阜阳市颍上县耿棚高中生物必修2第六章 第2节 基因工程及其应用

课件39张PPT。阿凡达 第二节基因工程及应用授课人：李涛发光的水母不能发光的小白鼠请您欣赏思考能不能让小白鼠也发光？绿色荧光蛋白基因会发光的小白鼠不会发光的小白鼠请您欣赏请您欣赏能产生人胰岛素的大肠杆菌基因“嫁接”技术一、基因工程 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。基因重组生物体外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。
思考实例演示培育转基因大肠杆菌普通大肠杆菌
（不能合成胰岛素）人体组织提取胰岛素基因与运载体DNA结合能合成人胰岛素的大肠杆菌导入思考：上述培育转基因大肠
杆菌的基本步骤有哪些步骤1胰岛素基因从人体细胞内提取出来胰岛素基因与运载体DNA连接胰岛素基因导入受体细胞(大肠杆菌)步骤2步骤3基因的“剪刀”基因的“针线”基因的运载体1、 基因的“剪刀”——
二、基因操作的工具限制性核酸内切酶识别特定核苷酸序列，在特定的切点切DNA，
并裂解磷酸二酯键，
产生两个黏性末端。专一性
特异性磷酸二脂键例：大肠杆菌含有一种限制酶(EcoRⅠ)能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。黏性末端EcoRⅠ被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？例题答：相同2、基因的“针线” ——DNA连接酶
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
连接的过程：磷酸二脂键DNA连接酶3、基因的运输工具——运载体 常用的运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒等 质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子.　标记基因
（便于进行检测）作为运载体必须具备一些特点1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存
2）具多个限制酶切点，以便与外源基因连接
3）具有某些标记基因，便于进行筛选
如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等三、基因工程的操作步骤基因工程操作的基本步骤从细胞中取出DNA目的基因大肠杆菌
提取质粒限制酶限制酶DNA连接酶目的基因与运载体结合目的基因
导入受体细胞目的基因的
表达与检测同种三、基因工程操作的基本步骤1.提取目的基因2.目的基因与运载体结合3.目的基因导入受体细胞4.目的基因的检测与鉴定步骤1.提取目的基因{直接分离基因：
人工合成基因：鸟枪法反转录法
根据已知的氨基酸序列合成DNA{做法：用限制酶将供体细胞中的DNA切成许多片段，将这些片段分别载入运载体，然后通过运载体分别转入不同的受体细胞，让供体细胞所提供的DNA（外源DNA）的所有片段分别在各个受体细胞中大量复制（扩增），从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法把带有目的基因的DNA片段分离出来。
优点是操作简便，缺点是工作量大，具有一定的盲目性⑴直接分离基因——鸟枪法①反转录法：以信使RNA为模板，在逆转录酶的作用下将脱氧核苷酸合成合成DNA(基因)。
②直接合成法：根据蛋白质的氨基酸顺序推算出信使RNA核苷酸顺序，再据此推算出基因DNA的脱氧核苷
酸顺序。用游离脱氧核苷酸直接合成
相应的基因。⑵人工合成基因法DNA合成仪步骤2.目的基因与运载体结合用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在DNA连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。
步骤3.目的基因导入受体细胞常用的受体细胞：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。
导入方式：主要借鉴细菌或病毒侵然细胞的途径
导入过程：运载体为质粒，受体细胞为细菌
1）将细菌用CaCl2处理，以增大细菌细胞壁的通透性。
2）使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞。
3）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。步骤4.目的基因的检测和表达检测：通过检测标记基因的有无，来判断目的基因是否导入。
表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。三、基因工程的操作步骤四.基因工程的应用1、基因工程与作物育种及畜牧业养殖抗虫棉转入苏云金杆菌的一个抗虫基因意义：减少了农药的使用量，保护环境耐储存番茄超级绵羊抗除草剂玉米转基因奶牛（低乳糖）2.基因工程与药物研制有些药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制，其价格往往十分昂贵。用基因工程的方法能够高效率生产高质量、低成本的药品，如胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等
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。胰岛素1978年，科学家将人体内能够产生胰岛素的基因与大肠杆菌基因进行重组，并且在大肠杆菌内获得表达。这样，用2000L大肠杆菌培养液就可以提取100g胰岛素，相当于从2t猪胰腺中提取的量胰岛素的提取干扰素乙肝疫苗白细胞介素3.基因工程与环境保护环境污染治理　　基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的有害化合物，吸收环境中的重金属，分解泄露的石油，处理工业废水石油泄露工业废水五、转基因生物和转基因食品的安全性1988年，英国一位生物学家在电视节目中宣布：老鼠实用了转基因马铃薯后，肾、脾和消化道都出现了损伤，体重和器官重量减轻，免疫系统遭到破坏
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。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。
反对派认为：转基因食品会危害人类健康，造成一些疾病转基因植物的安全性争论中 国2001年5月，国务院公布了《农业转基因生物安全管理条例》，对农业转基因生物的研究和试验、生产和加工、经营和进出口等作了具体规定。现在，我国越来越重视转基因生物及其产品的安全性，并且密切关注国际上有关管理法规的动向。作业比较几种常见的育种方法实验设计假如你是一名从事基因工程研究的科学家，请从下面选取材料或自定材料，大胆想象，“设计”一种转基因生物，并写出具体操作步骤：?
棉花 大肠杆菌 梧桐树
具有抗虫基因的苏云金杆菌
人的胰岛素基因 水母的荧光基因
各种质粒 DNA连接酶 多种限制酶