《基因工程及其应用》 教学PPT课件【人教版高中生物必修2】

第六章·第二节基因工程及其应用能产生人胰岛素的大肠杆菌激趣导学能发光的水母能否能否让热带鱼也能发光?设想不能发光的热带斑马鱼基因“嫁接”激趣导学1.什么是基因工程？2.基因工程的原理是什么？3.基因工程有哪些应用？4.转基因食品安全吗？目标导学一、基因工程的原理基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶（限制酶）基因的“针线”——DNA连接酶基因的运输工具——运载体二、基因工程的应用三、转基因生物与转基因食品的安全性导思点拨基因工程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。一、基因工程的原理什么叫基因工程?新课讲授原理：操作水平：结果：目的基因

供体细胞（一种生物）

受体细胞（另一种生物）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。1.对基因工程的理解：新课讲授2.基因工程的基本工具：基因的“剪刀”

——限制性核酸内切酶（限制酶）基因的“针线”——DNA连接酶基因的运输工具——运载体新课讲授（1）基因的“剪刀”指“限制性核酸内切酶

”(限制酶)来源:主要存在于微生物种类:已发现500多种特点:能识别特定的核苷酸序列，并能在特定位点上切割DNA专一性在生物体内有一类酶，它们能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自身的DNA却无损害。这种酶是从DNA分子内部切断DNA的，因此，这种酶称做限制性核酸内切酶。作用于：磷酸二酯键新课讲授基因的针线：DNA连接酶

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G用同种限制酶切割

新课讲授按照切割的方式，限制性核酸内切酶可以分为错位切和平切两种，它们分别产生黏性末端和平末端。限制性核酸内切酶通常能识别4～6个碱基长度的特定DNA序列，并能以特定的模式剪切DNA链。一般来说，被识别的DNA序列是回文序列。这种序列的特点是，当从左右两端分别阅读这段双链DNA的碱基序列时，双链上的碱基序列是相同的。新课讲授

一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将DNA分子切断。目前已发现的限制酶有4000多种。新课讲授（1）作用对象：（2）作用位置：（3）作用结果：（2）基因的针线—DNA连接酶两个具有相同黏性末端的DNA片段。脱氧核糖与磷酸间的缺口（磷酸二酯键）生成磷酸二酯键，形成重组DNA新课讲授（3）基因的运输工具——运载体常用的运载体：1）质粒（细菌和酵母菌）2）噬菌体3）动植物病毒将外源目的基因送入受体细胞，并在受体细胞内使目的基因进行大量复制运载体的作用：新课讲授大肠杆菌的质粒(plasmid)：运载体(carrying)应该具有什么特点呢?新课讲授1、能够在宿主细胞内复制并稳定保存并大量复制；2、具有多个限制酶切点以便与外源基因相连；3、具有标记基因，便于进行筛选．运载体具有的特点新课讲授质粒的结构与特点：

其中质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子；质粒DNA分子上有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入其中；携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞后，停留在细胞中进行自我复制，或整合到受体细胞染色体DNA上，随其进行同步复制，质粒DNA分子上有特殊的标记基因，供重组DNA鉴定和选择。新课讲授GAATTCCTTAAGCTTAAGAATTCG抗菌素抗性基因质粒新课讲授ACGTGCAT抗菌素抗性基因ACGTGCAT目的基因ACGTGCAT新课讲授提取培育转基因大肠杆菌的简要过程普通大肠杆菌(不能分泌胰岛素)人体组织细胞胰岛素基因与运载体DNA拼接导入大肠杆菌(含胰岛素基因)转基因大肠杆菌(能分泌胰岛素)新课讲授基因工程操作“四步曲”提取目的基因①目的基因与运载体结合②将目的基因导入受体细胞③目的基因的检测与鉴定④新课讲授目前被较广泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、植物抗病基因等。基因操作的基本步骤1、提取目的基因——将需要的基因从供体生物的细胞内提取出来。供体生物细胞取出DNA用限制酶剪去多余部分目的基因限制酶新课讲授2、目的基因与运载体结合用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。新课讲授3、将目的基因导入受体细胞导入扩增要让目的基因表达，必须将它导入受体细胞并进行扩增。

为获得目的基因的表达产物时，通常以大肠杆菌等无害易得的细菌为受体。新课讲授4、目的基因的检测和鉴定

目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其中的遗传特性，只有通过检测和鉴定得知。如何操作？1.分子检测2.个体检测检测DNA：DNA分子杂交检测RNA：分子杂交检测蛋白质：抗原——抗体抗虫、抗病实验新课讲授例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。新课讲授1.基因工程在农业上的应用主要表现在哪些方面?2.基因工程在医药卫生、食品工业的应用？阅读教材P104，解决以下问题：二、基因工程的应用新课讲授运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。生长快、耐不良环境、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)1、基因工程与作物育种新课讲授新课讲授

抗虫的基因来自苏云金芽胞杆菌。苏云金芽胞杆菌形成的伴胞晶体是一种毒性很强的蛋白晶体，能使棉铃虫等鳞翅目害虫瘫痪致死。科学家将控制这个蛋白质的基因导入棉花，使棉花自身具有抵御虫害的能力。新课讲授转基因龙胆花色奇异转基因蓝猪耳改变花色转基因牵牛花改变了花色新课讲授2、基因工程与药物研制我国生产的部分基因

工程疫苗和药物新课讲授（1）微生物基因工程：

即把目的基因导入大肠杆菌等菌中，通过微生物表达目的基因的产物。（2）细胞基因工程：

即用哺乳动物细胞株表达目的产物。（3）转基因动物：

即将目的基因直接导入鼠、兔、羊和猪体内，使目的基因在哺乳动物体内表达，从儿获得目的产物。新课讲授人造血液及其生产我国生产的部分基因

工程疫苗和药物白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、人造血液代用品疫苗：乙肝、狂犬病、百日咳、霍乱、伤寒、疟疾基因工程药品新课讲授3、基因工程与环境保护(1)环境监测：

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。1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来新课讲授利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。新课讲授(2)环境污染治理：

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。新课讲授两种观点安全：证据不安全：证据你们的观点？三、转基因生物与转基因食品的安全性新课讲授

安全观点：1、转基因食品与非转基因食品的构成是一样的；2、减少农药使用、减少环境污染；3、节省生产成本，降低粮食售价；4、增加食品营养、提高食品产量等。新课讲授反对派的观点一英国科学家声称，转基因马铃薯会减弱老鼠免疫系统功能；美国康乃尔大学也发现，转基因玉米会危害蝴蝶幼虫及其相关生态环境。新课讲授

不安全观点：1、可能产生抗除草剂的超级杂草；2、可能使疾病的散播跨越物种障碍；3、可能损害农作物的生物多样性；4、认为创造新物种，可能干扰生态系统的稳定性；5、可能产生新毒素和新过敏源。新课讲授1.与杂交育种、诱变育种相比较，基因工程育种的优点有哪些？目的性强、克服远源杂交不亲和性、育种周期短设问寻疑2.DNA连接酶与DNA聚合酶有什么不同？

后者将游离的脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链，前者将两段短的脱氧核苷酸链连接成一段长的脱氧核苷酸链。设问寻疑DNA聚合酶和DNA连接酶的比较不同点相同点DNA聚合酶DNA连接酶连接DNA片段不需要模板连接的是游离的脱氧核苷酸需要模板形成磷酸二酯键设问寻疑1．在遗传工程技术中，限制性内切酶主要用于 （）A．目的基因的提取和导入B．目的基因的导入和检测C．目的基因与运载体结合和导入D．目的基因的提取和与运载体结合D诊断反馈2．下列四条DNA分子，彼此间具有黏性末端的一组是（）

A．①②B．②③C．③④D．②④D诊断反馈3．DNA连接酶的主要功能是 （）A．DNA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4.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②DNA连接酶③解旋酶④还原酶

A．①②B．③④C．①④D．②③CA诊断反馈A5.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、人工合成目的基因不用限制性内切酶诊断反馈胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、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