受體細(xì)胞是否有標(biāo)記基因 判斷目的基因是否已導(dǎo)入受體細(xì)胞 鑒定 受體細(xì)胞是否表現(xiàn)出目的基因控制的性狀 如棉花的抗蟲性狀的表現(xiàn) 大量的受體細(xì)胞接受不多的目的基因 處理的受體細(xì)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(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)形成菌落 檢測菌落中是否有目的基因的表達(dá)產(chǎn)物 淘汰無表達(dá)產(chǎn)物的菌落 保留有表達(dá)產(chǎn)物的進(jìn)一步培養(yǎng) 研究 1 基因工程步驟中應(yīng)注意的幾個問題 1 四個步驟中只有第三步將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞不涉及到堿基互補(bǔ)配對 2 目的基因必須與運(yùn)載體結(jié)合后才能導(dǎo)入受體細(xì)胞 才能穩(wěn)定地保存 并進(jìn)行復(fù)制 3 受體細(xì)胞常用微生物的原因 繁殖快 代謝快 目的產(chǎn)物多 4 培育轉(zhuǎn)基因動物 受體細(xì)胞一般選用受精卵 5 目的基因的檢測利用質(zhì)粒中的標(biāo)記基因 2 基因工程成功的理論基礎(chǔ) 1 運(yùn)載體與目的基因結(jié)合成功的基礎(chǔ) 基本單位相同 不同生物的dna分子都是由脫氧核苷酸構(gòu)成的 空間結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu) 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(xiàn)出相同性狀的基礎(chǔ)是密碼子相同 即不同生物的相同密碼子所對應(yīng)的氨基酸是相同的 基因工程基本操作流程如圖 請據(jù)圖分析回答 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(bǔ)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(yùn)載體限制酶和dna連接 2 3 不同生物的dna分子基本結(jié)構(gòu)是相同的遺傳密碼 互動探究 如果目的基因是人的胰島素基因 選擇的工程菌為大腸桿菌 則能表達(dá)出有活性的胰島素嗎 提示 不能 由于大腸桿菌沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體 不能對核糖體合成的胰島素前體進(jìn)行加工 所以大腸桿菌是無法產(chǎn)生有活性的胰島素的 還需進(jìn)行體外加工 才具活性 基因工程操作的工具 將目的基因片斷從人體細(xì)胞內(nèi)提取 需要基因的剪刀 限制性內(nèi)切酶 將目的基因與運(yùn)載體dna連接 需要基因的針線 dna連接酶 將目的基因運(yùn)入大腸桿菌 需要基因的運(yùn)輸工具 運(yùn)載體 基因操作的基本步驟 提取目的基因目的基因與運(yùn)載體結(jié)合將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測和表達(dá) 歸納 如何讓大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素 從細(xì)胞中分離出dna 限制酶截取dna片斷 分離大腸桿菌中的質(zhì)粒 dna重組 用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌 培養(yǎng)大腸桿菌克隆大量基因 1 下列關(guān)于基因工程技術(shù)的敘述 正確的是 a 重組dna技術(shù)所用的工具酶是限制酶 連接酶和運(yùn)載體b 所有限制酶都只能識別同一種按規(guī)定的核苷酸序列c 選用細(xì)菌作為重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞是因?yàn)榧?xì)胞繁殖快d 只要目的基因進(jìn)入了受體細(xì)胞就能成功實(shí)現(xiàn)表達(dá)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)粒是基因工程中惟一的運(yùn)載體c 運(yùn)載體必須具備的條件之一是 具有多個限制酶切點(diǎn) 以便與外源基因連接d 基因治療主要是對有缺陷的細(xì)胞進(jìn)行修復(fù)3 實(shí)施基因工程第一步的一種方法是把所需的基因從供體細(xì)胞分離出來 這要利用限性內(nèi)切酶 一種限制性內(nèi)切酶能識別dna中的gaattc順序 切點(diǎn)在g和a之間 這是應(yīng)用了酶的 a 高效性b 專一性c 多樣性d 催化活性受外界條件影響 c c b 4 基因工程是在dna分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的 在基因操作的基本步驟中 不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對的步驟是 a 人工合成基因b 目的基因與運(yùn)載體結(jié)合c 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞d 目的基因的檢測和表達(dá) c 基因工程的應(yīng)用 1 基因工程與作物育種 轉(zhuǎn)基因抗蟲棉 耐貯存番茄 耐鹽堿棉花 抗除草作物 轉(zhuǎn)基因奶牛 超級綿羊等等 2 基因工程與藥物研制 干擾素 白細(xì)胞介素 溶血栓劑 凝血因子 疫苗 3 基因工程與環(huán)境保護(hù) 超級細(xì)菌 甲生物 乙生物 新類型 基因敲除技術(shù) 轉(zhuǎn)基因技術(shù) 生物 新類型 藍(lán)色妖姬 一 日本三得利公司利用移植的基因和三色紫羅蘭中的藍(lán)色色素合成培植出了世界上第一株藍(lán)色玫瑰 玫瑰的栽培歷史可以追溯到5000年前 但通過色素呈現(xiàn)出藍(lán)色的玫瑰卻從來沒有出現(xiàn)過 這是因?yàn)槊倒寤ǖ幕蚬δ苋毕?沒有生成翠雀花素所需的酶 黃酮類化合物3 5 氫氧化酶 因此藍(lán)玫瑰被認(rèn)為是不可能的 三得利公司從藍(lán)色三葉草中提取制造藍(lán)色色素的基因 然后注入到玫瑰中 使玫瑰的基因重組 以新開發(fā)玫瑰為雜交母體 有望使玫瑰的花色更加絢麗多彩 轉(zhuǎn)基因西紅柿 轉(zhuǎn)基因驅(qū)蚊草 轉(zhuǎn)基因超級小鼠 能發(fā)熒光的熱帶斑馬魚 普通熱帶斑馬魚是不發(fā)熒光的 如何讓普通熱帶斑馬魚也發(fā)熒光 用口徑為1 m的dna注射器 將大量的目的基因片段注入到受精卵的核內(nèi) 然后把經(jīng)過注射的受精卵移植到另一只雌性動物的子宮內(nèi) 使受精卵發(fā)育為轉(zhuǎn)基因動物 什么叫顯微注射技術(shù) 在猴子的未受精卵中加入附加基因 并利用它成功培育出健康活潑的小猴 安迪 通過對 安迪 的研究我們可以簡單地引進(jìn)如老年性癡呆病的基因 帕金森病基因等 加快針對這類疾病疫苗的開發(fā)研究 一 基因工程與作物育種 基因工程的應(yīng)用 抗蟲的基因來自蘇云金桿菌 蘇云金桿菌形成的伴胞晶體是一種毒性很強(qiáng)的蛋白晶體 能使棉鈴蟲等鱗翅口害蟲癱瘓致死 科學(xué)家將編碼這個蛋白質(zhì)的基因?qū)胱魑?使作物自身具有抵御蟲害的能力 抗蟲轉(zhuǎn)基因植物 轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒 意義 通過轉(zhuǎn)基因技術(shù) 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 生長快 肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚 中國 乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛 阿根廷 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 干擾素是病毒侵入細(xì)胞后產(chǎn)生的一種糖蛋白 干擾素幾乎能抵抗所有病毒引起的感染 是一種抗病毒的特效藥 此外干擾素對治療某些癌癥和白血病也有一定療效 傳統(tǒng)的干擾素生產(chǎn)方法是從人血液中的白細(xì)胞內(nèi)提取 每300l血液只能提取出1mg干擾素 科學(xué)家用基因工程方法在大腸桿菌及酵母菌細(xì)胞內(nèi)獲得了干擾素 基因工程藥品 干擾素 治療侏儒癥的唯一方法 是向人體注射生長激素 而生長激素的獲得很困難 以前 要獲得生長激素 需解剖尸體 從大腦的底部摘取垂體 并從中提取生長激素 現(xiàn)可利用基因工程方法 將人的生長激素基因?qū)氪竽c桿菌中 使其生產(chǎn)生長激素 人們從450l大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長激素 相當(dāng)于6萬具尸體的全部產(chǎn)量 基因工程藥品 生長激素 3 環(huán)境保護(hù)基因工程做成的 超級細(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 分解一些毒害物質(zhì) 環(huán)境監(jiān)測 基因工程做成的dna探針能夠十分靈敏地檢測