人教基因工程

人教基因工程第一页，共五十四页，2022年，8月28日一、DNA的结构观察，思考：DNA分子中，外侧由什么连接而成？内侧是什么？两条链之间碱基的连接有什么规律？构成DNA的两条链有怎样的关系？第二页，共五十四页，2022年，8月28日定向基因改造设想

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？设想三经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术——基因工程。第三页，共五十四页，2022年，8月28日基因工程第四页，共五十四页，2022年，8月28日简述基因工程的概念举例说出基因工程的工具

简述基因工程的一般过程与技术本课聚焦:第五页，共五十四页，2022年，8月28日一、基因工程的诞生和发展理论：DNA是遗传物质的证明DNA双螺旋结构和中心法则的确立遗传密码的破译技术：基因转移载体的发现工具酶的发现DNA合成和测序技术的发明DNA体外重组的实现重组DNA表达实验的成功第一例转基因动物的问世PCR技术的发明第六页，共五十四页，2022年，8月28日原理：操作水平：结果：目的基因供体细胞受体细胞基因重组DNA分子水平定向地改造生物的遗传性状：按照人们的愿望，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。二、基因工程的概念手段：体外DNA重组和转基因技术。第七页，共五十四页，2022年，8月28日基因工程培育抗虫棉的简要过程：普通棉花(无抗虫特性)苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因棉花细胞(含抗虫基因)棉花植株(有抗虫特性)上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？重组DNA导入形成第八页，共五十四页，2022年，8月28日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：形成重组DNA关键步骤三：重组DNA导入受体(棉花)细胞第九页，共五十四页，2022年，8月28日解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？关键步骤一的工具：关键步骤二的工具：关键步骤三的工具：分子手术刀—限制性内切酶分子缝合针—DNA连接酶

分子运输车—运载体第十页，共五十四页，2022年，8月28日EcoliI限制酶三、基因操作的工具1.基因的“剪刀”──限制性内切酶（限制酶）

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。第十一页，共五十四页，2022年，8月28日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切割DNA分子。具有专一性第十二页，共五十四页，2022年，8月28日

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:第十三页，共五十四页，2022年，8月28日２、基因的针线──DNA连接酶连接酶的作用是：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。第十四页，共五十四页，2022年，8月28日AATTGCCTTAAG第十五页，共五十四页，2022年，8月28日第十六页，共五十四页，2022年，8月28日GAATTCCGTAGAATTCGGATT尝试写出下列序列受EcoliI内切酶作用后的黏性末端CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTCTTAAGGCATCTTAAGCCTAACTTCATGAATTCCCTAA

GAAGTACTTAAGGGATT

练一练:GGCATCTTAAAATTCCGTAG第十七页，共五十四页，2022年，8月28日常用的运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒等质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子.3、基因的运输工具——运载体第十八页，共五十四页，2022年，8月28日3、基因的运输工具——运载体①作用：②运载体具备的条件：③常用的运载体：将目的基因送入受体细胞。Ⅰ.能在宿主细胞中复制并稳定地保存。Ⅱ.具有多个酶切点以便与外源基因连接。Ⅲ.具有某些标记基因，便于进行筛选。质粒、噬菌体和动植物病毒第十九页，共五十四页，2022年，8月28日动动手:目的要求：模拟重组DNA分子的操作过程,说出其基本原理材料用具：两种有不同碱基序列颜色的硬纸板,剪刀(代表EcoliI),透明胶带方法步骤：重组DNA分子的模拟操作思考与讨论：该过程中,如果碱基不能配对,你认为是什么原因造成的?1、分别从两纸板上找出EcoliI的切割位点进行切割.2、将白色纸板的DNA片段重组到彩色纸板切口处.3、用透明胶带将切口黏结起来.第二十页，共五十四页，2022年，8月28日第二课时第二十一页，共五十四页，2022年，8月28日（三）基因工程的工具（1）基因的剪刀——限制性内切酶一种酶识别并切割一种特定的核苷酸序列G

AATTCCTTAA

GGCTTAAAATTCG黏性末端黏性末端问题1.①该限制酶识别的核苷酸序列为：②该限制酶识别的切点是：③该限制酶剪切的化学键是：GAATTCGA磷酸二酯键限制性内切酶限制性内切酶第二十二页，共五十四页，2022年，8月28日（2）基因的针线——DNA连接酶使两条DNA黏性末端连接起来GAATTCCTTAAGGAATTCCTTAAGDNA连接酶问题2.DNA连接酶连接的对象是：磷酸二酯键GCTTAAAATTCG黏性末端黏性末端第二十三页，共五十四页，2022年，8月28日大肠杆菌细胞（3）基因的运输工具——运载体质粒抗生素抗性基因大型环状DNA控制质粒DNA转移的基因第二十四页，共五十四页，2022年，8月28日四、基因工程的基本操作1、目的基因的获取2、运载体的构建3、目的基因导入受体细胞4、目的基因的检测与鉴定第二十五页，共五十四页，2022年，8月28日1、目的基因的获取（1）从基因文库中获取目的基因（2）人工合成：DNA合成仪将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。有基因组文库和部分基因文库（如cDNA文库）第二十六页，共五十四页，2022年，8月28日基因文库基因组文库：将某种生物体内的DNA全部提取出来，选用适当的限制酶，将DNA切成一定范围大小的DNA片段，然后，将这些DNA片段分别与载体连接起来，导入受体菌的群体中储存，每个受体菌都含有了一段不同的DNA片段。这个群体包含了这种生物的所有的基因，叫做这种生物的基因组文库。CDNA文库如果用某种生物发育的某个时期的MRNA反转录产生的多种互补DNA（CDNA）片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，那么，这个受体菌群体叫这种生物的CDNA文库。文库类型cDNA文库基因组文库文库大小小大基因中启动子无有基因中内含子无有基因多少某种生物的部分基因某种生物的全部基因物种间的基因交流可以部分基因可以来源mRNA逆转录cDNA生物体第二十七页，共五十四页，2022年，8月28日四、基因工程的基本操作2、运载体的构建3、目的基因导入受体细胞1、目的基因的获取4、目的基因的检测与鉴定第二十八页，共五十四页，2022年，8月28日PCR技术在生物体外复制DNA片段的核酸合成技术原理：目的：前提：过程：扩增目的基因DNA双链复制有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。DNA模板DNA解链引物结合到互补DNA（DNA聚合酶）第二十九页，共五十四页，2022年，8月28日第三十页，共五十四页，2022年，8月28日目的基因与运载体结合带目的基因的DNA质粒与目的基因黏性末端相同带目的基因的重组质粒DNA连接酶质粒相同限制酶切割DNA重组第三十一页，共五十四页，2022年，8月28日2、运载体的构建第三十二页，共五十四页，2022年，8月28日3、目的基因导入受体细胞（1）将目的基因导入植物细胞（2）将目的基因导入动物细胞（3）将目的基因导入微生物细胞常用农杆菌转化法常用显微注射法常用大肠杆菌转化体细胞受精卵用Ca2＋处理细胞第三十三页，共五十四页，2022年，8月28日（1）将目的基因导入植物细胞第三十四页，共五十四页，2022年，8月28日4、目的基因的检测与鉴定DNAmRNA蛋白质特性（抗虫或抗病）活性比较分子水平个体水平DNA分子杂交技术分子杂交技术抗原－抗体杂交抗虫或抗病的接种实验与天然产品比较第三十五页，共五十四页，2022年，8月28日DNA分子杂交技术第三十六页，共五十四页，2022年，8月28日DNA分子杂交技术原理：工具：碱基互补配对原则基因探针现象：杂交带第三十七页，共五十四页，2022年，8月28日现有一长度为1000碱基对(by）的DNA分子，用限制性核酸内切酶EcoR1酶切后得到的DNA分子仍是1000by，用Kpn1单独酶切得到400by和600by两种长度的DNA分子，用EcoRI,Kpnl同时酶切后得到200by和600by两种长度的DNA分子。该DNA分子的酶切图谱正确的是D第三十八页，共五十四页，2022年，8月28日限制酶在DNA的任何部位都能将DNA切开吗？以下是四种不同限制酶切割形成的DNA片段：(1)…CTGCA(2)…AC(3)GC……G…TGCG…（4）…G(5)G…(6)…GC…CTTAAACGTC……CG(7)GT…(8)AATTC…CA…G…请用DNA连接酶将它们连接起来:______和_____能连接成_________________________;______和_____能连接成_________________________;______和_____能连接成_________________________;______和_____能连接成_________________________;第三十九页，共五十四页，2022年，8月28日⒈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．②③2.基因工程的正确操作步骤是（）

①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Ａ．③②④①Ｂ．②④①③

Ｃ．④①②③Ｄ．③④①②第四十页，共五十四页，2022年，8月28日3.实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限制性内切酶能识别ＤＮＡ分子的ＧＡＡＴＴＣ顺序，切点在Ｇ和Ａ之间，这是利用了酶的（）

Ａ．高效性Ｂ．专一性

Ｃ．多样性Ｄ．催化活性易受外界影响

第四十一页，共五十四页，2022年，8月28日把目的基因与质粒DNA缝合时，中间的碱基对靠

＿＿＿连接起来，而两链上的磷酸、脱氧核糖则在＿＿＿＿＿＿＿的作用下连接起来。质粒是基因操作中经常用的＿＿＿＿。氢键DNA连接酶运载体第四十二页，共五十四页，2022年，8月28日根据下列所给材料回答问题：材料一把人的胰岛素基因拼接到大肠杆菌的质粒上，然后导入大肠杆菌内，产生出人的胰岛素。材料二把萤火虫的荧光基因转入烟草体内，培育能产生荧光的烟草。材料三有人把蜘蛛产生丝腺蛋白的基因转入羊的细胞中，在羊分泌的乳汁中加入某种物质后，可抽出细丝，这种细丝可望用作手术的缝合线。（1）上述生物新品种的产生运用了

技术。(2)一种生物的基因在另一种生物体内能够表达，而不影响其他基因的表达，这说明基因是有＿＿__效应的

片段，具有一定的＿＿＿＿性，同时可以说明各种生物共有一套＿＿＿＿＿。（3）上述技术所用的工具酶有

。基因工程遗传DNA独立遗传密码子限制酶、DNA连接酶第四十三页，共五十四页，2022年，8月28日在植物基因工程中，用土壤农杆菌中的Ti质粒作为运载体，把目的基因重组入Ti质粒上的T－DNA片段中，再将重组的T－DNA插入植物细胞的染色体DNA中。科学家在进行上述基因操作时，要用＿＿＿＿＿＿＿分别切割质粒和目的基因，质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端通过＿＿＿＿＿＿形成重组质粒。（2）将携带抗除草剂基因的重组Ti质粒导入二倍体油菜细胞，经培养，筛选获得一株有抗除草剂的转基因植株，经分析该植株含有一个携带目的基因的T－DNA片段，因此可以把它看成是杂合子。理论上，在该转基因植株自交F1代中，仍具有抗除草剂特性的植株占总数的＿＿.DNA连接酶同一种限制酶3/4第四十四页，共五十四页，2022年，8月28日限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是

—G↓GATCC—，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有1个酶Ⅱ的切点。①请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。②请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。③在DNA连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接起来？为什么？第四十五页，共五十四页，2022年，8月28日第一步：获取目的基因基因工程基本步骤：第二步：目的基因与运载体结合第三步：将目的基因导入受体细胞第四步:目的基因的表达和检测第四十六页，共五十四页，2022年，8月28日四、基因工程的应用一、基因工程与作物育种第四十七页，共五十四页，2022年，8月28日生长快、肉质好的转基因鱼(中国