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1、第二节基因工程及其应用 第六章从杂交育种到基因工程能发光的水母能发光的水母能否让热带鱼能否让热带鱼也能发光也能发光?设想不能发光的热带斑马鱼不能发光的热带斑马鱼能产生人胰岛素的大肠杆菌基因基因“嫁接嫁接”TTTTAGCCGGAA什么叫基因工程什么叫基因工程?基因工程的基本操作步骤有哪些基因工程的基本操作步骤有哪些?归纳出科学家实施基因工程的总体思路归纳出科学家实施基因工程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，把一种生物一种生物的某种基因提取
2、出来，加以的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到修饰改造，然后放到另一种生物另一种生物的细的细胞里，胞里，定向定向的改造生物的遗传性状。的改造生物的遗传性状。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
3、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)人体组织细胞人体组织细胞含有胰岛素基因含有胰岛素基因提取提取提取提取胰岛素基因胰岛素基因大肠杆菌大肠杆菌(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)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
4、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”基因的运载体基因的运载体如如:EcoRI1、该限制酶只能识别、该限制酶只能识别GAATTC的序列，的序列，说明了限制酶具有的特性是说明了限制酶具有的特性是 。2、EcoRI限制酶识别了限制酶识别了GAATTC的序列后，的序列后，将会发生什么样的变化？将会发生什么样的变化？积极思考专一性专一性1.基因的基因的剪刀剪刀限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶 基因操作(gene engineering)的工具限制性内切酶限制性内切酶（Eco
5、REcoR）作用过作用过程程点击播放点击播放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 GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 目的基因目的基因黏性末端黏性末端被同一种限制酶切断的几个被同一种限制酶切断的几个DNADNA是否具有是否具有相同的黏性末端？相同的黏性末端？思考思考:形成的黏性末端不同形成的黏性末端不同不同的限制酶呢？不同的限制酶呢？具有具有（2006.2006.台州质检）下列是由限
6、制酶切割形台州质检）下列是由限制酶切割形成的成的DNADNA片段，能用相应片段，能用相应DNADNA连接酶将它们连接酶将它们恢复连接的组合是恢复连接的组合是CTGCA GGCTTAA GACGTC AATTC GA.A.；B.B.；C.C.；D.D.以上都不对以上都不对A2.分子针线分子针线DNA连接酶连接酶(DNA linking-enzyme)积极思考DNA连接酶连接的是两个脱氧连接酶连接的是两个脱氧核苷酸核苷酸(deoxyribonucleotide)分子的什么部位？分子的什么部位？基因操作(gene engineering)的工具磷酸二酯键磷酸二酯键使用使用DNA连接酶制作重组连接酶制
7、作重组DNA分子分子甲片段甲片段CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT 乙片段乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG 重组重组DNA分子分子Recombinant DNAGGCATCTTAAAATTCCGTAG DNADNA连接酶的作用是：连接酶的作用是：A.A.子链和母链之间形成氢键子链和母链之间形成氢键B.B.黏性末端之间形成氢键黏性末端之间形成氢键C.C.两个两个DNADNA末端间的缝隙连接末端间的缝隙连接D.AD.A、B B、C C都对都对 C目的基因目的基因(如人的胰岛素基因如人的胰岛素基因)怎样才能怎样才能导入受体细胞导入受体细胞(如大肠
8、杆菌细胞如大肠杆菌细胞)？3.基因的运输工具基因的运输工具运载体运载体(carrying)常用的运载体常用的运载体(carrying)有两类：有两类：1）细菌细胞质的）细菌细胞质的质粒质粒(plasmid)2）噬菌体噬菌体(bacteriophages)或某些或某些动植物病毒动植物病毒(virus)基因操作(gene engineering)的工具大肠杆菌的大肠杆菌的质粒质粒(plasmid)：运载体运载体(carrying)应该应该具有什么特具有什么特点呢点呢?基因操作(gene engineering)的工具运载体运载体(carrying)1 1能够在宿主细胞内能够在宿主细胞内复复制制并稳
9、定保存；并稳定保存；具有具有多个限制酶切多个限制酶切点点以便与外源基因相以便与外源基因相连；连；具有具有标记基因标记基因，便，便于进行筛选于进行筛选4、目的基因的表达和检测、目的基因的表达和检测大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的受大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。检测出来。将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研
10、究。保留有表达产物的进一步培养、研究。无表达产物无表达产物无表达产物无表达产物有表达产物有表达产物无表达产物无表达产物你见过树会走路吗你见过树会走路吗?导入人基因具特殊用途的猪和小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠最新款的摩托车最新款的摩托车谁能告诉我这是？谁能告诉我这是？谁能告诉我这是？谁能告诉我这是？给科学插上想象的翅膀，你会收获更多！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
11、的剪刀基因的剪刀 限制性内切酶限制性内切酶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 运载体运载体 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)转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
12、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将生物合成相应药物成分的基因导导入微生物细
13、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%!50%!3 3、环境保护、环境保护基因工程
14、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
15、染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。转基因食品转基因食品 安全吗?课课究究探探后后 课题：利用网络资源并结合教材中的资料分析,就“转基因生物和转基因食品的安全性”以小论文的形式发表个人见解。exerciseexercise基因工程的正确操作步骤是:使目的基因与运载体结合使目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞 检测目的基因的表达是否符合特定性状要求检测目的基因的表达是否符合特定性状要求 提取目的基因提取目的基因A.B.C.D.要使目的基因与对应的载体重组，所需的要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是两种酶是()()限制酶限制酶连接酶连接酶解旋酶解旋酶还原
16、还原酶酶 A基因工程技术中的目的基因主要来源于基因工程技术中的目的基因主要来源于A.A.自然界现存在生物体内的基因自然界现存在生物体内的基因B.B.自然突变产生的新基因自然突变产生的新基因C.C.人工诱变产生的新基因人工诱变产生的新基因D.D.科学家在实验室中人工合成的基因科学家在实验室中人工合成的基因A下列关于基因工程的叙述中下列关于基因工程的叙述中,正确的是正确的是:A.A.限制酶只用于提取目的基因限制酶只用于提取目的基因B.B.细菌体内的环状细菌体内的环状DNADNA均可作运载体均可作运载体C.DNAC.DNA连接酶可用于目的基因和运载体的连接连接酶可用于目的基因和运载体的连接D.D.重
17、组重组DNADNA分子一旦进入受体细胞分子一旦进入受体细胞,基因工程则完成基因工程则完成.以下说法正确的是以下说法正确的是:A.A.目的基因是指重组目的基因是指重组DNA DNA B.B.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C.DNAC.DNA重组所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体重组所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体D.D.只要受体细胞中含有目的基因，目的基因就一定能只要受体细胞中含有目的基因，目的基因就一定能够成功表达够成功表达 CBA.A.常用相同的限制性核酸内切酶处理目的常用相同的限制性核酸内切酶处理目的 基因和质粒基因和质粒B.DNAB.D
18、NA连接酶和连接酶和RNARNA聚合酶是构建重组质聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶粒必需的工具酶C.C.可用抗生素的培养基检测大肠杆菌中是可用抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒否导入了重组质粒D.D.导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达表达.（20062006年年.四川）用基因工程技术可使大肠四川）用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列说法不正确的是杆菌合成人的蛋白质。下列说法不正确的是B切取牛的生长激素或人的生长激素基因切取牛的生长激素或人的生长激素基因,用显微用显微注射技术将它们分别注入小鼠的受精卵中注射技术将它们分别注入小鼠的受精卵
19、中,从而从而获得了获得了”超级鼠超级鼠”,次项技术遵循的原理是次项技术遵循的原理是A.A.基因突变基因突变 DNA RNA DNA RNA 蛋白质蛋白质B.B.基因工程基因工程 RNA DNA RNA DNA 蛋白质蛋白质C.C.细胞工程细胞工程 DNA RNA DNA RNA 蛋白质蛋白质D.D.基因工程基因工程 DNA RNA DNA RNA 蛋白质蛋白质Dba(多选题多选题)如图如图,下列有关酶功能的下列有关酶功能的叙述中叙述中,正确的是正确的是A.A.切断切断a a处的酶为限制性内切酶处的酶为限制性内切酶B.B.连接连接a a处的酶为处的酶为DNADNA连接酶连接酶C.C.切断切断b
20、b处的酶为解旋酶处的酶为解旋酶D.D.连接连接b b处的酶为处的酶为RNARNA聚合酶聚合酶ABC基因工程技术在培育抗旱植物用于发展沙漠农业基因工程技术在培育抗旱植物用于发展沙漠农业和改造沙漠方面显示了良好的前景和改造沙漠方面显示了良好的前景,荷兰一家公司荷兰一家公司将大肠杆菌中的海藻糖合成酶基因导入植物将大肠杆菌中的海藻糖合成酶基因导入植物(如甜如甜菜、马铃薯等菜、马铃薯等)中并获得有效表达，使中并获得有效表达，使“工程植物工程植物”增强了耐旱性、耐寒性的基本操作步骤是：增强了耐旱性、耐寒性的基本操作步骤是：（2）基因表达的含义是：）基因表达的含义是：（3）写出酶基因工程在植物体内的表达过程：）写出酶基因工程在植物体内的表达过程：（4）基因工程操作中的工具是：）基因工程操作中的工具是：海藻糖合成酶基因的获取海藻糖合成酶基因的获取目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞目的基因的表达和检测目的基因的表达和检测基因基因通过通过转录转录、翻译翻译合成蛋白质，体合成蛋白质，体现出相应的性状现出相应的性状酶基因酶基因 mRNA mRNA 海藻糖合成酶海藻糖合成酶转录转录翻译翻译