第六章第二节-基因工程及其应用(好)

能否让细菌“吐出”蛛丝(zhūsī)？让禾本科植物也能固氮？设想(shèxiǎng)根瘤菌的固氮作用共五十三页知识点一知识点二学业(xuéyè)分层测评当堂即时(jíshí)达标共五十三页共五十三页基因(jīyīn)“嫁接”共五十三页基因工程(jīyīngōngchéng)及其应用第2节共五十三页基因工程：即

。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物(shēngwù)的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物(shēngwù)的细胞里，

地改造生物的

。原理：操作(cāozuò)水平：结果：一、基因工程基因重组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。基因拼接技术或DNA重组技术定向遗传性状共五十三页培育(péiyù)转基因大肠杆菌的简要过程：普通大肠杆菌(dàchánɡɡǎnjūn)(不能分泌人的胰岛素)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(含人的胰岛素基因)转基因大肠杆菌(能分泌人的胰岛素)实例展示共五十三页基因工程培育抗虫棉的简要(jiǎnyào)过程：普通(pǔtōng)棉花苏云金杆菌提取抗虫基因重组DNA导入拼接抗虫棉“剪刀”（限制酶）“针线”（DNA连接酶）“运载体”思考：1、每一步需要哪种工具？各有什么作用？2、每一步是怎样具体操作的？

共五十三页二、基因操作(cāozuò)的工具共五十三页1、基因工程(jīyīngōngchéng)的限制性核酸(hésuān)内切酶(限制酶)主要存在于微生物一种限切酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定切点切割DNA分子已发现的有200多种种类:来源:特点:“”作用于：磷酸二酯键共五十三页限制性内切酶（EcoRⅠ）作用(zuòyòng)过程点击播放共五十三页

黏性末端(mòduān)

黏性末端(mòduān)EcoRI限制酶的切割

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。共五十三页CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAGEcoRI剪切目的(mùdì)基因CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG

目的基因黏性末端(mòduān)共五十三页

被同一种(yīzhǒnɡ)限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？思考(sīkǎo):形成的黏性末端不同不同的限制酶呢？具有共五十三页G1’2’3’4’5’1’2’3’4’5’A3’,5’-磷酸二酯键3’端5’端3’端5’端磷酸二酯键共五十三页限制性核酸(hésuān)内切酶主要是从的一种酶。识别双链DNA分子的某种，并且使每一条链中特定部位的两个(liǎnɡɡè)核苷酸之间的断开。形成原核生物中分离纯化出来特定的核苷酸序列磷酸二酯键黏性末端共五十三页2、基因工程(jīyīngōngchéng)的DNA连接酶“

”

作用：将互补配对的两个粘性末端(mòduān)连接起来，使之成为一个完整的DNA分子共五十三页DNA连接酶的作用(zuòyòng)过程点击播放共五十三页两DNA片段要具有互补的黏性末端(mòduān)才能拼起来DNA连接酶的缝合(fénghé)作用可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，注意：DNA连接酶可连接双链DNA中的DNA单链缺口，但不能连接单链DNA！共五十三页AATTGCAATTAATTDNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶的作用(zuòyòng)

DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事(huíshì)吗？共五十三页基因(jīyīn)的针线：DNA连接酶

G

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G用同种限制酶切割DNA连接酶连接的是DNA骨架(gǔjià)上的缺口，不是碱基间的氢键共五十三页使用DNA连接酶制作(zhìzuò)重组DNA分子甲片段(piànduàn)CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATT乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG

GGCATCTTAAAATTCCGTAGDNA连接酶的作用位点是：相邻的两个脱氧核苷酸的切口。即生成：磷酸二酯键。共五十三页DNAlinking-enzymerestrictionendonucleaseDNAlinking-enzyme胰岛素基因(jīyīn)共五十三页3、基因(jīyīn)的运载体（3）条件①能够在宿主细胞中复制并稳定(wěndìng)地保存②具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接③具有标记基因，便于进行筛选（2）常用的运载体：质粒、噬菌体和动、植物病毒等（1）概念共五十三页

标记基因，便于(biànyú)进行检测。质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物(shēngwù)中,是能够自主复制的很小的环状DNA分子。

共五十三页导入接种(jiēzhòng)培养接种(jiēzhòng)培养接种培养含有四环素的完全培养基完全培养基大肠杆菌不含抗四环素基因证明：不存活含有四环素的完全培养基证明：

大肠杆菌的受体细胞含有目的基因

四环素抗性基因

四环素抗性基因存活如何把导入了目的基因的受体细胞筛选出来？存活共五十三页从细胞(xìbāo)中分离出DNA从大肠杆菌(dàchánɡɡǎnjūn)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三、基因工程操作的基本步骤共五十三页共五十三页GAATTCGAATTCCTTAAGCTTAAGTAAATTCGGCTA用识别GAATTC的限制(xiànzhì)酶切割用相同(xiānɡtónɡ)的限制酶重组质粒(重组DNA)+DNA连接酶AATTCGGCTTAA目的基因AATTCGGCTTAA切开的质粒质粒基因工程的基本过程共五十三页重组(zhònɡzǔ)DNA分子导入受体细胞能接纳重组(zhònɡzǔ)质粒的活细胞称为受体细胞导入扩增受体细胞常用的受体细胞是？导入的方法?目的基因的筛选和表达为什么要筛选？如何筛选？筛选的结果？如何判断目的基因真正起作用？共五十三页抗虫棉抗CMV甜椒抗虫原理(yuánlǐ)？抗虫结果？四、基因工程(jīyīngōngchéng)的应用1、基因工程与作物育种共五十三页苏云金杆菌Bt基因普通棉转基因抗虫棉普通棉的受精卵共五十三页抗虫转基因植物(zhíwù)共五十三页转基因矮牵牛转基因蓝玫瑰(méigui)共五十三页生长快、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)共五十三页转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基因的番茄共五十三页2、基因工程(jīyīngōngchéng)与药物研制我国生产的部分基因

工程疫苗和药物

许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量(chǎnliàng)有限，其价格往往十分昂贵。

微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。共五十三页

胰岛素从猪、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(jiàgé)之高可想而知。

将合成的胰岛素基因(jīyīn)导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！使其价格降低了30%-50%!共五十三页⑵基因(jīyīn)诊断与基因(jīyīn)治疗

诊断：用放射性同位素等标记(biāojì)的“DNA探针”检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷，不但准确而且迅速。我国研究人员正在制备用于基因治疗的基因工程细胞

治疗：把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。共五十三页基因诊断(zhěnduàn)——DNA探针概念(gàiniàn)：是用已知序列的DNA或RNA片段作为探针与待测样品的DNA或RNA序列进行核酸分子杂交，用于对待测核酸样品中特定基因顺序的探测，是基因诊断最基本的技术之一。条件：（1）必须是单链；（2）带有容易被检测出来的标记物。

原理：DNA分子杂交（碱基互补配对）共五十三页

临床常见的生长激素，干扰素和乙肝疫苗等药物(yàowù)都可以用基因工程来大规模生产1987年开始(kāishǐ)上市的干扰素生产胰岛素历史？共五十三页

基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解(fēnjiě)多种污染环境的物质。

通常一种假单孢杆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。

科学家还培育出能吞食转化汞、镉等重金属，分解(fēnjiě)DDT等毒害物质的细菌。3、环境污染治理共五十三页

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。共五十三页

转基因食品(shípǐn)

安全(ānquán)吗?!共五十三页转基因植物(zhíwù)的安全性争论支持派认为：如果转基因农业生物技术得不到社会支持，这一研究(yánjiū)将被扼杀，并且强调，迄今为止并没有发现转基因食品危害人体健康和环境的确切证据。共五十三页美国人食用转基因食品已多年，超级市场上有4000多种商品是含有转基因植物成分的，还没有事例证明人吃了以后会得病，甚至会引起死亡。

加拿大、澳大利亚也是转基因食品的生产大国，均有几千万人在吃，到现在为止也没有—个案例说明(shuōmíng)它有问题。共五十三页反对派的观点(guāndiǎn)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(yùmǐ)会危害蝴蝶幼虫及其相关生态环境。共五十三页环保团体认为这种违反自然的转基因作物及产品，未经长期安全测试，长期食用可能对人类及生态环境造成负面影响。尤其是注重环境和生态(shēngtài)保护的欧盟国家，对转基因作物更加排斥，因而抵制美国GMO产品的进口。共五十三页基因工程(jīyīngōngchéng)的操作工具1.基因(jīyīn)的剪刀

——限制酶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小结一、基因工程的原理二、基因工程的应用三、转基因和转基因食品的安全性共五十三页限制性内切酶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(liǎnɡcè)各有一个酶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？为什么？

可以连接。因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端(mòduān)是相同的（或是可以互补的）小试身手共五十三页基因工程(jīyīngōngchéng)别名操作环境操作对象操作水平基本工具基本过程结果实质基因(jīyīn)拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平人类需要的基因产物提取→拼接→导入→检