《6.2基因工程及其应用课件--高一下学期生物人教版必修2 (1).pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《6.2基因工程及其应用课件--高一下学期生物人教版必修2 (1).pptx（33页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 资料资料 以往，治疗糖以往，治疗糖尿病的胰岛素是从尿病的胰岛素是从动物胰腺中提取的，动物胰腺中提取的，从从100千克猪、牛千克猪、牛等动物的胰腺只能等动物的胰腺只能提取提取34克胰岛素，克胰岛素，治疗一个患者需宰治疗一个患者需宰杀杀4050头牛，这头牛，这种药物的造价就可种药物的造价就可想而知了。想而知了。微生物可以有分泌产物，且微生物可以有分泌产物，且微生物繁殖速率快微生物繁殖速率快能产生人胰岛素的大肠杆菌能产生人胰岛素的大肠杆菌基因“嫁接”想一想：为什么能把人的基因嫁接到细菌上？人和细菌的遗传物质都是人和细菌的遗传物质都是DNA，都共用一套，都共用一套遗传密码遗传密码经过多年的努力，科学
2、家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术基因工程。基因工程及其应用什么叫基因工程什么叫基因工程?基因工程基因工程 的基本操作步骤有哪些的基本操作步骤有哪些?归纳出科学家实施基因工程归纳出科学家实施基因工程 的总体思路的总体思路阅读教材阅读教材 P102，解决以下问题：，解决以下问题：又称又称基因拼接技术基因拼接技术,或或重组重组DNA 技术技术。通俗的说，就是按照人们的意愿，把通俗的说，就是按照人们的意愿，把一一种生物种生物的某种基因提取出来，加以修饰的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到改造，然后放到另一种生物另一种生物的细胞里，的细胞里，定向定向的改造生物的遗传性状。的改造生
3、物的遗传性状。基因工程基因工程(gene engineering)原原 理理：操作水平操作水平：结结 果果：基因重组基因重组DNADNA分子水平分子水平定向地改造生物的遗传性状，定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。获得人类所需要的品种。基因工程基因工程(gene engineering)培育转基因大肠杆菌的简要过程：培育转基因大肠杆菌的简要过程：你认为上述培育转你认为上述培育转你认为上述培育转你认为上述培育转基因大肠杆菌的关基因大肠杆菌的关基因大肠杆菌的关基因大肠杆菌的关键步骤有哪些？键步骤有哪些？键步骤有哪些？键步骤有哪些？普通大肠杆菌普通大肠杆菌(不能分泌胰岛素不能分泌胰岛素)
4、人体组织细胞人体组织细胞提取提取提取提取胰岛素基因胰岛素基因与运载体与运载体与运载体与运载体DNADNA拼接拼接拼接拼接导入导入导入导入大肠杆菌大肠杆菌(含含胰岛素基因胰岛素基因)转基因大肠杆菌转基因大肠杆菌(能分泌胰岛素能分泌胰岛素)培育转基因大肠杆菌的关键步骤：培育转基因大肠杆菌的关键步骤：1.ONE1.ONE胰岛素基胰岛素基因从人体因从人体细胞内提细胞内提取出来取出来2.TWO2.TWO胰岛素基胰岛素基因与运载因与运载体体DNADNA连连接接3.THREE3.THREE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)细胞细胞基因的基因的“剪刀剪刀”基因的基因的“针线针线”基因的运
5、载体基因的运载体基因工程操作的工具基因工程操作的工具1.1.将目的基因片断从人体细胞内提取，将目的基因片断从人体细胞内提取，需要基因的需要基因的剪刀剪刀限制性内切酶限制性内切酶。2.2.将目的基因与运载体将目的基因与运载体DNADNA连接，连接，需要基因的需要基因的针线针线DNADNA连接酶连接酶。3.3.将目的基因运入大肠杆菌，将目的基因运入大肠杆菌，需要基因的需要基因的运输工具运输工具运载体运载体。1、基因的指指“限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶 ”一种限制酶一种限制酶只能识别只能识别一种特定的一种特定的核苷酸序列核苷酸序列,并在并在特定切点特定切点切割切割特点特点:“”EcoR1EcoR
6、1限制酶能识别限制酶能识别限制酶能识别限制酶能识别GAATTCGAATTC序列，并序列，并序列，并序列，并在在在在GG和和和和A A之间切开。之间切开。之间切开。之间切开。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将并在特定的切割点上将DNA DNA 分子切断。目前已发分子切断。目前已发现的限制酶现的限制酶有有40004000多种多种。CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 练习使用练习使用EcoRI 剪切目的基因剪切目的基因CTTCATG AATTCCCTAA
7、 GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 目的基因目的基因黏性末端黏性末端磷酸二酯键磷酸二酯键限制酶切割的是什么？限制酶切割的是什么？DNA连接酶连接酶连接酶的作用连接酶的作用：将互补配对的两个黏将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整性末端连接起来，使之成为一个完整的的DNADNA分子。分子。？基因进行了切割以后就有了切口，基因进行了切割以后就有了切口，怎样才能将有切口的基因与其他基因缝合怎样才能将有切口的基因与其他基因缝合在一起呢？在一起呢？2 2：基因工程的：基因工程的指指“DNA连接酶连接酶”“”作用：作用：连接两个DNA片段骨架上的缺
8、口CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG GGCATCTTAAAATTCCGTAG 2 2：基因工程的：基因工程的C T T A AG A A T T C G重组重组DNA分子分子（外源基因）（外源基因）？如何将外源基因送入受体细胞呢？如何将外源基因送入受体细胞呢？注：限制酶与连接酶作用的位点都是注：限制酶与连接酶作用的位点都是 磷酸二酯键磷酸二酯键二、基因操作的工具二、基因操作的工具基因的运载工具基因的运载工具运载体：运载体：1 1）质粒）质粒2 2）噬菌体或某些噬菌体或某些动、植物病毒动、植物病毒常用的运载体主要
9、常用的运载体主要有有两两类类：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）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。2 2）具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。）具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。3 3）具有某些标记基因，便于进行筛选。）具有某些标记基因，便于进行筛选。如抗生素抗性基因、产物具有颜色反应的如抗生素抗性基因、产物具有颜色反应的 基因等。基因等。质粒质粒存在于许多细菌存在于许多细菌和酵母菌等生物中和酵母菌等生物中,是拟核或细胞核外能是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的够自主复制的很小的环状环状DNADNA分子分子.作为运载体必须
10、具备哪些条件？作为运载体必须具备哪些条件？1.能够在宿主细胞中能够在宿主细胞中复制并稳定地保存复制并稳定地保存。2.具具多个限制酶切点多个限制酶切点，以便与外源基因连接。，以便与外源基因连接。3.对宿主细胞无毒害作用。对宿主细胞无毒害作用。4.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。从细胞中分从细胞中分离出离出DNA从大肠杆菌从大肠杆菌中提取质粒中提取质粒限制限制 酶酶提取目的基因提取目的基因限制酶限制酶目的基因与运目的基因与运载体结合载体结合DNA连连 接酶接酶目的基因导入目的基因导入受体细胞受体细胞目的基因的表目的基因的表达与检测达与检测基因工程操作的基本步骤基因工程
11、操作的基本步骤重组重组DNA构建模型构建模型基因工程(gene engineering)的“四步曲”提取提取目的基因目的基因1目的基因与目的基因与运载体结合运载体结合2将目的基因将目的基因导入导入受体细胞受体细胞3目的基因的目的基因的检测检测和和表达表达412基因工程的操作工具基因工程的操作工具1.基因的剪刀基因的剪刀 限制性内限制性内切酶切酶2.基因的针线基因的针线 连接酶连接酶 3.基因的运输工具基因的运输工具 运载运载体体 基因工程的操作步骤基因工程的操作步骤1.目的基因的目的基因的提取提取2.目的基因与运载体目的基因与运载体结合结合3.目的基因目的基因导入导入受体细胞受体细胞4.目的基
12、因的目的基因的检测检测与与表达表达基因工程基因工程(gene engineering)的原理的原理DNADNA聚合酶和聚合酶和DNADNA连接酶的比较连接酶的比较不不同同点点相同点相同点DNA聚合酶聚合酶DNA连接酶连接酶连接连接DNA片段片段不需要模板不需要模板连接的是游离的连接的是游离的脱氧核苷酸脱氧核苷酸需要模板需要模板连接不同脱氧核苷酸之间的磷酸和连接不同脱氧核苷酸之间的磷酸和脱氧核糖，形成磷酸二酯键脱氧核糖，形成磷酸二酯键一、基因工程与作物育种生长快、肉质好的转基因生长快、肉质好的转基因鱼鱼(中国中国)乳汁中含有人生长激素的乳汁中含有人生长激素的转基因牛转基因牛(阿根廷阿根廷)转黄瓜
13、抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基转鱼抗寒基因的番茄因的番茄获得高产、稳产和具有获得高产、稳产和具有优良品质的农作物和具优良品质的农作物和具有抗逆性的作物新品种。有抗逆性的作物新品种。2 2、基因工程与药物研制、基因工程与药物研制我国生产的部分基因我国生产的部分基因工程疫苗和药物工程疫苗和药物许多药品的生产许多药品的生产是从是从生物组织生物组织中提取中提取的。受材料来源限制的。受材料来源限制产量有限，其价格往产量有限，其价格往往十分昂贵。往十分昂贵。微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因
14、将生物合成相应药物成分的基因导导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但入微生物细胞内，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。能解决产量问题，还能大大降低生产成本。胰岛素从猪、牛等动物的胰胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，腺中提取，100Kg100Kg胰腺只能提取胰腺只能提取4-5g4-5g的胰岛素，其产量之低和价的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。格之高可想而知。将合成的胰岛素将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，基因导入大肠杆菌，每每2000L2000L培养液就能培养液就能产生产生100g100g胰岛素！使胰岛素！使其价格降低了其价格降低了30%-30%-50%!
15、50%!3 3、环境保护、环境保护基因工程做成的基因工程做成的“超级细超级细菌菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。能吞食和分解多种污染环境的物质。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的工程培育成功的“超级细菌超级细菌”却能分解石油中的多种烃却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDTDDT等毒害物质。等毒害物质。利用基因工程培育的利用基因工程培育的“指示生物指示生物”能十分能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污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染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。转基因食品 安全吗安全吗?!请收集资料分析转基因生物与转基因食品的利与弊。利利弊弊增加作物单位面积产量增加作物单位面积产量减少农药使用，减少环境污染减少农药使用，减少环境污染节省生产成本，降低粮食售价节省生产成本，降低粮食售价增强作物抗虫、抗病能力增强作物抗虫、抗病能力可能产生新毒素和过敏原可能产生新毒素和过敏原可能产生抗除草剂的杂草可能产生抗除草剂的杂草可能会损害农作物的生物多样性可能会损害农作物的生物多样性可能干扰生态系统的稳定性可能干扰生态系统的稳定性