高二生物选修3_基因工程_ppt公开课

1、粘性末端粘性末端平末端平末端1、种类：、种类：2、作用部位：、作用部位：两类两类Ecoli DNA连接酶连接酶T4 DNA连接酶连接酶 磷酸二酯键磷酸二酯键 “分子缝合针分子缝合针”DNA连接酶连接酶1、作用：恢复被限制性内切酶切开了的两个、作用：恢复被限制性内切酶切开了的两个 的两个核苷酸之间的磷酸二酯键的两个核苷酸之间的磷酸二酯键2、分类：从大肠杆菌中分离得到、分类：从大肠杆菌中分离得到 从从T4噬菌体分离得到噬菌体分离得到3、区别：、区别：E.coli连接黏性末端连接黏性末端 T4既能连接黏性末端，又可以连接既能连接黏性末端，又可以连接 平末端（效率低）平末端（效率低）“分子运输车分子运

2、输车”基因进入细胞的载体基因进入细胞的载体1、常用载体：质粒、常用载体：质粒、噬菌体衍生物、动植物病毒噬菌体衍生物、动植物病毒2、质粒：最常用的载体、质粒：最常用的载体 是一种裸露的、结构简单、独立于拟核是一种裸露的、结构简单、独立于拟核 之外、并具有自我复制能力的双链之外、并具有自我复制能力的双链DNA 分子分子质粒作为质粒作为载体的条件载体的条件:能在宿主细胞内复制并稳定能在宿主细胞内复制并稳定的遗传的遗传具有多个限制酶切点具有多个限制酶切点具有某些遗传标记基因（标记基因）具有某些遗传标记基因（标记基因）过程过程优点优点缺点缺点直接分离直接分离法法（鸟枪法）（鸟枪法）供体细胞供体细胞DNA

3、DNA DNADNA片段片段不同受体细不同受体细胞胞DNADNA片段扩增片段扩增目的基因细胞目的基因细胞目目的基因的基因操作简便操作简便工作量大，工作量大，有盲目性，有盲目性，目的基因含目的基因含有不表达的有不表达的内含子内含子 反转录法反转录法mRNA 单链单链DNA DNA 双链双链DNADNA专一性强，专一性强，目的基因目的基因不含内含不含内含子子操作过程麻操作过程麻烦，烦，mRNA生存时间短，生存时间短，技术要求高技术要求高据已知的据已知的氨基酸序氨基酸序列合成列合成氨基酸序列氨基酸序列 mRNA 双链双链DNA专一性最专一性最强，目的强，目的基因不含基因不含 内含子内含子目前复杂的目

4、前复杂的尚不知的核尚不知的核苷酸序列不苷酸序列不能合成能合成返回返回2目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合首先要用一定的限制酶切割质粒，使质粒出现首先要用一定的限制酶切割质粒，使质粒出现一个切口，露出黏性末端。一个切口，露出黏性末端。然后用然后用同一种同一种限制酶切断目的基因，使其产生限制酶切断目的基因，使其产生相同的黏性末端。相同的黏性末端。将切下的目的基因的片段插入质粒的切口处，将切下的目的基因的片段插入质粒的切口处，再加入适量再加入适量DNA连接酶连接酶，质粒的黏性末端与，质粒的黏性末端与目的基因目的基因DNA片段的黏性末端就会因碱基互片段的黏性末端就会因碱基互补配对而结合，形成了一

5、个重组补配对而结合，形成了一个重组DNA分子。分子。3将目的基因导将目的基因导入受体细胞入受体细胞受体细胞：细菌受体细胞：细菌细胞壁的通透性增大细胞壁的通透性增大重组质粒进入受体细胞重组质粒进入受体细胞目的基因随受体细胞的繁殖而复制目的基因随受体细胞的繁殖而复制氯化钙氯化钙基因工程中常用的基因工程中常用的受体细胞有受体细胞有大肠杆大肠杆菌、枯草杆菌、土菌、枯草杆菌、土壤农杆菌壤农杆菌、酵母菌酵母菌和动植物细胞等。和动植物细胞等。受体细胞的选择受体细胞的选择1、原核生物细胞、原核生物细胞：（1）优点：容易摄取外界的基因（目的基）优点：容易摄取外界的基因（目的基因），因），繁殖快繁殖快，便于培养和

6、基因操作，便于培养和基因操作（2）主要生物：）主要生物：大肠杆菌、蓝藻大肠杆菌、蓝藻2、真核生物细胞：、真核生物细胞：主主要要生生物物酵母酵母植物细胞植物细胞活的植物活的植物离体体细胞离体体细胞在在合适的培养条件下比较容易合适的培养条件下比较容易再分化成再分化成植株植株（转基因植物转基因植物）动物细胞动物细胞常采用生殖细胞、受精常采用生殖细胞、受精卵细胞或胚胎细胞（卵细胞或胚胎细胞（转基因动物转基因动物）返返回回四、目的基因的检测与鉴定四、目的基因的检测与鉴定1、检测与鉴定的目的、检测与鉴定的目的目的基因进入受体细胞后，是否可以稳定维持目的基因进入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性和

7、表达其遗传特性检测目的基因是否插入了转基因生物的染色体检测目的基因是否插入了转基因生物的染色体DNA上上2、检测目的基因是否转录出了检测目的基因是否转录出了mRNA检测目的基因是否翻译成蛋白质检测目的基因是否翻译成蛋白质另外：个体生物学水平的鉴定另外：个体生物学水平的鉴定思考思考：检测：检测mRNA 是否合成，可以用分子杂交的方法吗？是否合成，可以用分子杂交的方法吗？#检测目的基因是否翻译成蛋白质检测目的基因是否翻译成蛋白质抗原抗原抗体杂交抗体杂交#个体生物学水平的鉴定个体生物学水平的鉴定农牧业农牧业工业工业环境保护环境保护能源能源医药卫生医药卫生 1973年年,由美国科学家由美国科学家科恩科

8、恩等人用重组等人用重组DNA技术技术首次获得转基因大肠杆菌首次获得转基因大肠杆菌。从此。从此以后，基因工程作为一个新兴的研究领域以后，基因工程作为一个新兴的研究领域得到了迅速的发展得到了迅速的发展: 迄今为止，人们已获得了迄今为止，人们已获得了数百种转基因植物：数百种转基因植物：抗病、抗病、抗虫、抗虫、抗除草剂、抗除草剂、抗逆、抗逆、作作物的高产优质、物的高产优质、果蔬储存、果蔬储存、作物的固氮能力、作物的固氮能力、药物生产药物生产及环境美化及环境美化等等畜牧养殖业：培养具有各种优良品质的畜牧养殖业：培养具有各种优良品质的转基因动物（具有转基因动物（具有抗病能力、高产仔率、抗病能力、高产仔率、

9、高产奶率、高质量的皮毛高产奶率、高质量的皮毛）方法：方法：将某些特定基因与病毒将某些特定基因与病毒DNA构构成成重组重组DNA，然后通过，然后通过感染感染或或显微注射显微注射技术技术将重组将重组DNA转移到动物受精卵中转移到动物受精卵中动物基因工程前景广阔动物基因工程前景广阔1、传统制药：直接从生物体传统制药：直接从生物体的组织、细胞或血液中提取的组织、细胞或血液中提取例：例：45克克/100公斤猪、牛的胰腺公斤猪、牛的胰腺缺点：缺点：产量低、价格昂贵产量低、价格昂贵2.“工程菌工程菌”制药制药（1）什么叫）什么叫“工程菌工程菌”？ 用基因工程的方法，使外源基因得用基因工程的方法，使外源基因得

10、到高效表达的菌类细胞株系。到高效表达的菌类细胞株系。（如：（如：含有人胰岛素基因的大肠杆菌菌株、含有人胰岛素基因的大肠杆菌菌株、含有抗虫基因的土壤农杆菌菌株）含有抗虫基因的土壤农杆菌菌株）例：例：100克克/2000升大肠杆菌培养液升大肠杆菌培养液（2）优点：）优点：高质量、低成本高质量、低成本（3）基因工程药品：）基因工程药品：60余种余种生长激素释放抑制素生长激素释放抑制素参与生长的调节参与生长的调节 可用来治疗可用来治疗肢端肥大症、急性胰腺炎等疾病肢端肥大症、急性胰腺炎等疾病胰岛素胰岛素治疗治疗糖尿病糖尿病TPA（组织纤维酶原激活剂）（组织纤维酶原激活剂） 治疗治疗心脏、心脏、 肺、脑血

11、栓病肺、脑血栓病 EPO（促红细胞生成素）（促红细胞生成素）治疗肾功能受损治疗肾功能受损 引起的引起的贫血、出血贫血、出血白细胞介素白细胞介素-2治疗治疗肿瘤和感染性疾病肿瘤和感染性疾病 还有还有干扰素、生长激素、溶血栓剂、凝血干扰素、生长激素、溶血栓剂、凝血因子、人造血液代用品、基因疫苗因子、人造血液代用品、基因疫苗等等等等日本生产的日本生产的干扰素干扰素干扰素干扰素治疗治疗30多种有病毒传多种有病毒传染的疾病，如：水痘、乙型和丙型染的疾病，如：水痘、乙型和丙型肝炎、狂犬病，也可治疗乳腺癌、肝炎、狂犬病，也可治疗乳腺癌、骨髓瘤、淋巴瘤、白血病、黑色素骨髓瘤、淋巴瘤、白血病、黑色素瘤、脑瘤等常

12、见病、多发病。其中，瘤、脑瘤等常见病、多发病。其中，-干扰素干扰素对对爱滋病爱滋病的治疗也有一定的治疗也有一定的疗效。的疗效。 1.植物基因工程硕果累累植物基因工程硕果累累 1）抗虫转基因植物）抗虫转基因植物 2）抗病转基因植物）抗病转基因植物 3）抗逆转基因植物）抗逆转基因植物 4）改良植物品质）改良植物品质 2.动物基因工程前景广阔动物基因工程前景广阔 1）提高动物生长速度）提高动物生长速度 2）改善畜产品质量）改善畜产品质量 3）生产药物）生产药物 4）用转基因动物作器官移植的供体）用转基因动物作器官移植的供体 4.基因治疗曙光初照基因治疗曙光初照 1）基因治疗的种类和方法：）基因治疗的

13、种类和方法： 体外体外基因治疗：基因治疗：eg.腺苷酸脱氨酶基因腺苷酸脱氨酶基因的转移的转移 体内体内基因治疗：基因治疗： 2）基因治疗的现状：）基因治疗的现状：1、基因诊断：、基因诊断：用放射性同位素、荧光分子等用放射性同位素、荧光分子等标记的标记的DNA分子作探针，利用分子作探针，利用DNA分子杂交分子杂交原理原理，鉴定被测标本上的遗传信息。，鉴定被测标本上的遗传信息。-珠蛋白的珠蛋白的DNA探针探针 检测镰刀型细胞贫血症检测镰刀型细胞贫血症 苯丙氨酸羟化酶基因探针苯丙氨酸羟化酶基因探针 检测苯丙酮尿症检测苯丙酮尿症 肿瘤诊断：白血病癌基因制备的探针肿瘤诊断：白血病癌基因制备的探针 检测白

14、血病检测白血病首例基因治首例基因治疗的疗的受益者受益者 （美国美国1991年年）到到1998年底，世界范年底，世界范围内累计围内累计3134人接受人接受了基因转移试验了基因转移试验基因工程与环境保护基因工程与环境保护应用：环境检测、被污染环境的净化应用：环境检测、被污染环境的净化环境检测环境检测DNA探针检测饮用水中病毒的探针检测饮用水中病毒的含量含量 优点优点快速、灵敏、精确度高快速、灵敏、精确度高 环境净化环境净化假单孢杆菌假单孢杆菌能分解石油能分解石油一种假单孢杆菌只能分解石油中的一种成一种假单孢杆菌只能分解石油中的一种成分（烃类）分（烃类） “超级细菌超级细菌”（假单孢杆菌假单孢杆菌）

15、能分解四种烃能分解四种烃类类能能“吞噬吞噬”汞的细菌，能降解土壤中汞的细菌，能降解土壤中DDT的细菌，能净化镉污染的植物的细菌，能净化镉污染的植物基因工程的应用基因工程的应用植物基植物基因工程因工程抗虫转基因植物抗虫转基因植物抗病转基因植物抗病转基因植物抗逆转基因植物抗逆转基因植物改良植物品质改良植物品质动物基动物基因工程因工程提高动物生长速度提高动物生长速度改善畜产品质量改善畜产品质量生产药物生产药物用转基因动物做器官移植供体用转基因动物做器官移植供体基因工程药物异军突起基因工程药物异军突起基因治疗基因治疗1基因治疗是指基因治疗是指 （ ）A、把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治、

16、把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的疗疾病的目的B. 对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的治疗疾病的目的C. 运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变回复正常突变回复正常D. 运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的疾病的目的2在人类染色体在人类染色体DNA不表达的碱基对中，有一部分不表达的碱基对中，有一部分是串联重复的短序列，它们在个体之间有显著的是串联重复的短序列，它们在个体之间有显

17、著的差异性，这种短序列可用于差异性，这种短序列可用于A生产基因工程药物生产基因工程药物 B侦查罪犯侦查罪犯C遗传病的产前诊断遗传病的产前诊断 D基因治疗基因治疗 3基因探针的组成不可能是基因探针的组成不可能是4我国科学家成功地将人的抗病毒干扰素基因转移我国科学家成功地将人的抗病毒干扰素基因转移到烟草到烟草DNA分子上，从而使烟草获得了抗病毒的分子上，从而使烟草获得了抗病毒的能力。这项技术所依据的遗传学原理主要是能力。这项技术所依据的遗传学原理主要是A碱基的互补配对原则碱基的互补配对原则 B中心法则中心法则C基因分离定律基因分离定律 D基因重组基因重组 5下图示一项重要生物技术的关键步骤，字母下

18、图示一项重要生物技术的关键步骤，字母X可可能代表能代表AA不能合成胰岛素的细菌细胞不能合成胰岛素的细菌细胞 B能合成抗体的人类细胞；能合成抗体的人类细胞；CC能合成胰岛素的细菌细胞；能合成胰岛素的细菌细胞； D不能合成抗生素的人类细不能合成抗生素的人类细胞胞 人胰岛人胰岛素基因素基因切开的切开的质粒质粒酶酶插入细插入细菌细胞菌细胞细胞分细胞分裂裂6 6上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高方法，使

19、转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高3030多倍，多倍，转基因动物是指（转基因动物是指（ ）A.A.提供基因的动物提供基因的动物 B B. .基因组中增加外源基因的动物基因组中增加外源基因的动物C.C.能产生白蛋白的动物能产生白蛋白的动物 D.D.能表达基因信息的动物能表达基因信息的动物7 7下列属于利用基因工程技术培育的新品种的是下列属于利用基因工程技术培育的新品种的是（ ）、耐寒的小黑麦、耐寒的小黑麦、抗棉铃虫的转基因抗虫、抗棉铃虫的转基因抗虫棉棉、太空椒、试管牛、太空椒、试管牛8 8下列不属于利用基因工程技术制取的药物是（）下列不属于利用基因工程技术制取的药物是（） A A、从大肠杆菌体内

20、制取白细胞介素、从大肠杆菌体内制取白细胞介素 B B、在酵母菌体内获得的干扰素、在酵母菌体内获得的干扰素 C CC C、在青霉菌体内提取青霉素、在青霉菌体内提取青霉素 D D、在肠杆菌体内获得胰岛素、在肠杆菌体内获得胰岛素6 6。下列关于质粒的叙述，正确的是。下列关于质粒的叙述，正确的是 A A、质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒、质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器状细胞器 B B、质粒是细菌细胞质中能够自主复制的小型、质粒是细菌细胞质中能够自主复制的小型环状环状DNADNA分子分子 C C、质粒只有在导入宿主细胞后才能在宿主细、质粒只有在导入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制胞内复制 D D、细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外、细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的独立进行的7 7科学家将含人的科学家将含人的-抗胰蛋白酶基因的抗胰蛋白酶基因的DNADNA片段，片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含含-抗胰蛋白酶的奶。这一过程不涉及（）抗胰蛋白酶的奶。这一过程不涉及（）A DNAA DNA按照碱基互补配对原则自我复制按照碱基互补配对原则自我复制B DNAB DNA以其一条链为模板合成以其一条链为模板合成RNARNAC C 按照按照RNARNA密码子的排列顺序合成蛋白质