基因工程及其应用 新人教版选修3.ppt

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1、第二节基因工程及其应用作者:河南省示范高中项城二高生物组王荐锋能发光的水母不能发光的热带斑马鱼请您欣赏能否能否让热带鱼也能发光?设想能发荧光的热带斑马鱼普通热带斑马鱼是不发荧光的请您欣赏超级小鼠与超级鱼请您欣赏抗虫害的玉米抗虫棉能产生人胰岛素的大肠杆菌从大肠杆菌说起－－胰岛素胰岛素每100kg猪或牛的胰腺中提取4~5g胰岛素1979年，利用大肠杆菌的DNA分子重组，2000L培养液提取100g，相当于2吨猪胰腺中提取的量从大肠杆菌说起－－干扰素干扰素一千克纯的干扰素价值可达440亿美元。传统生产方法：血液中提出白细胞，然

2、后用病毒去感染它，这时会产生干扰素，1个细胞最多生产100~1000个干扰素分子基因工程：改造的大肠杆菌发酵生产：一天内便可生产20万个干扰素分子。1KG培养物中可以得到20~40mg干扰素思考：1、为什么能把一种生物的基因“嫁接”到另一种生物上？2、推测这种“嫁接”怎样能实现？3、这种“嫁接”对品种的改良有什么意义？提示：此节“问题探讨”以基因工程菌的实例，希望大家思考基因工程的原理。如不同生物的DNA在结构上的统一性、几乎所有的生物都共用一套遗传密码等。什么叫基因工程?基因工程的基本操作步骤有哪些?归纳出科学家实施基

3、因工程的总体思路。阅读教材P102，解决以下问题：一、基因工程原理基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的个别基因复制出来，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（目的）。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，获得人类所需要的品种。获得新性状提取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)人体组织细胞胰岛素基因与运载体DNA拼接导入大

4、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(大肠杆菌)细胞基因的“剪刀”基因的“针线”基因的运载体基因的剪刀—限制性内切酶（简称限制酶）（一）基因操作的工具限制酶是在生物体(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，故名限制性内切酶。特点：专一性。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

5、分子。大肠杆菌(EcoRI)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。限制酶CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG练习使用EcoRI剪切目的基因CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG目的基因黏性末端什么叫黏性末端？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。基因的针线——DNA连接酶（二）基因操作的工具DNA连接

6、酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。磷酸二酯键使用DNA连接酶制作重组DNA分子甲片段CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATT乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG重组DNA分子GGCATCTTAAAATTCCGTAG（二）基因操作的工具导入过程需要运输工具——运载体。运载体的作用有哪些？作用一：作为运载工具，将外源基因(抗虫基因)转移到受体细胞(棉花细胞)中去。作用二：利用运载体在受体细胞(棉花细胞)内，对外源基因(

7、抗虫基因)进行大量复制。外源基因(如抗虫基因)怎样才能导入受体细胞(如棉花细胞)？基因的运载工具——运载体：常用的运载体主要有两类：1）细菌细胞质的质粒2）噬菌体或某些动植物病毒质粒：质粒是染色体外能够进行自主复制的遗传单位，包括真核生物的细胞器和细菌细胞中核区外的DNA分子。现在习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中核以外的DNA分子。质粒是基因工程最常用的运载体。绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子。有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。大肠杆菌的质粒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

8、环素的标记基因。质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用，但复制只能在宿主细胞内成。运载体应该具有什么特点呢?DNAlinking-enzymerestrictionendonucleaseDNAlinking-enzyme胰岛素基因运载体1.能够在宿主细胞内复制并稳定保存；2.具有多个限制酶切点以便与外源基因相连