人教版必修二第六章-第2节基因工程及其应用-(共76张)-课件

基因决定性状（一）青霉菌能产生对人类有用的抗生素——青霉素基因决定性状（二）豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮基因决定性状（三）家蚕能够吐出蚕丝为人类利用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。定向基因改造设想能产生人胰岛素的大肠杆菌基因“嫁接”沫若中学刘建英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（实质）原理优点基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因/DNADNA分子水平改造生物的遗传性状提取→拼接→导入→表达基因重组定向地改变生物一基因工程（一）概念思维拓展:

细菌和人是差异非常大的两种生物,通过基因重组后,细菌能够合成人体的胰岛素，这说明了什么？这可不是普通的细菌，它是嫁接了人胰岛素基因的工程菌，能大量合成人胰岛素。人和细菌共用一套遗传密码所有生物共用一套遗传密码（二）理论基础1、所有生物共用一套遗传密码2、遗传物质都是核酸（DNA双螺旋结构，碱基互补配对原则相同）1、人工体外2、打破了物种之间的界限（生殖隔离）3、定向变异技术特点：培育转基因大肠杆菌的简要过程：你认为上述培育转基因大肠杆菌的关键步骤有哪些？普通大肠杆菌(不能分泌胰岛素)人体组织细胞提取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)实例展示培育转基因大肠杆菌的关键步骤：1.ONE胰岛素基因从人体细胞内提取出来2.TWO胰岛素基因与运载体DNA连接3.THREE胰岛素基因导入受体细胞(大肠杆菌)基因的“剪刀”基因的“针线”基因的运载体（三）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连接酶基因的运载工具——运载体

限制酶是在生物体(主要是微生物)内的一种酶，能将外来的DNA切断，由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶。

1、基因的剪刀—限制性核酸内切酶（简称限制酶）（1）来源：主要是微生物（原核生物）（2）作用特点：特异性识别特定的核苷酸序列在特定的位点上切割DNA分子专一性限制酶产生两个相同的黏性末端或平端的DNA片段。（3）切割结果：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。表：几种常用限制性内切酶及其酶切位点限制性内切酶识别位点EcoRⅠ

XbaⅠ

XhoⅠ

NdeⅠG↓AATTC

T↓CTAGA

C↓TCGAG

CA↓TATG（3）作用：基因工程中重要的切割工具，能将外来的DNA切断，对自己的DNA无损害。（4）种类：

大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。限制酶（5）实例：切割位置：磷酸与脱氧核糖间的化学键

限制性内切酶（EcoRⅠ）作用过程磷酸二酯键——磷酸和脱氧核糖模型构建1CTTCATGAATTCCCTAA

GAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG练习使用EcoRI剪切目的基因CTTCATGAATTCCCTAA

GAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG

目的基因黏性末端1、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:形成的黏性末端不同不同的限制酶呢？具有。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？

会产生相同的黏性末端，然后让两者的黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的DNA分子了。GAATTCCTTAAGGAATTCCTTAAGGCTTAAAATTCGGCTTAAAATTCGGCTTAAAATTCG用同种限制酶切割2、基因的针线——DNA连接酶黏性末端的黏合：（1）连接位置：磷酸与脱氧核糖间的化学键互补的碱基形成氢键连接黏性末端的连接：DNA连接酶连接缺口磷酸二酯键（2）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。（3）结果：形成重组的DNA分子提问：用DNA连接酶连接两个相同的黏性未端要连接几个磷酸二酯键？限制酶解旋酶DNA连接酶DNA聚合酶DNA连接酶3、基因的运载工具——运载体：种类：常用的运载体主要有两类：

1）质粒

2）噬菌体或某些动植物病毒基因工程最常用的运载体是_______质粒

1、质粒存在于细菌、酵母菌等生物中，是细胞染色体外能够进行自主复制的很小的环状DNA分子。

最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。其中常含有抗药基因，如四环素的标记基因和抗青霉素基因。2、质粒的存在对宿主细胞无影响，但复制只能在宿主细胞内完成。质粒适于做运载体的原因：标记基因，便于进行检测。（1）能在宿主细胞中复制并稳定保存（2）具有多个限制酶的切点，便于与外源基因连接。（3）具有某些标记基因，便于筛选运载体的特点（具备条件）作用：作为运载体，将目的基因送入受体细胞，用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。原理：利用运载体侵染宿主细胞的能力，将目的基因导入宿主细胞。1)提取目的基因2)目的基因与运载体结合3)目的基因导入受体细胞4)目的基因的检测和表达（四）基因工程的步骤

目的基因是人们所需要转移或改造的特定基因。

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。步骤一：提取目的基因方法：1、直接分离：鸟枪法2、人工合成：注意：要保持基因的完整性1.用一定的_________切割质粒，使其出现一个切口，露出____________。2.用_____________切断目的基因，使其产生_________________。3.将切下的目的基因片段插入质粒的______处，再加入适量___________，形成了一个重组

DNA分子（重组质粒）限制酶黏性末端同一种限制酶的黏性末端切口DNA连接酶相同步骤二：目的基因与运载体结合

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。提问：要想将某个特定基因与质粒相连，需要几种限制性内切酶和几种DNA连接酶处理？思考：所有受体细胞都能摄入重组DNA分子吗？

在全部受体细胞中，真正能摄入重组DNA分子的受体细胞是很少的。步骤三：目的基因导入受体细胞1、常用的受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌、动植物细胞等2、常用微生物作受体细胞的原因：微生物增殖快、代谢快、目的产物多2、受体细胞摄入重组DNA分子后就说明目的基因完成了表达吗？不能。有些受体细胞即使摄入重组DNA分子但目的基因并不一定能完成表达。3、受体细胞摄入重组DNA分子后，目的基因完成表达的标志是什么？

受体细胞必须表现出目的基因所控制的特定性状，才能说明目的基因完成了表达。步骤四：目的基因的检测和鉴定提问：1、检测一般依据的原理是什么？检测：依据受体细胞是否具有质粒中的标记基因，判断目的基因是否导入。标记基因是否表达例：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。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)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？如何让大肠杆菌生产人胰岛素？①②③④⑤⑥12基因工程的操作工具1.基因的剪刀

——限制性内切酶2.基因的针线

——ＤＮＡ连接酶

3.基因的运输工具

——运载体

基因工程的操作步骤1.目的基因的提取2.目的基因与运载体结合3.目的基因导入受体细胞4.目的基因的检测与表达基因工程(geneengineering)的原理小结1）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C课堂练习2）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DNAD3)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…A①③；②④

B①②；③④

C①④；②③

D以上都不对A4、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．②③Ａ5.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Ａ③②④①Ｂ②④①③

Ｃ④①②③Ｄ③④①②Ｃ第二课时二、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。2）培育出具有抗逆性的作物新品种。3）畜牧业上获得人们所需要的、具优良性状的转基因动物。优点：降低生产成本，减少农药的使用对环境造成的污染，提高农作物对不良环境的适应能力。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)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A：紫外光照射下的转绿色荧光蛋白的Eustoma(Lisianthus)花。B：转没有绿色荧光蛋白的空质粒的花会发光的转基因鱼导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠超级动物特殊动物图为2001年12月底出生的5只可爱的转基因克隆小猪。据培育者英国PPL医疗公司称，这些转基因小猪将为研究和“生产”适用于人体移植手术使用的动物器官提供巨大的帮助。首只转基因猴诞生，人类未来忧喜参半2、2002年，中国转基因棉花达到150万公顷，已经占到棉花产量的1／3.

我国大豆食用油近七成是“转基因”产品

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*基因工程与作物育种植物：需配合“植物组织培养”。动物：以受精卵作为受体细胞。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D2、基因工程与药物研制把控制生产药物的基因通过基因工程转移到另一种生物（一般是微生物）体内，从而获得各种高质量、低成本的药物。胰岛素、干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子，乙肝、狂犬病、百日咳、霍乱伤寒等疾病的疫苗。由于微生物繁殖快，代谢旺盛，一般以细菌作为受体细胞。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）

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我国生产的部分基因

工程疫苗和药物

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%!

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2、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

C3、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。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。2006年3月14日绿色和平组织发布消息,称亨氏营养米粉含有转Bt基因抗虫水稻成分。那么转基因食品到底安全吗？什么样的转基因食品才能上市？如何面对市场上的转基因食品呢？1、转基因生物可能对人体健康产生不利影响，严重的可以致癌和其他疾病。2、转基因生物可能对环境质量、生态系统或生态系统的稳定性产生不利影响。3、基因武器可能给人类带来毁灭性的危险。三、转基因生物和转基因食品的安全性安全性争论焦点：转基因生物和转基因食品的安全性你认为应该如何对待转基因生物和转基因食品的安全性问题？目前，大多数专家认为，已经投入商品化生产的转基因番茄、玉米等农产品都是安全的。迄今为止尚无食用转基因生物产品引起任何严重问题的科学报道。

转基因抗虫棉、耐贮藏番茄、抗病毒甜椒及基因工程疫苗等已获得生产应用安全证书。杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种基因工程育种原理常用方法优点缺点基因重组基因突变染色体数目变异染色体数目变异杂交自交用物理或化学方法诱变花药离体培养→单倍体→秋水仙素处理→纯种秋水仙素处理简便，将不同个体的优良性状集中于一个个体上提高变异频率，大幅度改良性状有利变异少，需大量处理供试材料明显缩短育种年限技术复杂，需与杂交育种配合各种器官大、营养成分高、抗性强获得的新品种育性低，发育延迟育种时间最长育种技术比较基因重组提取→拼接→导入→表达打破生殖隔离；定向改造生物技术复杂1.杂交育种是植物育种的常规方法,其选育新品种的一般方法是(

)A.根据杂种优势原理,从子一代中即可选出B.从子三代中选出,因为子三代才出现纯合子C.既可从子二代中选出,也可从子三代中选出D.只能从子四代中选出能稳定遗传的新品种C课堂训练2.用射线处理萌发的种子使其发生基因突变,则射线作用的时间是有丝分裂的(

)A.