专题1.1《基因工程》 新人教版选修3课件

1、基因工程专题1烟草据WTO调查：2004年全世界因狂犬病致死人数约5.5万人中国卫生部通报：2004年月，狂犬病列法定报告传染病死亡数之首。发病死亡率近100% 能产生狂犬病抗体蛋白的转基因每100kg 猪或牛的胰腺中仅可提取45g。1979年，美国将人的胰岛素基因重组到大肠杆菌内，实现了细菌生产胰岛素，大大降低了生产成本。治疗糖尿病特效药 据WTO调查： 2005年全世界约有糖尿病患者1.8亿人，我国约6000万。胰岛素思考：转基因技术实现了一种生物的某些性状在另一种生物中表达。这些性状的表达与我们学过的基因的什么过程有关？密码子在生物界是的！DNA(基因)mRNA 蛋白质(性状)转录翻译通

2、用定向基因改造设想 设想一能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？能否让细菌“吐出”蚕丝？设想二能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？设想三基因工程的产物基因工程的概念基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程结果DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平人类需要的新生物类型和产品剪切 拼接 导入 表达问题探讨：苏云金芽孢杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因。让细菌的毒蛋白基因在棉花细胞中表达，可培育出抵抗棉铃虫害的抗虫棉。想一想需要做哪些关键工作？苏云金芽孢杆菌毒蛋白普通棉花抗虫棉基因工程培育抗虫棉的关键步骤：关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来关键步骤二：抗虫基因与

3、棉花DNA“缝合”关键步骤三：抗虫基因进入棉花细胞一、DNA重组技术的基本工具解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？“分子手术刀” 限制性核酸内切酶关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来关键步骤二：抗虫基因与棉花DNA“缝合”关键步骤三：抗虫基因进入棉花细胞“分子缝合针” DNA连接酶“分子运输车” 基因进入受体细胞的载体一、DNA重组技术的基本工具一、“分子手术刀”二、“分子缝合针”三、“分子运输车”转基因种类与命名： 现在已经从约300种微生物中分离出了约4000种限制性内切酶(限制酶)。EcoRSma粘质沙雷氏杆菌（Serratia marcesens）大肠杆菌（Escher

4、ichia coli R）练习：流感嗜血杆菌的d菌株( Haemophilus influenzae d )中先后分离到3种限制酶，则分别命名为:Hind、Hind和Hind一、限制性核酸内切酶“分子手术刀”主要来源：原核生物碱基OHOO POHOOHOOPOHO碱基OHOH作用特点：识别特定核苷酸序列,切断磷酸二酯键具有专一性。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子4.限制酶的识别序列：大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成少数的识别序列由4、5或8个核苷酸组成Sma平末端平末端5.作用结果：产生黏性末端或平末端EcoR黏性末端黏性末端寻根问底你能推测限制

5、酶存在于原核生物中的作用是是什么吗？ 原核生物易受自然界外源DNA的入侵，但生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来病原物的侵害。限制酶就是细菌的一种防御性工具，当外源DNA侵入时，会利用限制酶将外源DNA切割掉，以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，从而达到保护自身的目的。要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性(平)末端？要切两个切口，产生四个黏性(平)末端。如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢？ 会产生相同的黏性(平)末端，然后让两者的黏性(平)末端黏合起来，就似乎可以合成重组的DNA分

6、子了。思考?GAATTCCTTAAGGAATTCCTTAAGEcoRGAATTCCTTAAGGAATTCCTTAAG不同来源的DNA片段混合如何将不同种来源的DNA片段连接起来？生物A基因片段生物B基因片段GAATTCCTTAAGGAATTCCTTAAG酶切 可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，Ecoli DNA连接酶或T4DNA连接酶即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键T4 DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效率较低T4DNA连接酶DNA聚合酶DNA连接酶区别1区别2相同点寻根问底DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗?为什么?1)只能将单个核苷酸连接到已有的核酸片段

7、上，形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键1)在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键2)以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键连接成一条互补的DNA链2)将DNA双链上的两个缺口同时连接起来，不需要模板三、“分子运输车” 基因进入受体细胞的载体载体需要的条件：有1多个限制酶切点对受体细胞无害导入基因能在受体细胞中复制、表达有某些标记基因，便于筛选常用运载体： 细菌的质粒 噬菌体或某些动植物病毒假如目的基因导入受体细胞后不能复制或不能转录，转基因生物能有预想的效果吗？作为分子运输车载体，如果没有切割位点将会怎样？霍乱菌的质粒多个限制酶切点，你会用它来做分子运输车吗？目的基因有没有进入受体细胞，如何去

8、发现？ 常用的载体：质粒能复制并带着插入的目的基因一起复制有切割位点有标记基因的存在，可用含氨苄青霉素的培养基鉴别 已知标记基因有抗四环素基因和抗氨苄青霉素的基因，现探讨某细菌的质粒中有无标记基因或标记基因是什么？请设计实验、预期实验结果，并得出相应的实验结论。对照组：不添加抗生素实验组1：添加一定浓度的四环素实验组2：添加一定浓度的氨苄青霉素实验组3：添加一定浓度的四环素和氨苄青霉素练习对照组实验组1实验组2实验组3结 论预期一预期二预期三预期四对照组：不添加抗生素实验组1：添加一定浓度的四环素实验组2：添加一定浓度的氨苄青霉素实验组3：添加一定浓度的四环素和氨苄青霉素既含有抗四环素基因也含

9、有抗氨苄青霉素基因只含有抗四环素基因只含有抗氨苄青霉素基因既不含有抗四环素基因也不含有抗氨苄青霉素基因思考与探究 P71、为什么限制酶不剪切细菌本身的DNA？ 通过长期的进化，细菌中含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。这样，尽管细菌中含有某种限制酶也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止外源DNA的入侵。 2、天然的DNA分子可以直接用做基因工程载体吗？为什么？提示： 基因工程中作为载体使用的DNA分子很多都是质粒（plasmid），即独立于细菌拟核染色体DNA之外的一种可以自我复制、双链

10、闭环的裸露的DNA分子。 是否任何质粒都可以作为基因工程载体使用呢？不是，作为基因工程使用的载体必需满足以下条件：思考与探究 P71） 载体DNA必需有一个或多个限制酶的切割位点，以便目的基因可以插入到载体上去。这些供目的基因插入的限制酶的切点所处的位置，还必须是在质粒本身需要的基因片段之外，这样才不至于因目的基因的插入而失活。2） 载体DNA必需具备自我复制的能力，或整合到受体染色体DNA上随染色体DNA的复制而同步复制。3） 载体DNA必需带有标记基因，以便重组后进行重组子的筛选。4） 载体DNA必需是安全的，不会对受体细胞有害，或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去。5） 载体DNA分子大小应适合，