第2节_基因工程及其应用

1、怎样理解基因工程的概念？2、基因工程最基本的工具有哪些？有什么作用？3、基因工程操作一般包括哪四个步骤？如何进行操作？自学提纲基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。也就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因出来，加以，然后放到另一种生物的细胞里，定向地生物的遗传性状。基因工程是在DNA水平上进行设计施工。1、问：怎样理解基因工程的概念？提取修饰改造改造分子2．作用：定向改造生物的遗传性状3、原理：基因重组1．２０世纪９０年代，北京大学教授陈章良将固氮基因整合到小麦的ＤＮＡ分子中，并成功表达。其培育固氮小麦的变异机理是（）Ａ．基因重组Ｂ．基因突变Ｃ．基因互换Ｄ．染色体变异2．实施基因工程的最终目的是（）Ａ．定向提取生物体ＤＮＡ分子Ｂ．定向地对ＤＮＡ分子进行人工“剪切”Ｃ．在生物体外对ＤＮＡ分子进行改造Ｄ．定向地改造生物的遗传性状当堂训练2、问：基因工程操作一般包括哪四个步骤？4.目的基因的检测和表达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基因操作的基本步骤(一）、提取目的基因供体生物细胞取出DNA用限制酶剪去多余部分目的基因限制酶问：提取目的基因要用什么工具？3、问：这四个步骤是如何进行操作的呢？基因操作的工具１、基因的剪刀──限制性内切酶（限制酶）限制性内切酶是在生物体(主要是______生物)____的一种酶，能将______的______切断，由于这种切割作用是在DNA分子____部进行的，故名限制性内切酶。特点：_______性。即______限制酶只能识别______特定的________序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。原核内外来DNA内特异一种一种核苷酸特定的切点专一性如:EcoRI限制酶•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。4.（07广东高考题）现有一长度为1000碱基对(by）的DNA分子，用限制性核酸内切酶EcoR1酶切后得到的DNA分子仍是1000by，用Kpn1单独酶切得到400by和600by两种长度的DNA分子，用EcoRI,Kpnl同时酶切后得到200by和600by两种长度的DNA分子。该DNA分子的酶切图谱正确的是D当堂训练被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？思考:尝试写出下列序列受EcoRI限制酶作用后的黏性末端CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTCTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGAATTCCGTAGAATTCGGATTCTTAAGGCATCTTAAGCCTAAGCTTAAAATTCGGATTGCCTAAGGCATCTTAAAATTCCGTAGGGCATCTTAAAATTCCGTAG2、目的基因与运载体结合基因操作的基本步骤问：1、这一步骤要用到什么工具？基因的剪刀──限制性内切酶（限制酶）基因的针线──DNA连接酶CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGAATTCCGTAGAATTCGGATTCTTAAGGCATCTTAAGCCTAAGGCATCTTAAAATTCCGTAGGGCATCTTAAAATTCCGTAGCTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATT目的基因质粒(运载体)问：2、目的基因与运载体结合是如何操作的呢？相同的限制酶2、基因的针线──DNA连接酶连接酶的作用是：将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。___________可把黏性末端之间的缝隙“______”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。•连接的部位：DNA连接酶缝合磷酸二酯键，不是氢键3、基因的运输工具——运载体①能在宿主细胞中复制并保存。②具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接。③具有标记基因，便于进行筛选。问：运载体所必须具备的条件有哪些？问：目前常用的运载体有哪些？质粒、噬菌体、动植物病毒等。5．ＤＮＡ的连接酶的合成场所是（）Ａ．核糖体Ｂ．中心体Ｃ．高尔基体Ｄ．内质网6．下列不属于运载体的是（）Ａ．质粒Ｂ．噬菌体Ｃ．动植物病毒Ｄ．朊病毒当堂训练7．被称为“基因针线”、“基因剪刀”的是（）Ａ．限制酶、DNA连接酶Ｂ．DNA连接酶、限制酶Ｃ．蛋白酶、ＲＮＡ连接酶Ｄ．ＲＮＡ连接酶、蛋白酶8．在基因工程中，切割载体和含有目的基因的ＤＮＡ片段时需使用（）Ａ．同种限制酶Ｂ．两种限制酶Ｃ．同种连接酶Ｄ．两种连接酶问：1、基因工程中常用的受体细胞有哪些？大肠杆菌、枯草杆菌、土壤脓杆菌、酵母菌、动植物细胞等。基因操作的基本步骤3、将目的基因导入受体细胞并使之扩增导入扩增3、将目的基因导入受体细胞并使之扩增导入扩增问：2、怎样将目的基因导入受体细胞？受体细胞是细菌，一般采用氯化钙处理以增大细菌细胞壁的通透性。基因操作的基本步骤9、人的糖蛋白必须经内质网和高尔基体进一步加工合成。通过转基因技术，可以使人的糖蛋得以表达的受体细胞是（）A、大肠杆菌B、酵母菌C、T4噬菌体D、质粒DNA当堂训练B4、目的基因的检测和表达基因操作的基本步骤问：1、如何检测目的基因是否真正导入受体细胞？通过观察运载体上的标记基因所控制的性状来检测。如：观察大肠杆菌质粒（上有标记基因—青霉素抗性基因）是否导入受体细胞，就可以通过受体细胞是否对青霉素有抗性来判断。问：2、如何检测目的基因是否表达？直接观察目的基因是否表达了特定的性状来判断。例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。小结本节课内容：基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境操作对象操作水平基本过程结果生物体外基因DNA分子水平剪切→拼接→导入→表达人类需要的基因产物10、（05广东高考题）以下有关基因工程的叙述，正确的是（）A.基因工程是细胞水平上的生物工程B．基因工程的产物对人类部是有益的C．基因工程产生的变异属于人工诱变D．基因工程育种的优点之一是目的性强练习：D（第二课时）１、基因工程与医药卫生我国生产的部分基因工程疫苗和药物许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、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！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了30%-50%!干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去从人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍贵”程度自不用多说。人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程实现工业化生产，均为解除人类的病苦，提高人类的健康水平发挥了重大的作用。人造血液及其生产２、基因工程与农牧业、食品工业运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。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)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导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠超级动物特殊动物８．基因治疗是指（）Ａ．把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的Ｂ．对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的Ｃ．运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变恢复正常Ｄ．运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的细菌通常是具有双链环状DNA的单细胞生物。现有甲、乙两种细菌，基因型分别是abd和ABD，通过基因工程使甲细菌后代产生出乙细菌B基因所控制的产物，具体过程如图所示，试据图回答。（1）从细胞的结构看，细菌属于生物。原核（2）图中剪切DNA的“剪刀”和粘接DNA的“胶水”，其实是两种不同的酶，它们都只能在DNA的一定位置进行剪切和粘接，说明它们具有的特点。专一性（3）新细菌与甲、乙细菌的表现都不同，从变异来源看，这是人工条件下的一种。基因重组（4）假如B基因是来自人体细胞，则甲子代也可产生出相应的人体物质，这说明在翻译过程中，细菌和人类共用一套。遗传密码（5）在DNA分子中“拼接”上某个基因或“切割”掉某个基因，并不影响各基因的功能，这说明基因具有相对的独立性三、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