基因工程及其应用教学演示文稿

基因工程及其应用教学演示文稿本文档共58页；当前第1页；编辑于星期六\2点17分优选基因工程及其应用教学本文档共58页；当前第2页；编辑于星期六\2点17分“嫁接”了人胰岛素基因的大肠杆菌本文档共58页；当前第3页；编辑于星期六\2点17分一、基因工程的概念：

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。原理操作环境操作对象操作水平基本过程结果基因重组生物体外基因/DNA分子水平剪切→拼接→导入→表达人类需要的基因产物本文档共58页；当前第4页；编辑于星期六\2点17分基因工程育种与杂交育种、诱变育种相比，主要优点是什么？其原理是什么？优点：目的性强、育种周期短、克服远源杂交不亲和的障碍？本文档共58页；当前第5页；编辑于星期六\2点17分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与运载体DNA拼接导入棉花细胞(含抗虫基因)棉花植株(有抗虫特性)本文档共58页；当前第6页；编辑于星期六\2点17分二、基因操作的工具基因的“剪刀”限制性核酸内切酶基因的“针线”DNA连接酶基因的运输工具运载体本文档共58页；当前第7页；编辑于星期六\2点17分1、基因的“剪刀”—限制性内切酶（限制酶）存在：主要是微生物体内

特点：特异性

即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分子作用位点：磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键结果：产生两个黏性末端本文档共58页；当前第8页；编辑于星期六\2点17分限制酶例：大肠杆菌的一种限制酶(EcoRⅠ)能识别

GAATTC序列，并在G和A之间切开。本文档共58页；当前第9页；编辑于星期六\2点17分什么叫黏性末端？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，它们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。本文档共58页；当前第10页；编辑于星期六\2点17分

被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？相同积极思考本文档共58页；当前第11页；编辑于星期六\2点17分2、基因的“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。连接的部位：磷酸二酯键DNA连接酶的作用过程：本文档共58页；当前第12页；编辑于星期六\2点17分基因的针线：DNA连接酶

G

AA

TT

CC

TT

AA

GG

AA

TT

CC

TT

AA

GGC

TT

AA

AA

TT

C

GG

C

TT

AA

AA

TT

C

GGC

TT

AA

AA

TT

C

G用同种限制酶切割本文档共58页；当前第13页；编辑于星期六\2点17分DNA连接酶的作用是：A.子链和母链之间形成氢键

B.黏性末端之间形成氢键

C.两个DNA末端间的缝隙连接

D.A、B、C都对C？本文档共58页；当前第14页；编辑于星期六\2点17分下列是由限制酶切割形成的DNA片段，能用相应DNA连接酶将它们恢复连接的组合是①…CTGCA…G②…G…CTTAA③G…ACGTC…④AATTC…G…A.①③；②④

B.①②；③④

C.①④；②③

D.以上都不对A本文档共58页；当前第15页；编辑于星期六\2点17分3、基因的运输工具——运载体作用：将外源基因送入受体细胞。条件：能在受体细胞内复制并稳定地保存具有多个限制酶切点具有某些标记基因种类：

质粒、噬菌体和动植物病毒。本文档共58页；当前第16页；编辑于星期六\2点17分

质粒是基因工程最常用的运载体。质粒是染色体外能够进行自主复制的遗传单位，习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中核区以外的DNA分子。绝大多数细菌质粒都是很小的环状DNA分子。本文档共58页；当前第17页；编辑于星期六\2点17分大肠杆菌的质粒：

最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，常含有抗药基因。本文档共58页；当前第18页；编辑于星期六\2点17分从细胞中分离出DNA从大肠杆菌中提取质粒限制酶提取目的基因限制酶目的基因与运载体结合DNA连接酶目的基因导入受体细胞目的基因的表达与检测基因工程操作的基本步骤本文档共58页；当前第19页；编辑于星期六\2点17分四个基本步骤：三、基因操作的基本步骤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）目的基因的检测和表达本文档共58页；当前第20页；编辑于星期六\2点17分1、目的基因三、基因操作的基本步骤目的基因是人们所需要转移或改造的基因。如苏云金芽孢杆菌的抗虫基因，还有植物的抗病（抗病毒、抗细菌）基因、种子贮藏蛋白的基因，以及人的胰岛素基因、干扰素基因等。直接分离法人工合成法目的基因的提取方法本文档共58页；当前第21页；编辑于星期六\2点17分2、目的基因与运载体结合

1）用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个切口，露出黏性末端。

2）用同一种限制酶切断目的基因，使其产生

相同的黏性末端。

3）将切下的目的基因片段插入质粒的切口处，再加入适量DNA连接酶，形成了一个重组DNA分子（重组质粒）目的基因与运载体的结合过程，实际上是不同来源的基因重组的过程。本文档共58页；当前第22页；编辑于星期六\2点17分步骤二：目的基因与运载体结合本文档共58页；当前第23页；编辑于星期六\2点17分常用的受体细胞：有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。将目的基因导入受体细胞的原理借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。3、目的基因导入受体细胞目的基因在受体细胞内，随其繁殖而复制，由于细菌繁殖的速度非常快，在很短的时间内就能获得大量的目的基因。本文档共58页；当前第24页；编辑于星期六\2点17分4、目的基因的检测和表达检测：根据受体细胞是否具有某些标记基因判断目的基因是否导入表达：受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达。本文档共58页；当前第25页；编辑于星期六\2点17分不能，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达。受体细胞导入DNA分子后就说明目的基因完成了表达吗？若不能表达，要对抗虫基因再进行修饰。？本文档共58页；当前第26页；编辑于星期六\2点17分本文档共58页；当前第27页；编辑于星期六\2点17分限制性核酸内切酶、DNA连接酶、运载体基因工程的别名：操作水平：操作工具：基本过程：基因拼接技术或DNA重组技术DNA分子水平（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）目的基因的表达和检测小结本文档共58页；当前第28页；编辑于星期六\2点17分1993年，中国农业科学院的科学家成功培育出了抗棉铃虫的转基因抗虫棉。他们从苏云金芽孢杆菌中提取出抗虫基因，导入棉花体细胞中，使棉花具有抵抗虫害的能力。问：(1)在上述基因工程中目的基因是___________,切割目的基因所用的工具是________________.(2)不同生物间基因移植成功说明生物共用一套____________,从进化的角度看，这些生物具有______________.(3)在DNA分子中“拼接”上某个基因或“切割”掉某个基因，并不影响各基因的功能，这说明基因具有______________。(4)导入的目的基因成功表达的标志是什么？______________________________________________.抗虫基因限制性核酸内切酶遗传密码共同的原始祖先相对的独立性棉花体细胞合成了相应的蛋白质，使棉花具有抵抗虫害的能力思考题本文档共58页；当前第29页；编辑于星期六\2点17分四、基因工程的应用

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本文档共58页；当前第30页；编辑于星期六\2点17分转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基因的番茄转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯不会引起过敏的转基因大豆本文档共58页；当前第31页；编辑于星期六\2点17分转基因马铃薯转基因烟草本文档共58页；当前第32页；编辑于星期六\2点17分抗虫棉抗CMV甜椒抗虫原理？抗虫结果？本文档共58页；当前第33页；编辑于星期六\2点17分

本文档共58页；当前第34页；编辑于星期六\2点17分能发荧光的热带斑马鱼普通热带斑马鱼是不发荧光的本文档共58页；当前第35页；编辑于星期六\2点17分全身散发绿色荧光的转基因鱼乳汁中分泌人凝血因子IX的转基因山羊美科学家研制出世界上第一只转基因蝴蝶首只转基因猴降生超凡嗅觉能力的转基因鼠本文档共58页；当前第36页；编辑于星期六\2点17分本文档共58页；当前第37页；编辑于星期六\2点17分

1993年我国科学工作者培育成的抗棉铃虫的转基因抗虫棉，其抗虫基因来源于（）A、普通棉花的基因突变B、棉铃虫变异形成的致死基因C、寄生在棉铃虫体内的线虫D、苏云金芽孢杆菌体内的抗虫基因D本文档共58页；当前第38页；编辑于星期六\2点17分2、基因工程与药物研制我国生产的部分基因

工程疫苗和药物本文档共58页；当前第39页；编辑于星期六\2点17分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，从而获得目的产物本文档共58页；当前第40页；编辑于星期六\2点17分产品名称菌株或细胞应用人胰岛素大肠杆菌人生长激素大肠杆菌表皮生长因子大肠杆菌白细胞介素-2大肠杆菌a—干扰素酵母菌乙型肝炎疫苗酵母菌溶血栓剂哺乳动物细胞治疗糖尿病治疗生长缺陷症治疗烫伤、胃溃疡治疗某些癌症治疗癌症或病毒感染预防病毒性肝炎治疗心血管病（心脏病）本文档共58页；当前第41页；编辑于星期六\2点17分临床常见的生长激素，干扰素和乙肝疫苗等药物都可以用基因工程来大规模生产1987年开始上市的干扰素生产胰岛素历史？本文档共58页；当前第42页；编辑于星期六\2点17分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，其产量之低和价格之高可想而知。将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了30%-50%!本文档共58页；当前第43页；编辑于星期六\2点17分干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去从人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍贵”程度自不用多说。人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程实现工业化生产，均为解除人类的病苦，提高人类的健康水平发挥了重大的作用。人造血液及其生产本文档共58页；当前第44页；编辑于星期六\2点17分不属于基因工程方法生产的药物是（）A、干扰素B、白细胞介素C、青霉素D、乙肝疫苗

C本文档共58页；当前第45页；编辑于星期六\2点17分3、基因工程与环境保护⑴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探针检测出来本文档共58页；当前第46页；编辑于星期六\2点17分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。本文档共58页；当前第47页；编辑于星期六\2点17分⑵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。本文档共58页；当前第48页；编辑于星期六\2点17分转基因食品看起来分外诱人餐桌上的基因转基因食品你敢吃吗？转基因食品ABC安全吗？本文档共58页；当前第49页；编辑于星期六\2点17分五、转基因食品的安全性安全性：①解决粮食短缺问题；②减少农药使用，从而减少环境污染；③节省成本，降低售价；④增加食物营养，提高价值；⑤增加食物种类，提升食品品质；⑥促进生产效率，带动相关产业的发展。不安全性①可能产生新病毒和新的过敏原；②可能产生抗除草剂的杂草；③可能使疾病的传播跨越物种障碍；④可能会损害农作物的生物多样性；⑤可能干扰生态系统的稳定性。本文档共58页；当前第50页；编辑于星期六\2点17分育种方法杂交育种单倍体育种多倍体育种诱变育种基因工程育种基本原理方法优点缺点实例杂交→自交→选优基因重组不同个体的优良性状可集中到同一个个体上育种时间长，需及时发现优良性状杂交水稻中国荷斯坦牛花药离体培养、秋水仙素诱导加倍染色体变异明显缩短育种年限，后代一般都为纯种技术复杂，成本高普通小麦花药离体培养秋水仙素处理萌发的种子、幼苗染色体变异植物茎杆粗壮，果实、种子大，营养高发育延迟，结实率低无籽西瓜物理或化学方法处理动植物、微生物基因突变提高变异频率，大幅度改良某些性状，加速育种进程有利变异少，需要处理大量实验材料，具有不确定性青霉菌高产菌株的培育黑农五号大豆基因重组将一种生物特定基因转移到另一种生物体内染色体变异定向地改造生物的遗传性状可能引起生态危机，技术难度大转基因抗虫棉本文档共58页；当前第51页；编辑于星期六\2点17分exercise

1、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③②④①B.②④①

③C.④①

②③D.③④①

②本文档共58页；当前第52页；编辑于星期六\2点17分2、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3、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CD本文档共58页；当前第53页；编辑于星期六\2点17分4、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A本文档共58页；当前第54页；编辑于星期六\2点17分2、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