《高中生物-6.3《基因工程与转基因生物》课件（一）-沪科版第二册》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中生物-6.3《基因工程与转基因生物》课件（一）-沪科版第二册（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 普通高中生物新课程标准要求1.基因工程的概念2.重组技术所需三种基因工具的作用 3.基因工程基本操作程序的四个步骤什么叫基因工程？什么叫基因工程？基因工程又叫基因工程又叫基因拼接技术基因拼接技术或或DNADNA重重组技术组技术。该技术是在。该技术是在生物体外生物体外，通过对，通过对 DNADNA分子进行人工分子进行人工“ “剪切剪切” ”和和“ “拼接拼接” ”，对生，对生物的基因进行物的基因进行改造改造和和重新组合重新组合，然后，然后导入导入 受体细胞受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在内进行无性繁殖，使重组基因在 受体细胞内受体细胞内表达表达，产生出人类所需要的，产生出人类所需要的基基
2、因产物。因产物。一一 基因工程的概念基因工程的概念 基因工程生产胰岛素简要过程：基因工程生产胰岛素简要过程：一一 基因工程的概念基因工程的概念人的细胞人的细胞提取提取胰岛素基胰岛素基 因因与与运载体运载体DNADNA拼接拼接导入导入细菌细菌( (含含胰岛素基因胰岛素基因) )生产胰生产胰岛素岛素 上述生产胰岛素的关键步骤是什么？上述生产胰岛素的关键步骤是什么？一一 基因工程的概念基因工程的概念基因工程生产胰岛素的关键步骤：基因工程生产胰岛素的关键步骤：关键步骤一：关键步骤一： 胰岛素基因的胰岛素基因的获取获取关键步骤二：关键步骤二：胰岛素基因胰岛素基因与运载体与运载体DNADNA连接连接关键步
3、骤三：关键步骤三：胰岛素基因胰岛素基因导入受体导入受体( (大肠杆菌大肠杆菌 ) )细胞细胞 解决胰岛素生产的关键步骤需要哪些工具？解决胰岛素生产的关键步骤需要哪些工具？（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具关键步骤一的工具：关键步骤一的工具：关键步骤二的工具：关键步骤二的工具：关键步骤三的工具：关键步骤三的工具：分子手术刀分子手术刀限制性内切酶限制性内切酶分子缝合针分子缝合针DNADNA连接酶连接酶分子运输车分子运输车运载体运载体黏性末端黏性末端1、限制性核酸内切酶限制酶是在生物体限制酶是在生物体( (主要是主要是微生物微生物) )内的一种酶，内的一种酶，一种限制性内 切酶只能识别双链DN
4、A分子的某种特定的核苷酸序列，并且使 每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开（切 割DNA分子）来源：主要从原核细胞分离 作用：作用结果：作用结果：EcoRI重难点剖析基因工程的“专用工具”平未端及粘性未端 什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？被限制酶切开的被限制酶切开的DNADNA两条单链的切口两条单链的切口 ，带有几个，带有几个伸出的核苷酸伸出的核苷酸，他们之间正好，他们之间正好 互补配对互补配对，这样的切口叫，这样的切口叫黏性末端黏性末端。 要想获得某个特定性状的基因必须要用限制要想获得某个特定性状的基因必须要用限制 酶切几个切口？可产生几个黏性末端？酶切几个切口？可产生几个黏性
5、末端？要切要切两个两个切口，产生切口，产生四个黏性末端四个黏性末端。 如果把两种来源不同的如果把两种来源不同的DNADNA用同一种限制酶用同一种限制酶 来切割，会怎样呢？来切割，会怎样呢？会产生会产生相同的黏性末端相同的黏性末端，然后让两者的，然后让两者的 黏性末端黏性末端黏合黏合起来，就似乎可以合成重组的起来，就似乎可以合成重组的 DNADNA分子了。分子了。基因的针线： DNA连接酶G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A GG C T T A A A A T T CGG C T T A A A A T T CGG C T T A A A A T
6、 T CG同种限制酶 切割 基因的针线基因的针线DNADNA连接酶连接酶DNADNA连接酶连接酶可把黏性末端可把黏性末端之间的缝之间的缝 隙隙“ “缝合缝合” ”起来，即把梯子两边扶手的断起来，即把梯子两边扶手的断 口连接起来口连接起来( (形成形成磷酸二酯键磷酸二酯键) )，这样一个，这样一个 重组的重组的DNADNA分子就形成了。分子就形成了。 外源基因外源基因( (胰岛素胰岛素基因基因) )怎样才能导入受体细怎样才能导入受体细 胞胞( (大肠杆菌大肠杆菌) )？导入过程需要运输工具导入过程需要运输工具运载体运载体。 运载体的作用有哪些？运载体的作用有哪些？作用一作用一：作为运载工具，将外
7、源基因：作为运载工具，将外源基因( (胰岛素胰岛素 基因基因) )转移转移到受体细胞到受体细胞( (大肠杆菌大肠杆菌) )中去。中去。作用二作用二：利用运载体在受体细胞：利用运载体在受体细胞( (大肠杆菌大肠杆菌) ) 内，内，对外源基因对外源基因( (胰岛素基因胰岛素基因) )进行进行大量复制大量复制 。 作为运载体必须具备哪些条件？作为运载体必须具备哪些条件？1 1）能够在宿主细胞中）能够在宿主细胞中复制复制并稳定地并稳定地保存保存。2 2）具多个）具多个限制酶切点限制酶切点，以，以便与外源基因连接便与外源基因连接 。3 3）具有某些）具有某些标记基因标记基因，便于进行，便于进行筛选筛选。
8、如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应 的基因等。的基因等。常用的运载体主要有两类：常用的运载体主要有两类：1 1）细菌细胞质的）细菌细胞质的质粒质粒2 2）噬菌体噬菌体或某些或某些动植物病毒动植物病毒基因工程的“专用工具” 运载体运载体：常用质粒、质粒、 噬菌体的衍生物、动植噬菌体的衍生物、动植物病毒物病毒质粒特点：质粒特点：1、细菌染色体外双链环状DNA分子2、能自我复制并在受体细胞中稳定 存在3、有一个或多个限制酶切点4、有特殊的遗传标记基因注意：真正用作运载体的质粒都 是人工改造过的。 大肠杆菌的质粒：大肠杆菌的质粒：最常用的质粒最常用的质粒是是 大肠
9、杆菌的质粒大肠杆菌的质粒，其，其 中常含有中常含有抗药基因抗药基因， 如抗四环素的标记基如抗四环素的标记基 因。质粒的因。质粒的存在与否存在与否 对宿主细胞生存没有对宿主细胞生存没有 决定性作用决定性作用，但，但复制复制 只能在宿主细胞内完只能在宿主细胞内完 成成。 四个基本步骤：四个基本步骤：（三）基因操作的基本步骤（三）基因操作的基本步骤1 1）提取提取目的基因目的基因2 2）目的基因）目的基因与运载体结合与运载体结合3 3）将目的基因）将目的基因导入导入受体细胞受体细胞4 4）目的基因的）目的基因的检测检测和和表达表达 目的基因目的基因目的基因是人们所目的基因是人们所需要转移需要转移或或
10、改造改造的的 基因。基因。如苏云金芽孢杆菌的如苏云金芽孢杆菌的抗虫基因抗虫基因，还有，还有 植物的植物的抗病抗病（抗病毒抗病毒、抗细菌抗细菌）基因基因、种、种 子子贮藏蛋白的基因贮藏蛋白的基因，以及人的，以及人的胰岛素基因胰岛素基因 、干扰素基因干扰素基因等。等。 步骤一：目的基因的提取步骤一：目的基因的提取 目的基因的提取方法目的基因的提取方法直接分离基因直接分离基因人工合成基因人工合成基因反转录法反转录法根据已知的氨基酸序列根据已知的氨基酸序列 合成合成DNADNA：鸟枪法鸟枪法在获取真核细胞中的目的基因时,一般 用人工合成基因的方法. 哪些新技术能大大简化基因工程的操作技术？哪些新技术能
11、大大简化基因工程的操作技术？1 1）DNADNA序列自动测序仪：序列自动测序仪：2 2）PCRPCR技术技术：对提取出来的对提取出来的 基因进行核苷酸基因进行核苷酸 序列分析。序列分析。使目的基因的片段使目的基因的片段 在短时间内成百万倍在短时间内成百万倍 地扩增。地扩增。 步骤二步骤二：目的基因与运载体重组目的基因与运载体重组1 1）用一定的）用一定的限制酶切割质粒限制酶切割质粒，使其出现，使其出现 一个切口一个切口，露出，露出黏性末端黏性末端。2 2）用）用同一种同一种限制酶限制酶切断目的基因切断目的基因，使其，使其 产生产生相同相同的的黏性末端黏性末端。3 3）将切下的目的基因片段）将切
12、下的目的基因片段插入质粒插入质粒的切的切 口处，再加入适量口处，再加入适量DNADNA连接酶连接酶，形成了一，形成了一 个个重组重组DNADNA分子分子（重组质粒）（重组质粒）目的基因与运载体的结合过程，实际目的基因与运载体的结合过程，实际 上是不同来源的上是不同来源的基因重组的过程基因重组的过程。用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出 现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基 因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后， 在连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。目的基因与运载体结合 常用的受体细胞：常用的受体细胞：有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌 、酵母菌
13、和动植物细胞等。、酵母菌和动植物细胞等。 将目的基因导入受体细胞的原理将目的基因导入受体细胞的原理借鉴借鉴细菌或病毒侵染细胞细菌或病毒侵染细胞的途径。的途径。 步骤三：目的基因导入受体细胞步骤三：目的基因导入受体细胞第三步：将目的基因导入受体细胞导入扩增常用的受体细胞： 菌类和动植物细胞可以分泌人胰岛素 的细菌导入过程：运载体为质粒，受体细胞为细菌 受体细胞：细菌细胞壁的通透性增大重组质粒进入受体细胞目的基因随受体细胞的繁殖而复制氯化钙大量的目的基因 步骤四：步骤四：目的基因的检测和表达目的基因的检测和表达四环素四环素 抗性基因抗性基因青霉素抗性基因青霉素抗性基因检测：通过检测标记基因的有无，
14、来判断 目的基因是否导入检测方法：将受体细胞放在含有青霉素或 四环素的培养皿中培养，若存活，则导入成功 ；若死亡，则重组质粒没有导入受体细胞不能，受体细胞不能，受体细胞必须表现出特定的性状必须表现出特定的性状， 才能说明目的基因完成了才能说明目的基因完成了表达表达。 受体细胞摄入受体细胞摄入DNADNA分子后就说明目的基因分子后就说明目的基因 完成了表达吗？完成了表达吗？表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基 因是否表达若若不能表达，不能表达， 要对抗虫基因要对抗虫基因 再进行再进行修饰修饰。怎样检验抗虫基因在棉细胞内是否表达呢？没有抗虫基因 的棉植株有抗虫基因的 棉植株棉铃虫虫没有死虫被杀
15、死没有表达目的基 因表达1 1）以下说法正确的是）以下说法正确的是 （ ）A A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷所有的限制酶只能识别一种特定的核苷 酸序列酸序列B B、质粒是基因工程中唯一的运载体质粒是基因工程中唯一的运载体 C C、运载体必须具备的条件之一是：具有多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个限制酶切点，以便与外源基因连接D D、基因控制的性状都能在后代表现出来基因控制的性状都能在后代表现出来C C练习练习2 2）不属于质粒被选为基因运载体的理由是）不属于质粒被选为基因运载体的理由是A A、能复制能复制 （ ）B B、有、有多个限制酶切点多个限制酶切点 C C、具有标记基因具有标记基因D D、它是环状它是环状DNADNAD D练习练习3 3）有关基因工程的叙述中，错误的是）有关基因工程的叙述中，错误的是（ ）A A、DNADNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起连接酶将黏性末端的碱基对连接起 来来
