人教版高中生物基因工程及其应用-1优质课件

基因工程及其应用基因工程及其应用1你见过吗？你见过吗？2人教版高中生物基因工程及其应用-1优质课件3基因工程：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。原理：操作水平：结果：一、基因工程基因重组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。操作对象：基因操作环境：生物体外基因工程：又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说4问题探讨(P102)讨论：1、把人胰岛素基因“嫁接”到大肠杆菌中去后与普通细菌有什么不同？2、为什么能把人的基因“嫁接”到细菌上？3、怎样把人胰岛素基因“嫁接”到大肠杆菌中去？问题探讨(P102)5为什么能把人的基因“嫁接”到细菌上并成功表达？1、大多数生物的遗传物质都是DNA，且不同生物的DNA分子基本结构是相同的，都遵循碱基互补配对原则。所以不同的生物DNA可以嫁接。2、地球上的所有生物共用一套遗传密码，所以一种生物的基因可以在另外一种生物体内得以表达。为什么能把人的基因“嫁接”到细菌上并成功表达？1、大多数生物6DNA重组技术的基本工具准确切割DNA的工具（基因“剪刀”）——限制性核酸内切酶DNA片段的连接工具（基因“针线”）——DNA连接酶基因转移工具（基因“运载体”）——基因进入受体细胞的运载体基因的大小以纳米计算，要对它进行剪切、拼接等操作，没有非常精细的工具是不行的。进行基因操作最少需要以下三种工具：DNA重组技术的基本工具准确切割DNA的工具（基因“剪刀”）7一、基因工程的原理1、“基因剪刀”——限制性核酸内切酶(简称限制酶)CTTAAGAATTCG专一性：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。例如:EcoRI限制酶，专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将序列切开。限制酶破坏的部位：磷酸二酯键黏性末端黏性末端一、基因工程的原理1、“基因剪刀”——限制性核酸内切酶(简称8什么叫黏性末端？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。什么叫黏性末端？被限制酶切开的DNA两条单链9

被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？思考:要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末端？要切两个切口，产生四个黏性末端，两个。是，会产生相同的黏性末端。被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？思10尝试写出下列序列受EcoRI限制酶作用后的黏性末端DNA被限制酶切断后有两个反向互补的“黏性末端”。被同一种限制酶切断的几个DNA具有相同的黏性末端，碱基能够通过互补进行配对。CTTCATGGAAGTACTTAAGGGATTAATTCCCTAAACGTGCTTAAAATTCCCATTGGGTAAGGCATCTTAAAATTCCGTAGGGCATCTTAAAATTCCGTAG目的基因尝试写出下列序列受EcoRI限制酶作用后的黏性末端DNA11

DNA被限制酶切断后有两个反向互补的“黏性末端”。被同一种限制酶切断的几个DNA具有相同的黏性末端，能够通过互补进行配对。是不是把两者的黏性末端黏合起来，这样就真的合成重组的DNA分子了?DNA被限制酶切断后有两个反向互补的“黏性末端”。被同一12一、基因工程的原理2、“基因针线”——DNA连接酶连接酶的作用：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。CTTCATGGAAGTACTTAAGGGATTAATTCCCTAAGGCATCTTAAAATTCCGTAG连接酶连接的部位：生成磷酸二酯键一、基因工程的原理2、“基因针线”——DNA连接酶连接酶13AATTGCCTTAAG连接磷酸二酯键AATTGCCTTAAG连接磷酸二酯键14DNA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DNA聚合酶DNA连接酶相同点寻根问底DNA连接酶与DNA聚15一、基因工程的原理3、基因的运载体科学家发现大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌等的质粒能同时满足以上三个要求。运载体必须同时满足三个要求：

①能在宿主细胞内复制并稳定的保存。

②具有多个限制酶切点。③具有某些标记基因，便于筛选。如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。对受体细胞无害。种类：质粒、噬菌体、动植物病毒一、基因工程的原理3、基因的运载体科学家发现大肠杆菌、枯16最常用的运载体——质粒分布：存在于许多细菌以及酵母菌等生物中。最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。本质：细胞染色体(或拟核)外能自主复制的小型环状DNA分子。质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用，但复制只能在宿主细胞内成。最常用的运载体——质粒分布：存在于许多细菌以及酵母菌等生物中17基因的运输工具——质粒能复制并带着插入的目的基因一起复制有限制酶切割位点有标记基因的存在注意：真正用作运载体的质粒都是人工改造过的。基因的运输工具——质粒能复制并带着插入的目的基因一起复制有限18基因工程的基本操作程序主要包括四个基本步骤：1）提取目的基因2）目的基因与运载体结合3）将目的基因导入受体细胞4）目的基因的检测与鉴定基因工程的基本操作程序主要包括1）提取目的基因195、基因工程的操作步骤：从细菌中取出质粒从细胞中取出DNA用同种限制酶切断两个DNA具有相同的黏性末端提取目的基因（如人的胰岛素基因）用连接酶将目的基因与质粒连接（形成重组DNA分子）目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞（如大肠杆菌）利用质粒中具有某些特性的基因进行检测并判断目的基因是否表达将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定说明：没有碱基互补配对的步骤：将目的基因导入受体细胞没使用基因操作工具的步骤：目的基因的检测与鉴定5、基因工程的操作步骤：从细菌中取出质粒从细胞中取出DNA用20目的基因的提取方法直接分离基因人工合成基因反转录法根据已知的氨基酸序列合成DNA：鸟枪法目的基因的提取方法直接分离基因反转录法：鸟枪法21鸟枪法：供体细胞中的DNA许多DNA片段运载体限制酶与载体连接载入受体细胞产生特定性状导入外源DNA扩增目的基因分离(直接分离法)1、直接分离基因用限制酶切断成许多片段

该法优点是操作简便，但是最大的缺点是具有很大的盲目性，工作量大，成功率低。且不能将真核生物的基因转移到原核生物中去。鸟枪法：供体细胞中的DNA许多DNA片段运载体限制酶与载体连221）反转录法：以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需的基因。目的基因的mRNA单链DNA(cDNA)双链DNA(即目的基因)反转录合成2.人工合成基因法1）反转录法：目的基因的mRNA单链DNA(cDNA)双链D23目的基因的检测和鉴定

检测：大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有标记基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。无表达产物无表达产物有表达产物无表达产物鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定等目的基因的检测和鉴定检测：大量的受体细胞接受不多的目的基24①从细胞中分离出DNA①②③④⑤⑥②限制酶截取DNA片断③分离大肠杆菌质粒④DNA重组⑤将质粒导入大肠杆菌⑥培养大肠杆菌获得产物基因工程过程示意图①从细胞中分离出DNA①②③④⑤⑥②限制酶截取DNA片断③分25基因工程别名操作环境操作对象操作水平基本工具基本过程结果实质基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平人类需要的基因产物提取→拼接→导入→检测和鉴定基因重组限制酶、DNA连接酶、运载体基因工程别名操作环境操作对象操作水平基本工具基本过程结果实质26二、基因工程的应用1、基因工程与作物育种（1）获得高产、稳产和具有优良品质的农作物将富含赖氨酸的蛋白质编码基因转入玉米,获得转基因玉米。将控制番茄果实成熟的基因导入番茄,获得转基因耐贮存番茄,是世界上进入市场的第一种转基因植物。转入金鱼草基因的紫番茄富含花青素，可明显减缓结肠癌细胞生长，同时具抵抗心血管疾病的功效。二、基因工程的应用1、基因工程与作物育种（1）获得高产、稳产27（2）培育出具有各种抗逆性的作物新品种二、基因工程的应用1、基因工程与作物育种苏云金杆菌抗虫基因普通棉花抗虫棉提取导入培育抗虫棉的培育过程已问世的转基因抗虫植物主要有水稻、棉、玉米、马铃薯、番茄、大豆、蚕豆、烟草、苹果、核桃、菊花、白花三叶草等。（2）培育出具有各种抗逆性的作物新品种二、基因工程的应用1、28（2）培育出具有各种抗逆性的作物新品种二、基因工程的应用1、基因工程与作物育种抗病毒转基因甜椒转基因抗除草剂玉米（2）培育出具有各种抗逆性的作物新品种二、基因工程的应用1、29（1）培育出具有优良品质的动物二、基因工程的应用2、基因工程与畜牧养殖转生长激素基因鲤鱼（9个月后比对照个体重1.5kg)超级绵羊（生长速率提高30%，体型增大50%）（1）培育出具有优良品质的动物二、基因工程的应用2、基因工程30（2）利用转基因动物生产药物乳汁中分泌人凝血因子IX的转基因山羊科学家将药用蛋白基因导入哺乳动物的受精卵，使其发育成转基因动物，转基因动物进入泌乳期后，通过分泌的乳汁来生产所需的药品。中国农业大学获得的转基因克隆奶牛二、基因工程的应用2、基因工程与畜牧养殖（2）利用转基因动物生产药物乳汁中分泌人凝血因子IX的转基因31二、基因工程的应用3、基因工程与药物研制许多药品的生产是从生物组织、细胞或血液中提取的。受材料来源限制产量有限，价格十分昂贵。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，高效率地生产出各种高质量、低成本的药品，如胰岛素、干扰素等。用基因工程方法生产的药物还有白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子以及某些疫苗等。二、基因工程的应用3、基因工程与药物研制许多药品的生产是从生32基因工程方法生产蛋白质药物的优势非常明显。基因工程方法生产蛋白质药物的优势非常明显。33二、基因工程的应用4、基因工程与环境基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。如检测饮用水中病毒的含量。美国科学家用基因工程做成的“超级细菌”能同时快速分解石油中的四种烃类，用于清除被石油污染的海域。用基因工程培养出“吞噬”汞和降解土壤中DDT的细菌，以及能够净化镉污染的植物。（1）用于环境检测（2）用于净化污染的环境二、基因工程的应用4、基因工程与环境基因工程做成的34能发荧光的转基因鱼三、转基因生物和转基因食品的安全性转入萤火虫荧光酶基因的转基因烟草苗转基因玫瑰能发荧光的转基因鱼三、转基因生物和转基因食品的安全性转入萤火35这些生物令我们很好奇，但是现实生活的应用更令我们关心!三、转基因生物和转基因食品的安全性未来生物这些生物令我们很好奇，但是现实生活的应用更令我们关心!36转基因草莓有玫瑰花和柠檬的香味转基因西红柿安全吗？“金大米”转基因草莓有玫瑰花和柠檬的香味转基因西红柿安全吗？“金大米37⑴改变传统的育种方式缩短育种时间。培育出高产优质、抗病虫害、抗旱、抗盐碱，抗除草剂等特性的作物新品种。⑵克服异源、远源杂交障碍。如可以把动物的基因，甚至人的基因组合到植物里去。⑶生产有利于健康和抗病的食品。⑷培育出符合人们意愿的动物新品种。三、转基因生物和转基因食品的安全性转基因生物有利的一面:⑴改变传统的育种方式缩短育种时间。培育出高产优质、抗病虫害、38⑴有些转基因食物含的一些物质，可能会影响人体健康。⑵大量的转基因生物进入自然界后很可能会与野生物种进行杂交，产生一些超级生物，从而造成基因污染。⑶如有些作物插入抗虫基因，杀死环境中有益的生物。三、转基因生物和转基因食品的安全性基因工程的弊端：三、转基因生物和转基因食品的安全性基因工程的弊端：39巩固练习1、与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程的方法来培育动植物新品种的主要优点是：。①目的性强，②育种周期短，③克服远缘杂交的障碍。3、以下说法正确的是（）A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列B、质粒是基因工程中唯一的运载体C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接D、基因控制的性状都能在后代表现出来C2、要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是①限制酶②连接酶③解旋酶④还原酶

Ａ．①②Ｂ．③④Ｃ．①④Ｄ．②③A巩固练习1、与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程的方法来培40巩固练习4、不属于质粒被选为基因运载体的理由是（）A、能复制B、有多个限制酶切点C、具有标记基因D、它是环状DNAD5、有关基因工程的叙述中，错误的是（）A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来B、限制性内切酶用于目的基因的获得C、目的基因须由运载体导入受体细胞D、人工合成目的基因的过程不用限制性内切酶A6、有关基因工程的叙述正确的是（）A、限制酶只在获得目的基因时才用B、重组质粒的形成在细胞内完成C、质粒都可作为运载体D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料D巩固练习4、不属于质粒被选为基因运载体的理由是（）D5417、作为基因的运输工具——载体，必须具备的条件及理由是()A、能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因B、具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达C．具有某些标记基因，以便为目的基因的表达提供条件D、能够在宿主细胞中复制并稳定保存，以便于进行筛选A8、在受体细胞中能检测出目的基因是因为A、目的基因上有标记B、质粒具有某些标记基因C、重组质粒能够复制D．以上都不正确B①使目的基因与运载体结合②将目的基因导入受体细胞③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求④提取目的基因③②④①B.②④①

③C.④①

②③D.③④①

②9.基因工程的正确操作步骤是:C7、作为基因的运输工具——载体，必须具备的条件及理由是(4210、下列黏性未端属于同一限制酶切割而成的是()A、①② B、①③C、①④D、

②③B10、下列黏性未端属于同一限制酶切割而A、①② 4311.(多选题)如图,下列有关酶功能的叙述中,正确的是()A.切断a处的酶为限制性内切酶

B.连接a处的酶为DNA连接酶

C.切断b处的酶为解旋酶

D.连接b处的酶为RNA聚合酶baABC11.(多选题)如图,下列有关酶功能的叙述中,正确的是(4412、质粒是基因工程最常见的载体，它的主要特点是①能自主复制 ②不能自主复制 ③结构很小 ④是蛋白质 ⑤是环状RNA ⑥是环状DNA ⑦能“友好”地“借居”A、①③⑤⑦B、②④⑥C．①③⑥⑦D．②③⑥⑦C13、关于质粒的叙述正确的是()A、质粒是能够自我复制的环状DNA分子B、质粒是唯一的载体C、重组质粒是目的基因D、质粒可在宿主外单独复制14、基因工程中可用作载体的是()①质粒②噬菌体③病毒④动物细胞核A、①②③B、①②④C．②③④D、①③④AA12、质粒是基因工程最常见的载体，它的主要特点是C13、关于4515、关于限制酶的说法中，正确的是（）A、限制酶是一种酶，只识别GAATTC碱基序列B、EcoRI切割的是G—A之间的氢键C．限制酶一般不切割自身的DNA分子，只切割外源DNAD．限制酶只存在于原核生物中课堂巩固C16、DNA连接酶催化的反应是()A．DNA复制时母链与子链之间形成氢键B．黏性末端碱基之间形成氢键C．两个DNA片段黏性末端之间的缝隙的连接D．A、B、C都不正确D15、关于限制酶的说法中，正确的是（）课堂巩固C164617.下列有关基因工程技术的正确叙述是（）A．重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体B．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列C．选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快D．只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达18.人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是A.提高受体细胞在自然环境中的耐药性B.有利于对目的基因是否导入进行检测C.增加质粒分子的分子量D．便于与外源基因连接CB19.科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体，相关叙述中正确的是()①该技术将导致定向变异②DNA连接酶把目的基因与载体黏性末端的碱基对连接起来③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料④受精卵是理想的受体BA．①②③④B．①③④C．②③④D．①②④17.下列有关基因工程技术的正确叙述是（）18.人们4720.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：①②③④（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，体现出相应的性状酶基因mRNA海藻糖合成酶转录翻译20.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48板书设计基因工程原理概念：又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，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“剪刀”——限制性核酸内切酶基因“针线”——DNA连接酶基因的运载体——质粒、噬菌体、动植物病毒基本工具操作步骤提取目的基因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检测与鉴定板书设计基因工程原理概念：又叫做基因拼接技术或DNA重组技术49谢谢！！谢谢！！50人教版高中生物基因工程及其应用-1优质课件51基因工程及其应用基因工程及其应用52你见过吗？你见过吗？53人教版高中生物基因工程及其应用-1优质课件54基因工程：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。原理：操作水平：结果：一、基因工程基因重组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。操作对象：基因操作环境：生物体外基因工程：又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说55问题探讨(P102)讨论：1、把人胰岛素基因“嫁接”到大肠杆菌中去后与普通细菌有什么不同？2、为什么能把人的基因“嫁接”到细菌上？3、怎样把人胰岛素基因“嫁接”到大肠杆菌中去？问题探讨(P102)56为什么能把人的基因“嫁接”到细菌上并成功表达？1、大多数生物的遗传物质都是DNA，且不同生物的DNA分子基本结构是相同的，都遵循碱基互补配对原则。所以不同的生物DNA可以嫁接。2、地球上的所有生物共用一套遗传密码，所以一种生物的基因可以在另外一种生物体内得以表达。为什么能把人的基因“嫁接”到细菌上并成功表达？1、大多数生物57DNA重组技术的基本工具准确切割DNA的工具（基因“剪刀”）——限制性核酸内切酶DNA片段的连接工具（基因“针线”）——DNA连接酶基因转移工具（基因“运载体”）——基因进入受体细胞的运载体基因的大小以纳米计算，要对它进行剪切、拼接等操作，没有非常精细的工具是不行的。进行基因操作最少需要以下三种工具：DNA重组技术的基本工具准确切割DNA的工具（基因“剪刀”）58一、基因工程的原理1、“基因剪刀”——限制性核酸内切酶(简称限制酶)CTTAAGAATTCG专一性：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。例如:EcoRI限制酶，专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将序列切开。限制酶破坏的部位：磷酸二酯键黏性末端黏性末端一、基因工程的原理1、“基因剪刀”——限制性核酸内切酶(简称59什么叫黏性末端？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。什么叫黏性末端？被限制酶切开的DNA两条单链60

被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？思考:要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末端？要切两个切口，产生四个黏性末端，两个。是，会产生相同的黏性末端。被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？思61尝试写出下列序列受EcoRI限制酶作用后的黏性末端DNA被限制酶切断后有两个反向互补的“黏性末端”。被同一种限制酶切断的几个DNA具有相同的黏性末端，碱基能够通过互补进行配对。CTTCATGGAAGTACTTAAGGGATTAATTCCCTAAACGTGCTTAAAATTCCCATTGGGTAAGGCATCTTAAAATTCCGTAGGGCATCTTAAAATTCCGTAG目的基因尝试写出下列序列受EcoRI限制酶作用后的黏性末端DNA62

DNA被限制酶切断后有两个反向互补的“黏性末端”。被同一种限制酶切断的几个DNA具有相同的黏性末端，能够通过互补进行配对。是不是把两者的黏性末端黏合起来，这样就真的合成重组的DNA分子了?DNA被限制酶切断后有两个反向互补的“黏性末端”。被同一63一、基因工程的原理2、“基因针线”——DNA连接酶连接酶的作用：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。CTTCATGGAAGTACTTAAGGGATTAATTCCCTAAGGCATCTTAAAATTCCGTAG连接酶连接的部位：生成磷酸二酯键一、基因工程的原理2、“基因针线”——DNA连接酶连接酶64AATTGCCTTAAG连接磷酸二酯键AATTGCCTTAAG连接磷酸二酯键65DNA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DNA聚合酶DNA连接酶相同点寻根问底DNA连接酶与DNA聚66一、基因工程的原理3、基因的运载体科学家发现大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌等的质粒能同时满足以上三个要求。运载体必须同时满足三个要求：

①能在宿主细胞内复制并稳定的保存。

②具有多个限制酶切点。③具有某些标记基因，便于筛选。如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。对受体细胞无害。种类：质粒、噬菌体、动植物病毒一、基因工程的原理3、基因的运载体科学家发现大肠杆菌、枯67最常用的运载体——质粒分布：存在于许多细菌以及酵母菌等生物中。最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。本质：细胞染色体(或拟核)外能自主复制的小型环状DNA分子。质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用，但复制只能在宿主细胞内成。最常用的运载体——质粒分布：存在于许多细菌以及酵母菌等生物中68基因的运输工具——质粒能复制并带着插入的目的基因一起复制有限制酶切割位点有标记基因的存在注意：真正用作运载体的质粒都是人工改造过的。基因的运输工具——质粒能复制并带着插入的目的基因一起复制有限69基因工程的基本操作程序主要包括四个基本步骤：1）提取目的基因2）目的基因与运载体结合3）将目的基因导入受体细胞4）目的基因的检测与鉴定基因工程的基本操作程序主要包括1）提取目的基因705、基因工程的操作步骤：从细菌中取出质粒从细胞中取出DNA用同种限制酶切断两个DNA具有相同的黏性末端提取目的基因（如人的胰岛素基因）用连接酶将目的基因与质粒连接（形成重组DNA分子）目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞（如大肠杆菌）利用质粒中具有某些特性的基因进行检测并判断目的基因是否表达将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定说明：没有碱基互补配对的步骤：将目的基因导入受体细胞没使用基因操作工具的步骤：目的基因的检测与鉴定5、基因工程的操作步骤：从细菌中取出质粒从细胞中取出DNA用71目的基因的提取方法直接分离基因人工合成基因反转录法根据已知的氨基酸序列合成DNA：鸟枪法目的基因的提取方法直接分离基因反转录法：鸟枪法72鸟枪法：供体细胞中的DNA许多DNA片段运载体限制酶与载体连接载入受体细胞产生特定性状导入外源DNA扩增目的基因分离(直接分离法)1、直接分离基因用限制酶切断成许多片段

该法优点是操作简便，但是最大的缺点是具有很大的盲目性，工作量大，成功率低。且不能将真核生物的基因转移到原核生物中去。鸟枪法：供体细胞中的DNA许多DNA片段运载体限制酶与载体连731）反转录法：以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需的基因。目的基因的mRNA单链DNA(cDNA)双链DNA(即目的基因)反转录合成2.人工合成基因法1）反转录法：目的基因的mRNA单链DNA(cDNA)双链D74目的基因的检测和鉴定

检测：大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有标记基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。无表达产物无表达产物有表达产物无表达产物鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定等目的基因的检测和鉴定检测：大量的受体细胞接受不多的目的基75①从细胞中分离出DNA①②③④⑤⑥②限制酶截取DNA片断③分离大肠杆菌质粒④DNA重组⑤将质粒导入大肠杆菌⑥培养大肠杆菌获得产物基因工程过程示意图①从细胞中分离出DNA①②③④⑤⑥②限制酶截取DNA片断③分76基因工程别名操作环境操作对象操作水平基本工具基本过程结果实质基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平人类需要的基因产物提取→拼接→导入→检测和鉴定基因重组限制酶、DNA连接酶、运载体基因工程别名操作环境操作对象操作水平基本工具基本过程结果实质77二、基因工程的应用1、基因工程与作物育种（1）获得高产、稳产和具有优良品质的农作物将富含赖氨酸的蛋白质编码基因转入玉米,获得转基因玉米。将控制番茄果实成熟的基因导入番茄,获得转基因耐贮存番茄,是世界上进入市场的第一种转基因植物。转入金鱼草基因的紫番茄富含花青素，可明显减缓结肠癌细胞生长，同时具抵抗心血管疾病的功效。二、基因工程的应用1、基因工程与作物育种（1）获得高产、稳产78（2）培育出具有各种抗逆性的作物新品种二、基因工程的应用1、基因工程与作物育种苏云金杆菌抗虫基因普通棉花抗虫棉提取导入培育抗虫棉的培育过程已问世的转基因抗虫植物主要有水稻、棉、玉米、马铃薯、番茄、大豆、蚕豆、烟草、苹果、核桃、菊花、白花三叶草等。（2）培育出具有各种抗逆性的作物新品种二、基因工程的应用1、79（2）培育出具有各种抗逆性的作物新品种二、基因工程的应用1、基因工程与作物育种抗病毒转基因甜椒转基因抗除草剂玉米（2）培育出具有各种抗逆性的作物新品种二、基因工程的应用1、80（1）培育出具有优良品质的动物二、基因工程的应用2、基因工程与畜牧养殖转生长激素基因鲤鱼（9个月后比对照个体重1.5kg)超级绵羊（生长速率提高30%，体型增大50%）（1）培育出具有优良品质的动物二、基因工程的应用2、基因工程81（2）利用转基因动物生产药物乳汁中分泌人凝血因子IX的转基因山羊科学家将药用蛋白基因导入哺乳动物的受精卵，使其发育成转基因动物，转基因动物进入泌乳期后，通过分泌的乳汁来生产所需的药品。中国农业大学获得的转基因克隆奶牛二、基因工程的应用2、基因工程与畜牧养殖（2）利用转基因动物生产药物乳汁中分泌人凝血因子IX的转基因82二、基因工程的应用3、基因工程与药物研制许多药品的生产是从生物组织、细胞或血液中提取的。受材料来源限制产量有限，价格十分昂贵。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，高效率地生产出各种高质量、低成本的药品，如胰岛素、干扰素等。用基因工程方法生产的药物还有白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子以及某些疫苗等。二、基因工程的应用3、基因工程与药物研制许多药品的生产是从生83基因工程方法生产蛋白质药物的优势非常明显。基因工程方法生产蛋白质药物的优势非常明显。84二、基因工程的应用4、基因工程与环境基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。如检测饮用水中病毒的含量。美国科学家用基因工程做成的“超级细菌”能同时快速分解石油中的四种烃类，用于清除被石油污染的海域。用基因工程培养出“吞噬”汞和降解土壤中DDT的细菌，以及能够净化镉污染的植物。（1）用于环境检测（2）用于净化污染的环境二、基因工程的应用4、基因工程与环境基因工程做成的85能发荧光的转基因鱼三、转基因生物和转基因食品的安全性转入萤火虫荧光酶基因的转基因烟草苗转基因玫瑰能发荧光的转基因鱼三、转基因生物和转基因食品的安全性转入萤火86这些生物令我们很好奇，但是现实生活的应用更令我们关心!三、转基因生物和转基因食品的安全性未来生物这些生物令我们很好奇，但是现实生活的应用更令我们关心!87转基因草莓有玫瑰花和柠檬的香味转基因西红柿安全吗？“金大米”转基因草莓有玫瑰花和柠檬的香味转基因西红柿安全吗？“金大米88⑴改变传统的育种方式缩短育种时间。培育出高产优质、抗病虫害、抗旱、抗盐碱，抗除草剂等特性的作物新品种。⑵克服异源、远源杂交障碍。如可以把动物的基因，甚至人的基因组合到植物里去。⑶生产有利于健康和抗病的食品。⑷培育出符合人们意愿的动物新品种。三、转基因生物和转基因食品的安全性转基因生物有利的一面:⑴改变传统的育种方式缩短育种时间。培育出高产优质、抗病虫害、89⑴有些转基因食物含的一些物质，可能会影响人体健康。⑵大量的转基因生物进入自然界后很可能会与野生物种进行杂交，产生一些超级生物，从而造成基因污染。⑶如有些作物插入抗虫基因，杀死环境中有益的生物。三、转基因生物和转基因食品的安全性基因工程的弊端：三、转基因生物和转基因食品的安全性基因工程的弊端：90巩固练习1、与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程的方法来培育动植物新品种的主要优点是：。①目的性强，②育种周期短，③克服远缘杂交的障碍。3、以下说法正确的是（）A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列B、质粒是基因工程中唯一的运载体C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接D、基因控制的性状都能在后代表现出来C2、要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是①限制酶②连接酶③解旋酶④还原酶

Ａ．①②Ｂ．③④Ｃ．①④Ｄ．②③A巩固练习1、与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程的方法来培91巩固练习4、不属于质粒被选为基因运载体的理由是（）A、能复制B、有多个限制酶切点C、具有标记基因D、它是环状DNAD5、有关基因工程的叙述中，错误的是（）A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来B、限制性内切酶用于目的基因的获得C、目的基因须由运载体导入受体细胞D、人工合成目的基因的过程不用限制性内切酶A6、有关基因工程的叙述正确的是（）A、限制酶只在获得目的基因时才用B、重组质粒的形成在细胞内完成C、质粒都可作为运载体D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料D巩固练习4、不属于质粒被选为基因运载体的理由是（）D5927、作为基因的运输工具——载体，必须具备的条件及理由是()A、能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因B、具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达C．具有某些标记基因，以便为目的基因的表达提供条件D、能够在宿主细胞中复制并稳定保存，以便于进行筛选A8、在受体细胞中能检测出目的基因是因为A、目的基因上有标记B、质粒具有某些标记基因C、重组质粒能够复制D．以上都不正确B①使目的基因与运载体结合②将目的基因导入受体细胞③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求④提取目的基因③②④①B.②④①

③C.④①

②③D.③④①

②9.基因工程的正确操作步骤是:C7、作为基因的运输工具——载体，必须具备的条件及理由是(9310、下列黏性未端属于同一限制酶切割而成的是()A、①② B、①③C、①④D、

②③B10、下列黏性未端属于同一限制酶切割而A、①② 9411.(多选题)如图,下列有关酶功能的叙述中,正确的是()A.切断a处的酶为限制性内切酶

B.连接a处的酶为DNA连接酶

C.切断b处的酶为解旋酶

D.连接b处的酶为RNA聚合酶baABC11.(多选题)如图,下列有关酶功能的叙述中,正确的是(9512、质粒是基因工程最常见的载体，它的主要特点是①能自主复制 ②不能自主复制 ③结构很小 ④是蛋白质 ⑤是环状RNA ⑥是环状DNA ⑦能“友好”地“借居”A、①③⑤⑦B、②④⑥