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1、专题一：专题一：基因工程的运用：20052005年全世界年全世界约约有糖尿病患者有糖尿病患者1.81.8亿亿, ,我国我国约约60006000万。万。治治疗疗糖尿病特效糖尿病特效药药胰胰岛岛素。素。每每100kg 100kg 猪或牛的胰腺中猪或牛的胰腺中仅仅可提取可提取45g45g。19791979年，美国将人的胰年，美国将人的胰岛岛素基因重素基因重组组到大到大肠肠杆菌内，杆菌内，实现实现了了细细菌消菌消费费胰胰岛岛素，大大降低了消素，大大降低了消费费本本钱钱。DNA(DNA(基因基因基因基因) )mRNA mRNA 蛋白蛋白蛋白蛋白质质质质( (性状性状性状性状) )转录转录翻翻翻翻译译思索
2、：基因的表达与基因的什么思索：基因的表达与基因的什么过程有关？程有关？密密密密码码子在生物界是的！子在生物界是的！子在生物界是的！子在生物界是的！通用通用基因工程的产物：多彩小鱼多彩小鱼转基因小鼠转基因小鼠转基因小猪转基因小猪辣椒香蕉辣椒香蕉蓝色玫瑰蓝色玫瑰黑籽番茄黑籽番茄基因工程的概念：基因工程，又叫基因工程，又叫DNADNA重重组技技术。通俗的。通俗的说，就是按照，就是按照人人们的志愿，把一种生物的某种基因提取出来，加的志愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修以修饰改造，然后放到另一种生物的改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向胞里，定向地改造生物的地改造生物的遗传特性。特性。基因工程的
3、别名基因工程的别名操作环境操作环境操作对象操作对象操作程度操作程度根本过程根本过程DNADNA重重组组技技术术生物体外生物体外基因基因DNADNA分子程度分子程度剪切剪切 拼接拼接 导导入入 表达表达科技探求之路：根底根底实际和技和技术开展催生了基因工程开展催生了基因工程早早期期根根底底实际达达达达尔尔文提出生物文提出生物文提出生物文提出生物进进化化化化论论科技探求之路：根底根底实际和技和技术开展催生了基因工程开展催生了基因工程早早期期根根底底实际孟德孟德孟德孟德尔尔提出基因的分提出基因的分提出基因的分提出基因的分别别定律和自在定律和自在定律和自在定律和自在组组合定律合定律合定律合定律科技探求
4、之路：根底根底实际和技和技术开展催生了基因工程开展催生了基因工程早早期期根根底底实际摩摩摩摩尔尔根根根根证证明基因在染色体上，明基因在染色体上，明基因在染色体上，明基因在染色体上， 并提出基因的并提出基因的并提出基因的并提出基因的连锁连锁互互互互换换定律。定律。定律。定律。科技探求之路：根底根底实际和技和技术开展催生了基因工程开展催生了基因工程早早期期根根底底实际艾弗里艾弗里艾弗里艾弗里证证明明明明DNADNADNADNA是主要是主要是主要是主要遗传遗传物物物物质质，DNADNADNADNA可可可可从一种生物个体从一种生物个体从一种生物个体从一种生物个体转转移到另一种生物个体。移到另一种生物个
5、体。移到另一种生物个体。移到另一种生物个体。科技探求之路：根底根底实际和技和技术开展催生了基因工程开展催生了基因工程早早期期根根底底实际 沃森、克里克提出沃森、克里克提出沃森、克里克提出沃森、克里克提出DNADNADNADNA的双螺旋构造模型。的双螺旋构造模型。的双螺旋构造模型。的双螺旋构造模型。科技探求之路：根底根底实际和技和技术开展催生了基因工程开展催生了基因工程早早期期根根底底实际梅塞梅塞梅塞梅塞尔尔松、斯塔松、斯塔松、斯塔松、斯塔尔证尔证明明明明DNADNADNADNA的半保管复制的半保管复制的半保管复制的半保管复制科技探求之路：根底根底实际和技和技术开展催生了基因工程开展催生了基因工
6、程早早期期根根底底实际克里克等提出中心法那克里克等提出中心法那克里克等提出中心法那克里克等提出中心法那么么么么DNADNADNADNARNARNARNARNA蛋白蛋白蛋白蛋白质质转录转录翻翻翻翻译译逆逆逆逆转录转录复制复制复制复制科技探求之路：根底根底实际和技和技术开展催生了基因工程开展催生了基因工程早早期期根根底底实际1963196319631963年尼年尼年尼年尼伦伦伦伦伯格和伯格和伯格和伯格和马马马马太破太破太破太破译编码译编码译编码译编码氨基酸的氨基酸的氨基酸的氨基酸的遗传遗传遗传遗传密密密密码码码码，1966196619661966年霍拉年霍拉年霍拉年霍拉纳纳纳纳用用用用实验实验实验
7、实验加以加以加以加以证证证证明。明。明。明。科技探求之路：根底根底实际和技和技术开展催生了基因工程开展催生了基因工程1)1)基因基因转转移移载载体的体的发现发现2)2)工具工具酶酶的的发现发现3)DNA3)DNA合成和合成和测测序技序技术术的的发发明明4)DNA4)DNA体外重体外重组组的的实现实现5)5)重重组组DNADNA表达表达实验实验的的胜胜利利6)6)第一例第一例转转基因基因动动物物问问世世7)PCR7)PCR技技术术的的发发明明问题讨论：苏云金芽云金芽孢杆菌含有一种可以杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因。合成毒蛋白的基因。让细菌的毒蛋白基因在棉花菌的毒蛋白基因在棉花细胞中表达，可培育
8、出抵抗棉胞中表达，可培育出抵抗棉铃虫虫害的抗虫棉。害的抗虫棉。普通棉花抗虫棉普通棉花抗虫棉想一想：完成抗虫棉的培育，需求哪些关想一想：完成抗虫棉的培育，需求哪些关键任任务？基因工程培育抗虫棉的简要过程：普通棉花普通棉花( (无抗虫特性无抗虫特性) )提取提取提取提取抗虫基因抗虫基因经过经过运运运运载载体体体体导导入入入入转基因棉花含抗虫基因基因棉花含抗虫基因转基因棉花有抗虫特性基因棉花有抗虫特性苏云金芽云金芽孢杆菌杆菌转基因棉花基因棉花产生伴胞晶体生伴胞晶体思索：在以上思索：在以上过程中关程中关键步步骤或或难点是点是什么？什么？基因工程培育抗虫棉的关键步骤：关关键步步骤一：一：抗虫基因从抗虫基
9、因从苏云金芽云金芽孢杆菌杆菌细胞内提取出来胞内提取出来关关键步步骤二：二：抗虫基因与棉花抗虫基因与棉花DNA“DNA“缝合合关关键步步骤三：三：抗虫基因抗虫基因进入棉花入棉花细胞胞“分子手分子手术术刀刀 限制性核酸内切限制性核酸内切酶酶“分子分子缝缝合合针针 DNA DNA衔衔接接酶酶“分子运分子运输车输车载载体体一、限制性核酸内切一、限制性核酸内切酶“分子手分子手术刀刀1 1称号来源：限制性核酸内切酶，又称限制酶称号来源：限制性核酸内切酶，又称限制酶主要从原核生物中分别纯化。主要从原核生物中分别纯化。2 2作用特点：识别特定核苷酸序列，使每条链中作用特点：识别特定核苷酸序列，使每条链中特定部
10、位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。3 3作用作用结果：果：识产生黏性末端或平末端。生黏性末端或平末端。思索：限制思索：限制酶在于原核生物中的作用？在于原核生物中的作用？1.种类与命名 如今曾如今曾经从从约300种微生物中分种微生物中分别出了出了约4000 种限制性内切种限制性内切酶(限制限制酶)。粘粘质沙雷氏杆菌沙雷氏杆菌Serratia marcesensSmaSma大大大大肠肠杆菌杆菌杆菌杆菌Escherichia coli REscherichia coli REcoREcoR练习：流感嗜血杆菌的：流感嗜血杆菌的d d菌株菌株( Haemoph
11、ilus ( Haemophilus influenzae d )influenzae d )中先后分中先后分别到到3 3种限制种限制酶，那么分，那么分别命名命名为: :Hind、Hind和和Hind命命名名方方法法1.作用特点作用特点断开磷酸二断开磷酸二酯键酯键磷酸二磷酸二酯键 T12345 A12345HHHHHO T12345 A12345HHHHOH2O +1.作用特点作用特点断开磷酸二断开磷酸二酯键酯键限制酶限制酶DNA解旋酶解旋酶区别区别限制性内切限制性内切酶与与DNA解旋解旋酶的区的区别切割特定的核苷酸序列切割特定的核苷酸序列的磷酸二的磷酸二酯键将将DNADNA两条两条链的的氢键
12、翻开构成两条翻开构成两条单链限制酶限制酶DNA水解酶水解酶区别区别限制性内切限制性内切酶与与DNA水解水解酶的区的区别切割特定的核苷酸序列切割特定的核苷酸序列的磷酸二的磷酸二酯键，构成片，构成片段的段的DNA.DNA.切割磷酸二切割磷酸二酯键，构成，构成单个的脱氧核苷酸。个的脱氧核苷酸。1.作用特点作用特点断开磷酸二断开磷酸二酯键酯键限制限制酶的的识别序列序列回文序列回文序列回文序列：回文序列：在切割部位，一条链在切割部位，一条链正向读的碱基顺序与正向读的碱基顺序与另一条链反向读的顺另一条链反向读的顺序完全一致。序完全一致。1.作用特点作用特点断开磷酸二断开磷酸二酯键酯键EcoR黏性末端黏性末
13、端黏性末端黏性末端1.作用特点作用特点断开磷酸二断开磷酸二酯键酯键Sma平末端平末端 平末端平末端二、二、“分子分子缝合合针DNA衔接接酶1 1种种类 ： Ecoli DNA Ecoli DNA衔接接酶 T4 DNA T4 DNA衔接接酶2 2作用：恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间作用：恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间 的磷酸二酯键。的磷酸二酯键。3 3作用原理：催化磷酸二作用原理：催化磷酸二酯键构成构成1.EcoliDNA衔衔接接酶酶或或T4DNA衔衔接接酶酶恢复被限制恢复被限制恢复被限制恢复被限制酶酶切开的两个核苷酸之切开的两个核苷酸之切开的两个核苷酸之切开的两个核苷酸之间间的磷酸二的磷酸
14、二的磷酸二的磷酸二酯键酯键2.T4DNA衔接酶T4 DNAT4 DNA衔衔衔衔接接接接酶酶酶酶还还还还可把平末端之可把平末端之可把平末端之可把平末端之间间间间的的的的缝缝缝缝隙隙隙隙“ “缝缝缝缝合起来，合起来，合起来，合起来，但效率但效率但效率但效率较较较较低低低低T4DNAT4DNA衔衔衔衔接接接接酶酶酶酶3.衔接酶类型总结类型EcoliDNAEcoliDNA衔衔衔衔接接接接酶酶酶酶T4DNAT4DNA衔衔衔衔接接接接酶酶酶酶来源来源来源来源功能功能功能功能大大大大肠肠杆菌杆菌杆菌杆菌T4T4噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体恢复恢复恢复恢复磷酸磷酸磷酸磷酸二二二二酯键酯键只能只能只能只能衔衔接黏性
15、末端接黏性末端接黏性末端接黏性末端能能能能衔衔接黏性末端和接黏性末端和接黏性末端和接黏性末端和平末端平末端平末端平末端( (效率效率效率效率较较低低低低) )一一一一样样点点点点差差差差别别4.比较：DNA衔接酶与DNA聚合酶DNA聚合酶DNA衔接酶区别区别1 1区别区别2 2一样点一样点1)1)只能将只能将单个核苷酸个核苷酸衔接到已有的核酸片段上，接到已有的核酸片段上，构成磷酸二构成磷酸二酯键构成磷酸二构成磷酸二酯键1)1)在两个在两个DNADNA片段之片段之间构成磷酸二构成磷酸二酯键2)2)以一条以一条DNADNA链为模板，模板，将将单个核苷酸个核苷酸经过磷酸磷酸二二酯键衔接成一条互接成一
16、条互补的的DNADNA链2)2)将将DNADNA双双链上的两个上的两个缺口同缺口同时衔接起来，接起来，不需求模板不需求模板三、三、“分子运分子运输车载体体1 1载体需求的条件：体需求的条件： 有有11多个限制多个限制酶切点切点 对受体受体细胞无害胞无害 导入基因能在受体入基因能在受体细胞中复制、表达胞中复制、表达 有某些有某些标志基因，便于挑志基因，便于挑选2 2常用运常用运载体：体：细菌的菌的质粒粒噬菌体衍生物或某些噬菌体衍生物或某些动植物病毒。植物病毒。常用的载体：质粒能复制并能复制并能复制并能复制并带带着着着着插入的目的基插入的目的基插入的目的基插入的目的基因一同复制因一同复制因一同复制
17、因一同复制有切割位点有切割位点有切割位点有切割位点有有有有标标志基因的志基因的志基因的志基因的存在，可用含存在，可用含存在，可用含存在，可用含氨氨氨氨苄苄青霉素的青霉素的青霉素的青霉素的培育基培育基培育基培育基鉴别鉴别课堂练习：1.在基因工程中，切割运载体和含有在基因工程中，切割运载体和含有2.目的基因的目的基因的DNA片段，需运用片段，需运用 3.A. 同种限制酶同种限制酶 B. 两种限制酶两种限制酶4.C. 同种衔接酶同种衔接酶 D. 两种衔接酶两种衔接酶A课堂练习：2.不属于质粒被选为基因运载体的不属于质粒被选为基因运载体的理由是理由是 A、能复制、能复制 B、有多个限制酶切点、有多个限
18、制酶切点 C、具有标志基因、具有标志基因 D、它是环状、它是环状DNAD课堂练习：3.以下说法正确的选项是以下说法正确的选项是 A、一切的限制酶只能识别一种特定的、一切的限制酶只能识别一种特定的 核苷酸序列核苷酸序列 B、质粒是基因工程中独一的运载体、质粒是基因工程中独一的运载体 C、运载体必需具备的条件之一是：具有多个、运载体必需具备的条件之一是：具有多个 限制酶切点，以便与外源基因衔接限制酶切点，以便与外源基因衔接 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谢谢欣赏WPS OfficeMake Presentation much more funWPS官方微博kingsoftwps
