基因工程及其应用教学

基因工程及其应用教学“嫁接”了人胰岛素基因得大肠杆菌一、基因工程得概念:

又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗得说,就就是按照人们得意愿,把一种生物得某种基因提取出来,加以修饰改造,然后放到另一种生物得细胞里,定向地改造生物得遗传性状。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→表达人类需要得基因产物基因工程育种与杂交育种、诱变育种相比,主要优点就是什么？其原理就是什么？优点:目得性强、育种周期短、克服远源杂交不亲与得障碍？培育抗虫棉得简要过程: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)二、基因操作得工具基因得“剪刀”限制性核酸内切酶基因得“针线”DNA连接酶基因得运输工具运载体1、基因得“剪刀”—限制性内切酶(限制酶)存在:主要就是微生物体内特点:特异性即一种限制酶只能识别一种特定得核苷酸序列,并且能在特定得切点上切割DNA分子作用位点:磷酸与脱氧核糖之间得磷酸二酯键结果:产生两个黏性末端限制酶例:大肠杆菌得一种限制酶(EcoRⅠ)能识别

GAATTC序列,并在G与A之间切开。什么叫黏性末端？被限制酶切开得DNA两条单链得切口,带有几个伸出得核苷酸,她们之间正好互补配对,这样得切口叫黏性末端。

被同一种限制酶切断得几个DNA就是否具有相同得黏性末端？相同积极思考2、基因得“针线”——DNA连接酶连接酶得作用:

将互补配对得两个黏性末端连接起来,使之成为一个完整得DNA分子。连接得部位:磷酸二酯键DNA连接酶得作用过程:大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静基因得针线: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DNA连接酶得作用就是:A、子链与母链之间形成氢键

B、黏性末端之间形成氢键

C、两个DNA末端间得缝隙连接

D、A、B、C都对C？下列就是由限制酶切割形成得DNA片段,能用相应DNA连接酶将她们恢复连接得组合就是①…CTGCA…G②…G…CTTAA③G…ACGTC…④AATTC…G…A、①③;②④

B、①②;③④

C、①④;②③

D、以上都不对A3、基因得运输工具——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、噬菌体与动植物病毒。

质粒就是基因工程最常用得运载体。质粒就是染色体外能够进行自主复制得遗传单位,习惯上用来专指细菌、酵母菌与放线菌等生物中核区以外得DNA分子。绝大多数细菌质粒都就是很小得环状DNA分子。大肠杆菌得质粒:最常用得质粒就是大肠杆菌得质粒,常含有抗药基因。从细胞中分离出DNA从大肠杆菌中提取质粒限制酶提取目得基因限制酶目得基因与运载体结合DNA连接酶目得基因导入受体细胞目得基因得表达与检测基因工程操作得基本步骤四个基本步骤:三、基因操作得基本步骤1)提取目得基因2)目得基因与运载体结合3)将目得基因导入受体细胞4)目得基因得检测与表达1、目得基因三、基因操作得基本步骤目得基因就是人们所需要转移或改造得基因。如苏云金芽孢杆菌得抗虫基因,还有植物得抗病(抗病毒、抗细菌)基因、种子贮藏蛋白得基因,以及人得胰岛素基因、干扰素基因等。直接分离法人工合成法目得基因得提取方法2、目得基因与运载体结合

1)用一定得限制酶切割质粒,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得基因,使其产生相同得黏性末端。

3)将切下得目得基因片段插入质粒得切口处,再加入适量DNA连接酶,形成了一个重组DNA分子(重组质粒)目得基因与运载体得结合过程,实际上就是不同来源得基因重组得过程。步骤二:目得基因与运载体结合常用得受体细胞:有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌与动植物细胞等。将目得基因导入受体细胞得原理借鉴细菌或病毒侵染细胞得途径。3、目得基因导入受体细胞目得基因在受体细胞内,随其繁殖而复制,由于细菌繁殖得速度非常快,在很短得时间内就能获得大量得目得基因。4、目得基因得检测与表达检测:根据受体细胞就是否具有某些标记基因判断目得基因就是否导入表达:受体细胞必须表现出特定得性状,才能说明目得基因完成了表达。不能,受体细胞必须表现出特定得性状,才能说明目得基因完成了表达。受体细胞导入DNA分子后就说明目得基因完成了表达吗？若不能表达,要对抗虫基因再进行修饰。？限制性核酸内切酶、DNA连接酶、运载体基因工程得别名: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)提取目得基因(2)目得基因与运载体结合(3)将目得基因导入受体细胞(4)目得基因得表达与检测小结1993年,中国农业科学院得科学家成功培育出了抗棉铃虫得转基因抗虫棉。她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得能力。问:(1)在上述基因工程中目得基因就是___________,切割目得基因所用得工具就是________________、(2)不同生物间基因移植成功说明生物共用一套____________,从进化得角度看,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,并不影响各基因得功能,这说明基因具有______________。(4)导入得目得基因成功表达得标志就是什么？______________________________________________、抗虫基因限制性核酸内切酶遗传密码共同得原始祖先相对得独立性棉花体细胞合成了相应得蛋白质,使棉花具有抵抗虫害得能力思考题四、基因工程得应用运用基因工程技术,不但可以培养优质、高产、抗性好得农作物及畜、禽新品种,还可以培养出具有特殊用途得动、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马铃薯转基因烟草抗虫棉抗CMV甜椒抗虫原理？抗虫结果？

能发荧光得热带斑马鱼普通热带斑马鱼就是不发荧光得全身散发绿色荧光得转基因鱼乳汁中分泌人凝血因子IX得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得转基因鼠

1993年我国科学工作者培育成得抗棉铃虫得转基因抗虫棉,其抗虫基因来源于()A、普通棉花得基因突变B、棉铃虫变异形成得致死基因C、寄生在棉铃虫体内得线虫D、苏云金芽孢杆菌体内得抗虫基因D2、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1、微生物基因工程:即把目得基因导入大肠杆菌等菌中,通过微生物表达目得基因得产物。2、细胞基因工程:即用哺乳动物细胞株表达目得产物3、转基因动物:即将目得基因直接导入鼠、兔、羊与猪体内,使目得基因在哺乳动物体内表达,从而获得目得产物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)临床常见得生长激素,干扰素与乙肝疫苗等药物都可以用基因工程来大规模生产1987年开始上市得干扰素生产胰岛素历史？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。将合成得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得药品产量问题,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。人造血液及其生产不属于基因工程方法生产得药物就是()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:

基因工程做成得DNA探针能够十分灵敏地检测环境中得病毒、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得“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染得情况,却不易因环境污染而大量死亡,甚至还可以吸收与转化污染物。⑵环境污染治理:

基因工程做成得“超级细菌”能吞食与分解多种污染环境得物质。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。转基因食品看起来分外诱人餐桌上得基因转基因食品您敢吃吗？转基因食品ABC安全吗？五、转基因食品得安全性安全性: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,带动相关产业得发展。不安全性①可能产生新病毒与新得过敏原;②可能产生抗除草剂得杂草;③可能使疾病得传播跨越物种障碍;④可能会损害农作物得生物多样性;⑤可能干扰生态系统得稳定性。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得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得种子、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得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得遗传性状可能引起生态危机,技术难度大转基因抗虫棉exercise

1、基因工程得正确操作步骤就是:①使目得基因与运载体结合②将目得基因导入受体细胞③检测目得基因得表达就是否符合特定性状要求④提取目得基因③②④①B、②④①

③C、④①

②③D、③④①

②2、以下说法正确得就是

A、所有得限制酶只能识别一种特定得核苷酸序列

B、质粒就是基因工程中唯一得运载体

C、运载体必须具备得条件之一就是:具有多个限制酶切点,以便与外源基因连接

D、基因控制得性状都能在后代表现出来3、有关基因工程得叙述正确得就是

A、限制酶只在获得目得基因时才用

B、重组质粒得形成在细胞内完成

C、质粒都可作为运载体

D、蛋白质得结构可为合成目得基因提供资料CD4、有关基因工程得叙述中,错误得就是()

A、DNA连接酶将黏性末端得碱基对连接起来

B、限制性内切酶用于目得基因得获得

C、目得基因须由运载体导入受体细胞

D、人工合成目得基因不用限制性内切酶A2、要使目得基因与对应得载体重组,所需得两种酶就是()

①限制酶②连接酶③解旋酶④还原酶

Ａ、①②Ｂ、③④Ｃ、①④Ｄ、②③A3、基因工程技术中得目得基因主要来源于A、自