《高中生物 第二册 第6章 遗传住处的传递和表达 6_3 基因工程与转基因生物课件（1）沪科版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中生物 第二册 第6章 遗传住处的传递和表达 6_3 基因工程与转基因生物课件（1）沪科版（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基因工程：,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？,基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。该技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。,一 基因工程的概念,基因工程生产胰岛素简要过程：,一 基因工程的概念,人的细胞,提取,胰岛素基因,与运载体DNA拼接 导入,细菌(含胰岛素基因),生产胰岛素,上述生产胰岛素的关键步骤是什么？,一 基因工程的概念,基因工程生
2、产胰岛素的关键步骤：,关键步骤一：,胰岛素基因的获取,关键步骤二：,胰岛素基因与运载体DNA连接,关键步骤三：,胰岛素基因导入受体(大肠杆菌)细胞,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,关键步骤一的工具： 关键步骤二的工具： 关键步骤三的工具：,分子手术刀限制性内切酶 分子缝合针DNA连接酶 分子运输车运载体,1、限制性核酸内切酶,限制酶是在生物体(主要是微生物)内的一种酶，一种限制性内切酶只能识别双链DNA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：,EcoRI,重
3、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？,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。,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？,要切两个切口，产生四个黏性末端。,如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢？,会产生相同的黏性末端，然后让两者的黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的DNA分子了。,基因的针线：DNA连接酶,基因的针线DNA连接酶,DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来(形成磷酸二酯键)，这样一个重组的DNA分
4、子就形成了。,外源基因(胰岛素基因)怎样才能导入受体细胞(大肠杆菌)？,导入过程需要运输工具运载体。,运载体的作用有哪些？,作用一：作为运载工具，将外源基因(胰岛素基因)转移到受体细胞(大肠杆菌)中去。 作用二：利用运载体在受体细胞(大肠杆菌)内，对外源基因(胰岛素基因)进行大量复制。,作为运载体必须具备哪些条件？,1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。 2）具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。 3）具有某些标记基因，便于进行筛选。 如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。,常用的运载体主要有两类： 1）细菌细胞质的质粒 2）噬菌体或某些动植物病毒,基因工程的“专用工具”,运载体：常用
5、质粒、 噬菌体的衍生物、动植物病毒 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：,最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因，如抗四环素的标记基因。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完成。,四个基本步骤：,（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,目的基因,目的基因是人们所需要转移或改造的基因。,如苏云金芽孢杆菌的抗虫
6、基因，还有植物的抗病（抗病毒、抗细菌）基因、种子贮藏蛋白的基因，以及人的胰岛素基因、干扰素基因等。,步骤一：目的基因的提取,目的基因的提取方法,直接分离基因 人工合成基因,反转录法 根据已知的氨基酸序列合成DNA,：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？,1）DNA序列自动测序仪： 2）PCR技术：,对提取出来的基因进行核苷酸序列分析。,使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增。,步骤二：目的基因与运载体重组,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。
7、 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。,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：,有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。,将目的基因导入受体细胞的原理,借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。,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,常用的受体细胞：菌类和动植物细胞,可以分
8、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：目的基因的检测和表达,检测：通过检测标记基因的有无，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？,表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达,若不能表达，要对抗虫基因再进行修饰。,怎样检验抗虫基因
9、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,虫被杀死,没有表达,目的基因表达,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、基因控制的性状都能在后代表现出来,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DNA,D,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
10、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,练习,4）有关基因工程的叙述正确的是 （ ） A、限制酶只在获得目的基因时才用 B、重组质粒的形成在细胞内完成 C、质粒都可作为运载体 D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料,D,练习,5）基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是 （ ） 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,练习,(2008理综山东卷)35.（8分）【生物现代生物科技专题】 为扩大耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱
11、地的开发利用备受关注。我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。（1）获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中 处，DNA连接酶作用于 处。（填“a”或“b”） （2）将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和 法。 （3）由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用 技术，该技术的核心是 和 。 （4）为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的 作探针进行分子杂交检测，又要用 方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。,a,植物组织培养,脱分化（去分化）,基因枪法（花粉管通道法）,再分化,耐盐基因（目的基因）,一定浓度盐水浇灌（移栽到盐碱地
12、中）,a,（2008上海高考生物巻）39、以重组DNA技术为核心的基因工程正在改变着人类的生活。请回答下列问题。 （1）获得目的基因的方法通常包括 和 。 （2）切割和连接DNA分子所使用的酶分别是 和 。 （3）运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或 ，后者的形状成 。 （4）由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率 ，所以在转化后通常需要进行 操作。 （5）将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌与酵母菌，从两者中生产的胰岛素在功能和 序列上是相同的。,答案：（1）从基因文库中获取 化学合成（人工合成） （2）限制性核酸内切酶（限制酶） DNA连接酶（连接酶） （3）质粒 小型环状（双链环状、
13、环状） （4）低 筛选 （5）氨基酸,（2007，山东理，8分）继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答： （1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是 。 （2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入 中，原因是 。 （3）通常采用 技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。 （4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的 细胞中特异表达。 （5）为使外源基因在后代长期保持，可将转基因小鼠体细胞的 转入 细胞中构成重组细胞，使其发育成与供体具有相同性状的个体。该技术称为 。,显微注射法,受精卵（或早期胚胎）,DNA分子杂交）（核酸探针）,受精卵（或早期胚胎细胞）具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞表达,去核的卵,膀胱上皮,细胞核,核移植（或克隆）,祝同学们学习进步！,
