基因工程培训课件(ppt 4).ppt

辐射、射线 化学药剂,秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,基因重组,基因突变,染色体数目变异,可以集中两 个亲体的优 良性状,育种年限缩 短，改良某 些性状,果大，茎秆 粗，营养物 丰富,育种时间长,有利变异少， 需要大量处理实验材料,花药离体培养，再人工诱导使染色体数目加倍,育种年限短，可得纯合子,发育延迟 ， 结实率低,技术复杂,杂交自交选优自交,下图是用某种作物的两个品种和分别培育出 品种的示意图，试分析回答： AABB E Ab - D AaBb F AAbb- aabb G AAaaBBbb- （1）用和培育所采用的D和F步骤分别是 和 。其应用的遗传学原理是 。 （2）用培育所采用的E和H步骤分别是 和 。其应用的遗传学原理是 。 （3）用培育所采用的G步骤是 其遗传学原理是 。,H,杂交,自交,基因重组,花药离体培养,秋水仙素处理幼苗,染色体变异.,秋水仙素 处理幼苗,染色体变异,.,.,.,1.可获得无子西瓜、青霉素高产菌株、矮秆抗病小麦的方法分别是（ ）。 诱变育种 杂交育种 单倍体育种 多倍体育种 A. B. C. D.,2.用杂合子种子尽快获得纯合子植株的方法是（ ）。 A.种植F2选不分离者纯合子 B.种植秋水仙素处理纯合子 C.种植花药离体培养单倍体幼苗 秋水仙素处理纯合子 D.种植秋水仙素处理花药离体培养纯合子,3.在育种上既要得到更多的变异，又要使后代的变异性状较快地稳定，最好应该采用 A.单倍体育种 B.多倍体育种 C.杂交育 D.诱变育种, 袁隆平（杂交水稻专家） 2000年国家最高科学技术奖；2004年十大感动中国人物之一。,产量：4500kg/hm27500kg/hm2,杂种优势:指基因型不同的亲本个相互杂交产生的杂种第一代，在多种性状上优于两个亲本的现象,杂种优势:生产上利用杂种优势可以大幅度地提高产量。例如，杂交高梁比纯系高梁增产30%-50%，杂交水稻比纯系水稻增产20%左右。,为提高农作物的单产量，获得早熟、抗倒伏、抗病等性状，科学工作者往往要采取多种育种方法来培育符合农民要求的新品种，请根据下面提供的材料，每小组设计一套育种方案：,已有的材料：A小麦的高秆（显性）抗锈病（显性）纯种，B小麦的矮秆不抗锈病纯种，C水稻的迟熟种子 非生物材料：根据需要自选,（1）育种名称： （2）所选择的生物材料： （3）希望得到的结果： （4）预计产生这种结果的（所需类型）的几率（5）写出育种的简要过程（可用图解） （6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。,生物材料：A小麦的高秆（显性）抗锈病（显性）纯种，B小 麦的矮秆不抗锈病纯种，C水稻的迟熟种子 非生物材料：根据需要自选,方案1： （1）育种名称： （2）所选择的生物材料：A、B。 （3）希望得到的结果：矮秆抗锈病。 （4）预计F2产生这种结果的（所需类型）的几率：3/16。 （5）写出育种的简要过程（可用图解） 高抗矮病 F1 高抗 自交 F2（高抗、矮抗、高病、矮病）。 （6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。 将F2矮秆抗锈病品种连续自交，分离淘汰提纯到基本不分离为止。,杂交育种,生物材料：A小麦的高秆（显性）抗锈病（显性）纯种，B小 麦的矮秆不抗锈病纯种，C水稻的迟熟种子 非生物材料：根据需要自选,方案2： （1）育种名称：单倍体育种 （2）所选择的生物材料：A、B。 （3）希望得到的结果：矮秆抗锈病。 （4）预计产生这种结果的（所需类型）的几率：1/4。 （5）写出育种的简要过程（可用图解） 高抗矮病 F1高抗 F1花药离体培养 单倍体植株，再经秋水仙素处理，染色体加倍成为纯合的高抗、矮抗、高病、矮病植株。 （6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。 挑选矮秆抗锈病的植株即可。,生物材料：A小麦的高秆（显性）抗锈病（显性）纯种，B小 麦的矮秆不抗锈病纯种，C水稻的迟熟种子 非生物材料：根据需要自选,方案3： （1）育种名称：诱变育种 （2）所选择的生物材料：C。 （3）希望得到的结果：早熟水稻。 （4）预计产生这种结果的（所需类型）的几率：极低或不出现。 （5）写出育种的简要过程（可用图解） 用射线、激光照射或秋水仙素等化学试剂处理（或用太空飞船搭载）水稻，使之产生基因突变。 （6）简答选择能稳定遗传的新品种的方法。 将处理的水稻种植下去，进行观察，选择早熟的水稻，并纯化。,育种技术的不断完善与发展的动力和原因是超越已有技术的局限性。育种学家将如何突破“不能实行种间的基因交流”这一育种技术的局限呢？,选择育种,杂交育种,诱变育种,特点：在自然产生的变异中选择 局限：不能把位于两个品种的优良性 状集于一身,主要优点：有目的地把位于两个品种 的优良性状集于一身 局限：不能产生新的基因,主要优点：能产生新基因 局限：该方法具有一定的盲目性,均不能实行种间的基因交流,总结：,基因工程及其应用,家蚕能够吐出蚕丝为人类利用,能否让细菌“吐出”蚕丝？,设想,聚焦一：基因工程概念,目的基因,获得新性状,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 提取出来，加以 ，然后放到 的细胞里，定向地改造生物的 。,基因工程：,原 理：,操作水平：,意 义：,基因重组,DNA分子水平,按人的意愿在分子水平上定向改造生物体。,目的基因是人们所需要转移或改造的基因。,操作环境：,生物体外,磷酸二酯键,?,聚焦二：基因工程的操作工具,1.基因的“剪刀”限制性核酸内切酶（限制酶）,一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子中磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键。,聚焦二：基因工程的操作工具,磷酸二酯键,专一性,黏性末端：带有短单链的切口。,特性：,具有高度的专一性。例如：从大肠杆菌中分离的EcoRI酶能专一性的识别GAATTC序列，并能于G A之间切开磷酸二酯键,不同的DNA分子被同一种限制酶切得的切口有何规律？,聚焦二：基因工程的操作工具,1.基因的“剪刀”限制性核酸内切酶（限制酶）,相同、互补,、基因的针线DNA连接酶,作用：,能将互补的黏性末端连接，在磷酸与脱氧核糖之间形成磷酸二酯键(而非氢键)。使之成为一个DNA分子。,聚焦二：基因工程的操作工具,思 考：被不同限制酶剪切所得的DNA片断是否能被DNA连接酶连接？为什么？,特性：只有同一种限制酶切得的黏性末端才能相连接。,、基因的针线DNA连接酶,聚焦二：基因工程的操作工具,基因的针线：DNA连接酶,3、运载体,作用：,能将目的基因载入受体细胞，并能存在、复制； 具有标记基因。,常用运载体：,质粒（环状小DNA） 噬菌体和动植物病毒,聚焦二：基因工程的操作工具,拟核能否作为运载体？,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 检测与鉴定,聚焦三、基因工程操作的基本步骤,比较几种酶的作用,DNA解旋酶,DNA酶,限制性核酸 内切酶,结果,化学键,作用于特定位置的磷酸二酯键,作用于碱基对 之间的氢键,单个的 脱氧核苷酸,特定末端的 DNA片段,DNA单链,作用于全部的磷酸二酯键,DNA连接酶,生成黏性末端接缝处的磷酸二酯键,重组DNA,DNA聚合酶,生成全部的磷酸二酯键,DNA单链,1、科学家们经过多年努力，创立了一种新兴生物技术基因工程，实施该工程的最终目的： （ ）,A.定向提取生物体的DNA分子 B.定向地对DNA分子进行“剪切” C.在生物体外对DNA分子进行改造 D.定向地改造生物的遗传性状,D,练习：,2DNA连接酶的主要功能是（ ） ADNA复制时母链与子链之间形成的氢键 B粘性末端碱基之间形成的氢键 C将两条DNA末端之间的缝隙连接起来 D将碱基、脱氧核糖、磷酸之间的键连接起来,C,练习：,3.实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性核酸内切酶。一种限制性核酸内切酶能识别分子的顺序，切点在和之间，这是利用了酶的（ ） 高效性 专一性 多样性 催化活性易受外界影响,B,4.要将目的基因与运载体连接起来， 在基因操作中应选用（ ）。 A.只需DNA连接酶 B.同一种限制酶和DNA连接酶 C.只需限制酶 D.不同的限制酶和DNA连接酶,B,5. 下表关于基因工程中有关基因操作的名词及 对应的内容，正确的组合是( )。,C,6、下列哪项不是基因工程中经常使用的用来运载目的基因的运载体是：（ ）,A.细菌质粒 B.噬菌体 C.动植物病毒 D.细菌拟核中的DNA,D,7、下列有关质粒的叙述，正确的是（ ） A质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种 颗粒状细胞器 B质粒是细菌细胞质中能自主复制的小型环状DNA分子 C质粒只有在侵入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制 D细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的,B,8、基因工程中常用细菌等原核生物作 受体细胞的原因不包括( ) A.繁殖速度快 B.遗传物质相对较少 C.多为单细胞，操作简便 D.DNA为单链，变异少,D,9、萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞，获得了高水平的表达。这一研究成果表明萤火虫与烟草植物的DNA结构基本相同 萤火虫与烟草植物共用一套密码子烟草植物体内合成了荧光素 萤火虫和烟草植物合成蛋白质的方式基本相同（ ） A . B. C. D. ,D,第一课时知识点：,基因工程的概念 基因工程的基本步骤（四步骤） 目的基因的运载体有哪些？ 质粒（存在于细菌和酵母菌中）、噬菌体、 动植物病毒 基因的剪刀、针线分别是？ 限制性核酸内切酶（200多种）、DNA连接酶,四、 基因工程的应用,一、基因工程与作物育种,抗虫害的玉米,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,获得高产、稳产和具有优良品质的农作物和具有抗逆性的作物新品种。,抗虫的基因来自苏云金杆菌。苏云金杆菌形成的伴胞晶体是一种毒性很强的蛋白晶体，能使棉铃虫等鳞翅口害虫瘫痪致死。科学家将编码这个蛋白质的基因导入作物，使作物自身具有抵御虫害的能力。,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),A：紫外光照射下的转绿色荧光蛋白的 Eustoma (Lisianthus) 花。,转基因蓝猪耳改变花色,转基因牵牛花改变了花色,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,许多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。,微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，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。,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，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！使其价格降低了30%-50%!,治疗糖尿病,治疗生长缺陷症,治疗烫伤、胃溃疡,治疗某些癌症,治疗癌症或病毒感染,预防病毒性肝炎,治疗心血管病（心脏病）,3、 环境保护 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。,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“超级细菌”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DDT等毒害物质。,1.质粒是基因工程中最常用的运载体，它存在于许多细 菌体内。质粒上有标记基因如图所示，通过标记基因 可以推知外源基因（目的基因）是否转移成功。外源 基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也 不同，下表是外源基因的插入位置（插入点有a、b、 c），请根据表中提供细菌的生长情况推测三 种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是 ( ),A.是c；是b；是a B.是a和b；是a；是b C.是a和b；是b；是a D.是c；是a；是b,解析 外源基因插入点在c处时，细菌上a、b基因不被破坏，插入点在a、b时则a、b基因将被破坏。 答案 A,请根据表中提供细菌的生长情况推测三种重组后细菌的外源基因插