【课件】人教版生物必修二62基因工程及其应用(共62张)

第2节基因工程及其应用水母能发荧光的热带斑马鱼不发荧光的普通热带斑马鱼国内首例绿色荧光蛋白“转基因”克隆猪问世香蕉鱼如果上述生物可以培育出来，用什么方法？思考：甲生物乙生物取出优秀基因“剪切”“拼接”新类型表达新的生物产品转基因技术1、基因工程：又叫基因拼接技术或DNA重组技术，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。2、原理：基因重组3、操作水平：DNA分子水平定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。5、结果：4、操作环境：主要在生物体外目的基因供体细胞受体细胞二、基因工程操作的工具1、将目的基因片断从供体细胞内提取需要基因的剪刀——限制性核酸内切酶。需要基因的运输工具——运载体。3、将目的基因运入受体细胞需要基因的针线——DNA连接酶2、将目的基因与运载体DNA连接（1）分布：主要在微生物中。（2）特点：专一性和特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。（3）结果：产生黏性末端（碱基互补配对）。（4）举例：大肠杆菌的一种限制酶（EcoRⅠ）能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将DNA分子切断。目前已发现的限制酶有200多种。1.基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶重播1、基因的剪刀—限制性核酸内切酶（简称限制酶）限制酶•什么叫黏性末端？被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。GAATTCCTTAAGGAATTCCTTAAGGCTTAAAATTCGGCTTAAAATTCG用同种限制酶切割被同一种限制性内切酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAGCTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG目的基因黏性末端甲片段CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATT乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG二、基因操作的工具2、基因的针线——DNA连接酶特点：连接不同DNA分子的相同末端（由同种限制酶切割）。磷酸二酯键氢键（梯子的踏板）磷酸二酯键（梯子的扶手）磷酸二酯键：切割——限制性核酸内切酶；连接——DNA连接酶不同点：连接酶：将DNA片段间互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。DNA聚合酶和DNA连接酶有何相同和不同点？聚合酶：以一条DNA为模板，将一个一个核苷酸连接起来.相同点：都是通过形成磷酸二酯键连接起来运载体的作用？作用一：将目的基因(抗虫基因)送到受体细胞(棉花细胞)中。作用二：在受体细胞(棉花细胞)内，能大量复制。3、基因的运载工具——运载体：二、基因操作的工具外源基因(如抗虫基因)怎样才能导入受体细胞(如棉花细胞)？3、基因的运输工具：运载体运载体(carrying)具备的条件1、能够在宿主细胞内复制并稳定保存；２、具有多个限制酶切点以便与外源基因相连；３、具有标记基因，便于进行筛选．3、基因的运载工具——运载体：2）噬菌体或某些动植物病毒常用的运载体主要有两类：1）细菌细胞质的质粒共同特点：都有侵染或进入宿主细胞的能力•大肠杆菌的质粒：质粒是存在于细菌细胞质中的能自主复制的环状DNA分子。最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因，如四环素的标记基因。目的基因与质粒拼接，形成重组质粒（重组DNA）•四个基本步骤：（二）基因操作的基本步骤1）提取目的基因2）目的基因与运载体结合3）将目的基因导入受体细胞4）目的基因的检测和表达1、获取目的基因是取得人们所需要的特定基因，也就是目的基因如抗虫基因，抗病基因、种子的贮存蛋白基因，以及人的胰岛素基因、干扰素基因等都是目的基因。三、基因操作的基本步骤：（二）基因操作的基本步骤•步骤二：目的基因与运载体结合1）用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个切口，露出黏性末端。2）用同一种限制酶切断目的基因，使其产生相同的黏性末端。3）将切下的目的基因片段插入质粒的切口处，再加入适量DNA连接酶，形成了一个重组DNA分子（重组质粒）目的基因与运载体的结合过程，实际上是不同来源的基因重组的过程。导入扩增•步骤三：目的基因导入受体细胞（二）基因操作的基本步骤•常用的受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。•原理借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。原因：微生物增殖快、代谢快、目的产物多真正摄入了目的基因的受体细胞很少，必须将它从中检测出来。将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有标记基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。•步骤四：目的基因的检测和鉴定（二）基因操作的基本步骤无表达产物无表达产物有表达产物无表达产物不能，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达。•受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因完成了表达吗？鉴定：观察受体细胞是否表现出特定的性状，如棉花植株的抗虫性状。转基因成功的标志是目的基因得到表达。基因工程的四步骤中是否都发生了碱基互补配对？不是，只有第三步将目的基因导入受体细胞不涉及碱基互补配对。基因工程能够成功的基础是什么？基因工程的四步骤中是否都发生了碱基互补配对？基因工程的优点：①与杂交育种相比较明显的优点，克服远缘杂交不亲合障碍。②与诱变育种相比较明显的优点：定向改造生物性状，目的性强。生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国)乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)1、基因工程与作物育种三、基因工程的应用转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基因的番茄转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯不会引起过敏的转基因大豆培育抗逆性品种将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。抗虫基因作物的意义：减少农药的用量，降低了生产的成本，减少了农药对环境的污染。A：紫外光照射下的转绿色荧光蛋白的Eustoma(Lisianthus)花。B：转没有绿色荧光蛋白的空质粒的花，2、基因工程与药物研制我国生产的部分基因工程疫苗和药物用基因工程的方法生产胰岛素、干扰素、白细胞介素、凝血因子、以及预防乙肝、霍乱、伤寒、疟疾等的疫苗。提高生产产量、降低生产成本。胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！使其价格降低了30%-50%!产品名称菌株或细胞应用人胰岛素大肠杆菌人生长激素大肠杆菌表皮生长因子大肠杆菌白细胞介素-2大肠杆菌a—干扰素酵母菌乙型肝炎疫苗酵母菌溶血栓剂哺乳动物细胞治疗糖尿病治疗生长缺陷症治疗烫伤、胃溃疡治疗某些癌症治疗癌症或病毒感染预防病毒性肝炎治疗心血管病（心脏病）3、基因工程与环境保护基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来从人血中提取干扰素，300L血才提取1mg！通过基因工程的方式创造了能合成人干扰素的大肠杆菌，每1Kg的培养液可提取20—4mg干扰素。利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。转基因食品安全吗?安全观点：1、转基因食品与非转基因食品的构成一样；2、减少农药使用、减少环境污染；3、节省生产成本，降低粮食售价；4、增加食品营养、提高食品产量等。不安全观点：1、可能产生抗除草剂的超级杂草；2、可能使疾病的散播跨越物种障碍；3、可能损害农作物的生物多样性；4、认为创造新物种，可能干扰生态系统的稳定性；5、可能产生新毒素和新过敏源。基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶基因的“针线”——DNA连接酶基因的运输工具——运载体（质粒）1.基因工程的概念2.基因工程操作的基本工具3.基因操作的基本步骤获取目的基因目的基因与运载体结合目的基因导入受体细胞目的基因的检测与表达课堂小结1、下列各项中，说明目的基因完成了表达的是A、棉珠中含有杀虫蛋白基因B、大肠杆菌中具有胰岛素基因C、酵母菌中产生了干扰素D、抗病毒基因导入土豆细胞中C课堂练习2、要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是①限制酶②连接酶③解旋酶④还原酶Ａ、①②Ｂ、③④Ｃ、①④Ｄ、②③A课堂练习3、有关基因工程的叙述中，错误的是A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来B、限制性内切酶用于目的基因的获得C、目的基因须由运载体导入受体细胞D、人工合成目的基因不用限制性内切酶A课堂练习4、实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限制性内切酶能识别ＤＮＡ分子的ＧＡＡＴＴＣ顺序，切点在Ｇ和Ａ之间，这是利用了酶的Ａ、高效性Ｂ、专一性Ｃ、多样性Ｄ、催化活性易受外界影响B课堂练习5、基因工程的正确操作步骤是①使目的基因与运载体结合②将目的基因导入受体细胞③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求④提取目的基因Ａ、③②④①Ｂ、②④①③Ｃ、④①②③Ｄ、③④①②C课堂练习6、不属于基因工程方法生产的药物是A、干扰素B、白细胞介素C、青霉素D、乙肝疫苗C课堂练习7、采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法正确的是（２００３理综第７题）①将毒素蛋白注射到棉受精卵中②将编码毒素蛋白的ＤＮＡ序列，注射到棉受精卵中③将编码毒素蛋白的ＤＮＡ序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，在进行组织培养④将编码毒素蛋白的ＤＮＡ序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵中Ａ、①②Ｂ、②③Ｃ、③④Ｄ、④①Ｃ课堂练习展示你的搜索成果有人认为，转基因新产品也是一把双刃剑，犹如水能载舟，亦能覆舟，甚至带来灾难性的后果，你是否同意这一观点？举例说明。思维拓展当人类拥有了只有大自然才拥有的改造生物、创造生物的能力时，我们是否感到很坦然呢？（1）分布：主要在微生物中。（2）特点：专一性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。（3）结果：产生黏性未端（碱基互补配对）。（4）举例：大肠杆菌的一种限制酶（EcoRⅠ）能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将DNA分子切断。目前已发现的限制酶有200多种。1.基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶基因工程AAGTTCCTTAAGAGTTCCTTAAAGEcoRⅠ限制性内切酶质粒基因工程GAATTCGAATTCCTTAAGCTTAAGAATTCGGCTTAAEcoRⅠ限制性内切酶目的基因基因工程AGTTCCTTAAAGDNA连接酶AATTCGGCTTAA催化目的基因和运载体形成重组DNA分子基因工程AGTTCCTTAAGATAATGCGCAATT重组DNA分子怪物1怪物2怪物3