选修基因工程的概述苏教版

1、选修三 现代生物科技专题 第一章：基因工程第一章：基因工程 第二章：细胞工程第二章：细胞工程 第三章：胚胎工程第三章：胚胎工程 第四章：生态工程第四章：生态工程 基因工程基因工程科技探索之路：科技探索之路：1.1 DNA重组技术的重组技术的基本工具基本工具1.2 基因工程的基本操作基因工程的基本操作程序程序1.3 基因工程的基因工程的应用应用1.4 蛋白质工程的崛起蛋白质工程的崛起基因决定性状（一）青霉菌能产生对人类有用的抗生素青霉菌能产生对人类有用的抗生素青霉素青霉素基因决定性状（二）v家蚕能够吐出蚕丝为人类利用家蚕能够吐出蚕丝为人类利用基因决定性状（三）v豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮豆

2、科植物的根瘤能够固定空气中的氮定向基因改造设想 能否让禾本科的植物也能够固定空气中能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？的氮？能否让细菌能否让细菌“吐出吐出”蚕丝？蚕丝？能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？素等珍贵的药物？甲生物甲生物乙生物乙生物取出优秀取出优秀基因基因“剪切剪切”“拼接拼接”新类型新类型表达表达新的生物产品新的生物产品基基因因敲敲除除技技术术转转基基因因技技术术生物生物新类型新类型敲敲除除不不利利基基因因新的生物产品新的生物产品第一节第一节 基因工程的概述基因工程的概述 又叫基因拼接技术或又叫基因拼接技术或DNADNA重组技术

3、重组技术。指在指在体外体外通过通过人工人工“剪切剪切”和和“拼接拼接”等方法，对生物的等方法，对生物的基因进行基因进行改造和重新组合改造和重新组合，然后导入受体细胞，然后导入受体细胞，并使重组基因在受体细胞中表达并使重组基因在受体细胞中表达，产生人类需要，产生人类需要的基因产物的技术。的基因产物的技术。一、一、 什么是基因工程什么是基因工程 获得人类所需的基因产物获得人类所需的基因产物 结结 果果 剪切、拼接、导入、表达剪切、拼接、导入、表达基本过程基本过程 DNA DNA分子水平分子水平操作水平操作水平 基基 因因操作对象操作对象 生物体外生物体外操作环境操作环境基因拼接技术、基因拼接技术、

4、DNADNA重组技术等重组技术等 别别 名名 在基因工程诞生的道路上，出现那些理论基础和技术呢？在基因工程诞生的道路上，出现那些理论基础和技术呢？生物化学生物化学分子生物学分子生物学微生物学微生物学催生催生1 1、DNADNA是遗传物是遗传物质的证明质的证明（艾弗里艾弗里）科技探索之路科技探索之路（一）基因工程的理论发展（一）基因工程的理论发展1943 美美 Avery 肺肺炎双球菌的转化实炎双球菌的转化实验等。验等。梅塞尔松、斯塔尔梅塞尔松、斯塔尔沃森、克里克沃森、克里克2 2、DNADNA双螺旋结构双螺旋结构 和中心法则的确立和中心法则的确立中心法则中心法则科技探索之路科技探索之路3 3、

5、遗传密码的破译、遗传密码的破译遗遗 传传 密密 码码 表表科技探索之路科技探索之路、基因转移载体的发现、基因转移载体的发现 基因是可以转移的。基因是可以转移的。质粒质粒、工具酶的发现、工具酶的发现基因是可切割的。基因是可切割的。 限制性限制性 内切酶内切酶、DNADNA合成和合成和测序技术的发明测序技术的发明DNADNA合成仪合成仪、DNADNA体外重体外重组的实验组的实验伯伯格格科技探索之路科技探索之路5、1988年，年， 美美 K.Mullis发明发明PCR技术技术6 6、第一例转基因动物和转基因植物问世、第一例转基因动物和转基因植物问世1980 1980 科学家通过显微科学家通过显微注射

6、培育出世界第一个转基因小鼠。注射培育出世界第一个转基因小鼠。19831983，科学家采用农杆菌转化，科学家采用农杆菌转化法，培育出世界上第一例转基因烟草。法，培育出世界上第一例转基因烟草。实现了一种生物实现了一种生物的某些性状在另一的某些性状在另一种生物中表达；种生物中表达；问题探讨：问题探讨：苏云金芽孢杆菌含有一种可以苏云金芽孢杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因。合成毒蛋白的基因。让细菌的毒蛋白基因在棉花让细菌的毒蛋白基因在棉花细胞中表达，可培育出抵抗棉铃细胞中表达，可培育出抵抗棉铃虫害的抗虫棉。虫害的抗虫棉。想一想需要做哪些关键工作？想一想需要做哪些关键工作？苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌毒蛋

7、白毒蛋白苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌思考：思考：自然界是否存在一种生物的自然界是否存在一种生物的DNADNA进入另一生物的情况？进入另一生物的情况？动物容易让外来动物容易让外来DNADNA侵入自身而得以遗传吗？侵入自身而得以遗传吗？为什么？为什么？单细胞生物，容易遭到入侵吗？单细胞生物，容易遭到入侵吗？单细胞生物并没有在进化中灭绝，而是产生了一些特殊的酶来防范。这些酶应该单细胞生物并没有在进化中灭绝，而是产生了一些特殊的酶来防范。这些酶应该有什么有什么特点？特点？一、限制性核酸内切酶一、限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”主要来源：主要来源：种类与命名：种类与命名：作用特点：作用特点：4.

8、4.限制酶识别序列限制酶识别序列5.5.作用结果：作用结果：种类与命名：种类与命名： 现在已经从约现在已经从约300种微生物中分离出了约种微生物中分离出了约4000种限制性内切酶种限制性内切酶(限制酶限制酶)。粘质沙雷氏杆菌粘质沙雷氏杆菌（Serratia marcesens练习：流感嗜血杆菌的练习：流感嗜血杆菌的d d菌株菌株( Haemophilus influenzae d )( Haemophilus influenzae d )中先后分中先后分离到离到3 3种限制酶，则分别命名为种限制酶，则分别命名为: :Hind、Hind和和Hind磷酸磷酸二酯键二酯键识别识别DNADNA特定的序

9、列特定的序列, ,使使DNADNA分子链分子链的固定部位分开。的固定部位分开。. .黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端Bam HGTCCAGGCCTAGGATCC GGGATCCCCTAGGHindGTCGACCAGCTGGACCTG平端切口平端切口粘端切口粘端切口二、二、“分子缝合针分子缝合针” DNA DNA连接酶连接酶催化磷酸二酯键形成催化磷酸二酯键形成DNADNA连接酶与连接酶与DNADNA聚合酶的比较聚合酶的比较DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA连接酶连接酶化学本质化学本质作用部位作用部位模板模板磷酸二酯键磷酸二酯键（单个脱氧核苷酸单个脱氧核苷酸+ +

10、片段片段“分子运输车分子运输车”质粒质粒质粒质粒：裸露、结构简单、独立于：裸露、结构简单、独立于细菌染色体之外，具有自我复细菌染色体之外，具有自我复制能力的双链制能力的双链环状环状DNADNA分子分子。1 1、至少有至少有一个（多个）限制酶切割位点一个（多个）限制酶切割位点，供外，供外源源DNADNA片段插入其中。片段插入其中。2 2、重组运载体进入受体细胞后（或整合到染色体、重组运载体进入受体细胞后（或整合到染色体、DNADNA上），上），在在受体细胞存在并进行自我复制受体细胞存在并进行自我复制。3 3、有特殊的遗传标记基因有特殊的遗传标记基因，如抗四环素、氨苄青霉素等标记基，如抗四环素、氨

11、苄青霉素等标记基因，供重组因，供重组DNADNA的鉴定和选择。的鉴定和选择。DNADNA重组技术的三件工重组技术的三件工具：具：限制性内切酶、限制性内切酶、DNADNA连接酶、连接酶、运载体。运载体。总结总结质粒质粒目的基因目的基因限制性内限制性内切酶切酶连接酶连接酶重组质粒重组质粒1 1、科学家们经过多年努力，创立了一种新兴生物技、科学家们经过多年努力，创立了一种新兴生物技术术基因工程，实施该工程的最终目的是基因工程，实施该工程的最终目的是 A A 定向提取生物体定向提取生物体DNADNA分子分子 B B 定向地对定向地对DNADNA分子进行分子进行“剪切剪切”C C 定向地改造生物的遗传性

12、状定向地改造生物的遗传性状 D D 在生物体外对在生物体外对DNADNA分子进行改造分子进行改造练习巩固练习巩固2 2、下列哪项不是基因工程中经常使用的用来运载目、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载体的基因的载体 A A 细菌质粒细菌质粒 B B 噬菌体噬菌体 C C 动植物病毒动植物病毒 D D 细菌核区的细菌核区的DNA DNA 3 3、限制酶在、限制酶在DNADNA的任何部位都能将的任何部位都能将DNADNA切开吗？以下是四切开吗？以下是四种不同限制酶切割形成的种不同限制酶切割形成的DNADNA片段片段, ,你能用你能用DNADNA连接酶将它连接酶将它们连接起来吗？们连

13、接起来吗？ CTGCA CTGCA G G G G ACGTC ACGTC AC AC TG TGGC GC CG CG G G CTTAA CTTAA GC GC CG CGGT GT CA CA AATTC AATTC G G 4 4、在基因工程中，切割运载体和含有目的基因、在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的的DNADNA片段，需使用（片段，需使用（ ）A.A.同种限制酶同种限制酶 B. B. 两种限制酶两种限制酶C.C.同种连接酶同种连接酶 D. D. 两种连接酶两种连接酶A A5.5.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

14、、能复制 B B、有多个限制酶切点、有多个限制酶切点 C C、具有标记基因、具有标记基因 D D、它是环状、它是环状DNADNAD D感受高考感受高考1.1.已知某种限制性内切酶在一线性已知某种限制性内切酶在一线性DNADNA分子上有分子上有3 3个酶切位点，如图中个酶切位点，如图中箭头所指。如果在该线性箭头所指。如果在该线性DNADNA分子在分子在3 3个酶切位点上都被该酶切断，则个酶切位点上都被该酶切断，则会产生会产生a a、b b、c c、d d四种不同长度的四种不同长度的DNADNA片段。现有多个上述线性片段。现有多个上述线性DNADNA分分子，若在每个子，若在每个DNADNA分子上至少有分子上至少有1 1个酶切位点被该酶切断，则从理论上个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶酶切后，这些线性讲，经该酶酶切后，这些线性DNADNA分子最多能产生长度不同的分子最多能产生长度不同的DNADNA片段片段种类数是种类数是( (全国理综全国理综4)4)C本节内容小结：本节内容小结：1.知识梳理：知识梳理：DNA重组技术的基本工具：重