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1、第2节、基因工程及其应用,能发光的水母,请您欣赏,能否让热带鱼也能发光?,设想,不能发光的热带斑马鱼,能发荧光的热带斑马鱼,普通热带斑马鱼是不发荧光的,请您欣赏,超级小鼠与超级鱼,能产生人胰岛素的大肠杆菌,请您欣赏,基因“嫁接”,一、基因工程(gene engineering)又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。,基因重组,生物体外,DNA分子水平,定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。,培育转基因大肠杆菌的简要过程：,你认为上述培育转基因大肠杆菌的关键步骤
2、有哪些？,普通大肠杆菌(不能分泌胰岛素),实例展示,培育转基因大肠杆菌的关键步骤：,1、 基因的“剪刀”限制性核酸内切酶,二、基因操作的工具,特点:一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点切割DNA分子。如:EcoRI只能识别GAATTC的序列,切割位点：,具有专一性（特异性）,这说明限制酶有什么特点？,结果:,磷酸二酯键,产生黏性末端或平末端,重播,限制酶（EcoR）作用过程,把两个不同的DNA同一种限制酶切割，是否具有相同的黏性末端？,作用：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。,2.分子针线DNA连接酶,限制酶：切割磷酸二酯键 DNA连接酶：形成磷
3、酸二酯键,3、基因的运输工具运载体,常用的运载体： 质粒、噬菌体和动植物病毒等,标记基因，便于进行检测。,质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子.,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。,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。,质粒可作为运载体有何特点？,注意：,所谓基因工程的“剪刀”、“针线”只是一
4、种比喻，答题时应书写为限制性核酸内切酶（限制酶）、DNA连接酶。,三、基因工程的操作步骤,从细胞中分离出DNA,从大肠杆菌中提取质粒,提取目的基因,目的基因与运载体结合,DNA连 接酶,目的基因导入受体细胞,目的基因的表达与检测,基因工程操作的基本步骤,基因工程的操作工具,1.基因的剪刀 限制性核酸内切酶,2.基因的针线 连接酶,3.基因的运输工具 运载体,基因工程的操作步骤,1.目的基因的提取,2.目的基因与运载体结合,3.目的基因导入受体细胞,4.目的基因的检测与表达,基因工程(gene engineering)的原理,小结,几种常见育种方法的比较,作业：,杂交自交选优,基因重组,不同个体
5、的优良性状可集中到同一个个体上,育种时间长，需及时发现优良性状,杂交水稻中国荷斯坦牛,花药离体培养、秋水仙素诱导加倍,染色体变异,明显缩短育种年限，后代一般都为纯种,技术复杂，成本高,普通小麦花药离体培养,秋水仙素处理萌发的种子、幼苗,染色体变异,植物茎杆粗壮，果实、种子大，营养高,发育延迟，结实率低,无籽西瓜,物理或化学方法处理动植物、微生物,基因突变,提高变异频率，大幅度改良某些性状，加速育种进程,有利变异少，需要处理大量实验材料，具有不确定性,青霉菌高产菌株的培育黑农五号大豆,基因重组,将一种生物特定基因转移到另一种生物体内,染色体变异定向地改造生物的遗传性状,可能引起生态危机，技术难度
6、大,转基因抗虫棉,四、基因工程的应用,1、基因工程与作物育种,2、基因工程与药物研制,3、环境保护,一、基因工程与作物育种,获得高产、稳产和具有优良品质的农作物以及具有抗逆性的作物新品种。,普通棉 抗虫棉,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,生长快、肉质好的转基因鱼(中国),乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),请您欣赏,超级小鼠与超级鱼,2、基因工程与药物研制,我国生产的部分基因工程疫苗和药物,有些药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。,用基因工程的方法能够生产各种高质量和低成本的药品。,胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素
7、，其产量之低和价格之高可想而知。,将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！,3、环境保护（1）、基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。,环境监测：基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。,1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来,要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是( ) 限制酶DNA连接酶解旋酶还原酶 ,A,下列关于基因工程的叙述中,正确的是:,A.限制酶只用于提取目的基因B.细菌体内的环状DNA均可作运载体C.DNA连接酶可用于目的基因和运载体的连接D.重组DNA分子一旦进入受体细胞,基因工程则
8、完成.,以下说法正确的是:,A.目的基因是指重组DNA B.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C.DNA重组所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体D.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,C,B,A.常用相同的限制性核酸内切酶处理目的 基因和质粒B.DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶C.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D.导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达.,（2006年.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,B,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,荷兰一家公司将大肠
9、杆菌中的海藻糖合成酶基因导入植物(如甜菜、马铃薯等)中并获得有效表达，使“工程植物”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：,（3）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：,海藻糖合成酶基因的获取,目的基因与运载体结合,将目的基因导入受体细胞,目的基因的表达和检测,基因通过转录、翻译合成蛋白质，体现出相应的性状,什么叫黏性末端？,当限制酶从识别序列的中心轴线两侧切开时，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。,什么叫平末端？,当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。,
