[课件]第17课基因工程及其应用

基因工程技术的发明1982年由美国华盛顿大学Palmiter等报告的“超级小鼠”。他们将大鼠生长激素基因导入小鼠受精卵，所生7只子代小鼠中有6只生长加快，体重明显增加，这就是所谓的“超级小鼠”诞生了。“超级小鼠”的出现轰动了整个生命科学界，标志着哺乳动物基因工程的成熟。从大肠杆菌说起大肠杆菌能合成人的胰岛素吗？能合成干扰素吗？从大肠杆菌说起－－胰岛素每100kg猪或牛的胰腺中提取4－5g胰岛素；1979年，将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌内获得表达；2000L培养液提取100g胰岛素，相当于2吨猪胰腺中提取的量。1982年，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰岛素投入市场，售价降低了30%－50%。干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖蛋白。干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一种抗病毒的特效药。此外干扰素对治疗某些癌症和白血病也有一定疗效。传统的干扰素生产方法是从人血液中的白细胞内提取，每300L血液只能提取出1mg干扰素。1980－1982年，科学家用基因工程方法在大肠杆菌内获得了干扰素，1KG培养物中可以得到20－40mg干扰素，1987年上述干扰素大量投放市场。从大肠杆菌说起－－干扰素基因工程又叫做基因_____技术或__________技术。按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以___________，然后放到另一种生物的细胞里，______地改造生物的遗传性状。拼接DNA重组修饰改造定向操作水平：DNA分子水平操作环境：生物体外结果：定向地改造生物的性状，获得人类所需要的品种。原理：基因重组一种限制酶只能识别___种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子的酶。基因的“剪刀”限制性内切酶1•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。两种来源不同的DNA用______限制酶切割后，末端可以互相黏合，这种黏合只能使互补的碱基连接起来，而DNA骨架上的缺口，需要靠DNA连接酶“缝合”。基因的“针线”——DNA连接酶同种质粒是存在于细菌细胞质中，能_______的很小的____的DNA分子。基因的运输工具——目前常用的运载体有________________________。运载体质粒、噬菌体、动植物病毒自主复制环状•大肠杆菌的质粒：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。质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用，但复制只能在宿主细胞内进行。质粒的特点1、细胞染色体（或拟核DNA分子）外能自主复制的小型环状DNA分子；2、质粒的存在对宿主细胞无影响；3、质粒的复制只能在宿主细胞内完成。1.以下说法正确的是（）A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列B、质粒是基因工程中唯一的运载体C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接D、DNA连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键C练习2.不属于质粒被选为基因运载体的理由是A、能复制（）B、有多个限制酶切点C、具有标记基因D、它是环状DNAD练习3.有关基因工程的叙述中，错误的是（）A、基因工程技术能定向地改造生物的遗传性状，培育生物新品种B、重组DNA的形成在细胞内完成C、目的基因须由运载体导入受体细胞D、质粒都可作为运载体BD练习尝试标出下列序列受EcoRI限制酶作用的切点CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAGGGCATCTTAAAATTCCGTAGCTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATT甲DNA片段乙DNA片段GAATTCCGTAGAATTCGGATTCTTAAGGCATCTTAAGCCTAAGGCATCTTAAAATTCCGTAG1、_____目的基因2、目的基因与运载体______3、将目的基因_____受体细胞4、目的基因的_________表达与检测导入结合提取DNA质粒提供质粒细菌供体细胞同种限制酶DNA连接酶重组DNA（重组质粒）目的基因的提取、与运载体的结合目的基因导入受体细胞、目的基因的表达重组DNA（重组质粒）重组质粒DNA受体细胞大肠杆菌枯草杆菌酵母菌动植物细胞导入增殖目的基因产物繁殖速度快将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。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。无表达产物无表达产物有表达产物无表达产物巩固练习⒈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．②③Ａ⒉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Ｂ⒊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．③④①②Ｃ4．下表关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容，正确的组合是（）C水母基因工程的应用基因工程•原理：•优点：•基因操作工具•步骤：基因重组定向改造生物的遗传性状；“剪刀”：“针线”：运载体：1、提取目的基因2、目的基因与运载体的结合3、将目的基因导入受体细胞4、目的基因的表达和检测质粒、噬菌体、动植物病毒DNA连接酶限制性内切酶•基因工程在畜牧业的应用繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮毛等优良品质的转基因动物（如奶牛）。该过程的重要步骤是重组DNA转移到动物受精卵中。将人的生长激素基因和牛的生长素基因分别注射到小白鼠受精卵中，得到的“超级小鼠”。•基因工程在农业上的应用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。•基因工程在药物研究的应用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%!1）用基因工程产物——“超级细菌”分解石油，可以大大提高细菌分解石油的效率。2）用基因工程培养出“吞噬”汞和降解土壤中DDT的细菌，以及能够净化镉污染的植物。3)用于环境检测。•基因工程在净化环境中应用用DNA探针可以检测饮用水中病毒的含量。此方法的特点是快速、灵敏，1吨水中有10个病毒也能检测出来。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。用转基因动物作器官移植的供体供体动物：存在的难题：解决方法：猪免疫排斥将供体基因组导入某种基因调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。•基因工程在医学上的应用基因治疗曙光初照1、体外基因治疗：2、体内基因治疗：从病人体内获得某种细胞，进行培养，然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。•用于基因治疗的基因种类A.从健康人体上分离得到的功能正常的基因，用以取代病变基因，或依靠其表达产物。B.反义基因。即通过产生的mRNA分子，与病变基因产生的mRNA进行互补，来阻断蛋白质合成。C.编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因，又叫做自杀基因。基因工程的是与非阅读课本Ｐ１０５讨论：转基因食品安全吗？转基因生物和转基因食品的安全性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，也感到了不安与困惑。人类是否有权按照自已的意愿操纵地球上的生命？人类创造的转基因生物、转基因食品是否会危害整个生物圈，包括人类自身？转基因生物和转基因食品的安全性转基因生物和食品可能存在潜在的危害性。2001年，我国颁布了《农业转基因生物安全管理条例》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（）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再次巩固在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的（）A、人工合成目的基因B、目的基因与运载体结合C、将目的基因导入受体细胞D、目的基因的检测和表达C转基因动物是指（）A、提供基因的动物B、基因组中增加外源基因的动物C、能产生白蛋白的动物D、能表达基因信息的动物B下列各项中，与基因工程无关的是（）A、选择“工程菌”生产胰岛素B、培育转基因抗虫棉C、人工诱导多倍体D、利用DNA探针检测应用水是否含有病毒C基因工程中常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，原因是（）A、结构简单、操作方便B、繁殖速度快C、遗传物质含量少D、性状稳定，变异少B