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1、高中生物基因工程第1页，本讲稿共25页定向基因改造设想 设想设想一一能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？能否让细菌能否让细菌能否让细菌能否让细菌“吐出吐出吐出吐出”蚕丝蚕丝蚕丝蚕丝？设想设想二二能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？珍贵的药物？珍贵的药物？珍贵的药物？设想设想三三经过多年的努力，科学家于经过多年的努力，科学家于经过多年的努力，科学家于经过
2、多年的努力，科学家于20202020世纪世纪世纪世纪70707070年代创立了可年代创立了可年代创立了可年代创立了可以定向改造生物的新技术以定向改造生物的新技术以定向改造生物的新技术以定向改造生物的新技术基因工程。基因工程。第2页，本讲稿共25页第三节第三节第3页，本讲稿共25页什么叫基因工程？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基因拼接技术基因拼接技术或或DNA重组技重组技术术。该技术是在。该技术是在。该技术是在。该技术是在生物体外生物体外，通过对，通过对DNA分子分子进行人工进行人工“剪切剪切”和和“拼接拼接”，对生物的基，对生物的基因进行因进行改造改造和和重新
3、组合重新组合，然后，然后导入受体细胞导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内内表达表达，产生出人类所需要的，产生出人类所需要的基因产物基因产物基因产物基因产物。（一）基因工程的概念（一）基因工程的概念第4页，本讲稿共25页（一）基因工程的概念（一）基因工程的概念基因工程的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水平操作水平基本过程基本过程结果结果基因拼接技术或基因拼接技术或DNADNA重组技术重组技术生物体外生物体外基因基因DNADNA分子水平分子水平人类需要的基因产物人类需要的基因产物剪切剪切 拼接拼接 导入导入 表达表达第5页，本
4、讲稿共25页基因工程培育抗虫棉的简要过程：基因工程培育抗虫棉的简要过程：（一）基因工程的概念（一）基因工程的概念普通棉花普通棉花普通棉花普通棉花(无抗虫特性无抗虫特性无抗虫特性无抗虫特性)苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌提取提取提取提取抗虫基因抗虫基因抗虫基因抗虫基因棉花细胞棉花细胞(含抗虫基因含抗虫基因含抗虫基因含抗虫基因)棉花植株棉花植株棉花植株棉花植株(有抗虫特性有抗虫特性)上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？重组重组DNA导入导入形成形成第6页，本讲稿共25页（一）基因工程的概念（一）基因工程的概念基因工程培育抗虫棉的关键步骤：基因工
5、程培育抗虫棉的关键步骤：关键步骤一：关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来胞内提取出来关键步骤二：关键步骤二：形成重组形成重组DNA关键步骤三：关键步骤三：重组重组重组重组DNADNA导入受体导入受体导入受体导入受体(棉花棉花棉花棉花)细胞细胞细胞细胞第7页，本讲稿共25页解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？解决培育抗虫棉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：关键步骤二的工具：关键步骤二的工具：关键步骤三的工具：关键步骤
6、三的工具：基因的剪刀基因的剪刀限制性内切酶限制性内切酶基因的基因的针线针线针线针线DNA连接酶连接酶 基因的基因的运输工具运输工具运输工具运输工具运载体运载体第8页，本讲稿共25页基因的剪刀基因的剪刀限制性内切酶（简称限制酶）限制性内切酶（简称限制酶）（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具 大肠杆菌大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶的一种限制酶能识别能识别GAATTC序列序列，并在，并在，并在，并在G和和A之间切开。之间切开。限制酶限制酶第9页，本讲稿共25页基因的剪刀基因的剪刀限制性内切酶（简称限制酶）限制性内切酶（简称限制酶）（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具限制酶限制酶限制酶限
7、制酶第10页，本讲稿共25页什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具 被限制酶切开的被限制酶切开的DNA两条两条单链的切口单链的切口，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，他们之间正好，他们之间正好互补配互补配互补配互补配对对对对，这样的切口叫，这样的切口叫黏性末端黏性末端。第11页，本讲稿共25页限制性内切酶1.特点：特特异异性性，即即识识别别特特定定核核苷苷酸酸序序列，在特定的切点切割。列，在特定的切点切割。2.分布：主要在微生物中。主要在微生物中。3.结果：产产生生黏黏性性末末端端（碱碱基基互互补补配配对对）。4.举例：大大
8、肠肠杆杆菌菌的的一一种种限限制制酶酶能能识识别别GAATTCGAATTC序列，并在序列，并在G G和和A A之间切开。之间切开。下页下页下页下页第12页，本讲稿共25页第13页，本讲稿共25页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？可产生几个黏性末端？（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具要切两个切口，产生四个黏性末端。要切两个切口，产生四个黏性末端。如果把两种来源不同的如果把两种来源不同的DNA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
9、者的黏性末，然后让两者的黏性末端端黏合黏合起来，就似乎可以合成起来，就似乎可以合成重组的重组的重组的重组的DNADNA分子分子分子分子了。了。第14页，本讲稿共25页基因的针线基因的针线DNA连接酶连接酶（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具 DNA连接酶可把黏性末端之间的连接酶可把黏性末端之间的缝隙缝隙缝隙缝隙“缝合缝合缝合缝合”起来，是把梯子两边扶手的断口连起来，是把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的接起来，这样一个重组的DNA分子才能形成。分子才能形成。第15页，本讲稿共25页AATTGCCTTAAG第16页，本讲稿共25页外源基因外源基因(如抗虫基因如抗虫基因)怎样才能导入受
10、体细怎样才能导入受体细胞胞(如棉花细胞如棉花细胞)？（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具导入过程需要运输工具导入过程需要运输工具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。第17页，本讲稿共25页运载体1.作用：2.条件：3.种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。质粒、噬菌体和动植物病毒。4.4.质粒的特点质粒的特点要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去。内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去
11、。内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去。内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去。能将外源基因送入细胞的工具就是能将外源基因送入细胞的工具就是能将外源基因送入细胞的工具就是能将外源基因送入细胞的工具就是运载体运载体。将外源基因送入受体细胞。将外源基因送入受体细胞。第18页，本讲稿共25页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？（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具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.具有某些具有某
12、些标记基因标记基因标记基因标记基因，便于进行，便于进行，便于进行，便于进行筛选筛选筛选筛选。如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。基因等。第19页，本讲稿共25页大肠杆菌的质粒：大肠杆菌的质粒：（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具 最常用的质粒是大肠杆最常用的质粒是大肠杆最常用的质粒是大肠杆最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗菌的质粒，其中常含有抗菌的质粒，其中常含有抗菌的质粒，其中常含有抗药基因，如四环素的标记药基因，如四环素的标记药基因，如四环素的标记药基因，如四环素的标记基因。质粒的存在与否对基因。质粒的存在与否对基因。质粒的存在与
13、否对基因。质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性宿主细胞生存没有决定性宿主细胞生存没有决定性宿主细胞生存没有决定性作用，但复制只能在宿主作用，但复制只能在宿主作用，但复制只能在宿主作用，但复制只能在宿主细胞内成。细胞内成。细胞内成。细胞内成。第20页，本讲稿共25页质粒的特点1.细胞染色体（或拟核DNA分子）外能自主复制的小型环状DNA分子；2.质粒的存在对宿主细胞无影响；3.质粒的复制只能在宿主细胞内完成。第21页，本讲稿共25页1.1.以下说法正确的是以下说法正确的是以下说法正确的是以下说法正确的是 （）A、所所有有的的限限制制酶酶只只能能识识别别一一种种特特定定的的核核苷苷酸序列酸序列
14、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、运运运运载载载载体体体体必必必必须须须须具具具具备备备备的的的的条条条条件件件件之之之之一一一一是是是是：具具具具有有有有多多多多个个个个限限限限制酶切点，以便与外源基因连接制酶切点，以便与外源基因连接制酶切点，以便与外源基因连接制酶切点，以便与外源基因连接 D D、DNADNA连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键C练习练习第22页，本讲稿共25页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、能复制、能复制 （）B、有多个限制酶切点、有多个限制酶切点 C、具有标记基因、具有标记基因 D、它是环状、它是环状DNAD练习练习第23页，本讲稿共25页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、基基因因工工程程技技术术能能定定向向地地改改造造生生物物的的遗遗传传性性状状，培培育生物新品种育生物新品种 B、重组、重组DNA的形成在细胞内完成的形成在细胞内完成 C、目的基因须由运载体导入受体细胞、目的基因须由运载体导入受体细胞 D、质粒都可作为运载体、质粒都可作为运载体B D练习练习第24页，本讲稿共25页第25页，本讲稿共25页