工具酶的发现和基因工程的诞生
图片预览
文档简介
课件40张PPT。培养抗虫棉用什么方法?第一章 基因工程阅读P2第一段.
了解基因工程的诞生基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的.基因工程: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,定向地改造生物的遗传性状基因工程依据的原理:基因重组基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平定向地改造生物的遗传性状，产生人类需要的基因产物剪切→ 拼接→ 导入→ 表达基因重组→ 筛选进行基因工程需要哪三大工具?1限制性内切酶
2DNA连接酶
3载体第一节 工具酶的发现 基因的大小以纳米计算，要对它进行剪切、拼接等操作，没有非常精细的工具是不行的。进行基因操作最少需要以下三种工具：重播GAATTC限制性内切酶 DNA被限制酶切断后有两个反向互补的“黏性末端”。被同一种限制切断的几个DNA具有相同的黏性末端，能够通过互补进行配对。２、基因的针线──DNA连接酶 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。重播２、基因的针线──DNA连接酶 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、基因的运输工具——运载体 要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去！能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。还可以噬菌体、动植物病毒作运载体1人类单倍体基因组研究的是??????? ??????（???? ）
A、23个双链DNA分子????????B、23个单链DNA分子
C、24个双链DNA分子??????D、24个单链DNA分子2科学家们经过多年努力，创立了一种新兴生
物技术——基因工程，实施该工程的最终目的
是????????????????????????????????????????????? （????? ）
A、 定向提取生物体的DNA分子
B、? 定向地对DNA分子进行“剪切”
C、 在生物体外对DNA分子进行改造
D、 定向地改造生物的遗传性状DD3下列哪项不是基因工程中经常使用的用来运载
目的基因的载体?? （????? ）
A、细菌质粒???? ?? B、噬菌体??????
C、动植物病毒???? D、细菌核区的DNAD 目前被较广泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病基因等。第二节 基因工程的原理和技术１、获取目的基因——将 需要的基因从供体生物 的细胞内提取出来。提取目的基因的方法⑴直接分离基因——鸟枪法 将供体生物的DNA用限制酶切割为许多片段，再用运载体将这些片段都运载到受体生物的不同细胞中去。只要有一个细胞获得了需要的目的基因并得以表达，基因工程就算成功了。 该法最大的缺点是带有很大的盲目性，工作量大，成功率低。且不能将真核生物的基因转移到原核生物中去。⑵人工合成基因法有两种方法： ①逆转录法：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。2、目的基因与运载体结合---形成重组DNA分子 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，在连接酶的作用下连接形成重组DNA分子(重组质粒)。3、将重组DNA分子导入受体细胞并使之扩增(增殖) 要让目的基因表达，必须将它导入受体细胞并进行扩增。 为获得目的基因的表达产物时，通常以大肠杆菌等无害易得的细菌为受体。为改进某种生物时，将欲改进的生物细胞为受体。 为使重组的DNA分子更容易进入受体细胞，通常还要用一些物质(如CaCl2)对受体细胞进行处理，使受体细胞具有更大的通透性。受体细胞:接受重组质粒的细胞4、筛选含目的基因的受体细胞
前三步的处理十分繁锁，为保证目的基因得到有效利用，通常用大量的受体细胞来接受不多的目的基因。这样，处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。 细菌的检测，将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。工程菌:含重组质粒的细菌、真菌5目的基因的表达 多细胞生物的检测，将每个受体细胞单独培养并诱导发育成完整个体，检测这些个体是否摄入目的基因，摄入的基因是否表达（是否表现出相应的性状）。淘汰无变化的个体，保留有相应变化的个体进一步培养、研究。 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。第三节 基因工程的应用1转基因植物的培育如培育抗虫棉２、转基因动物 运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。 通过研究“基因敲除”的耗子将帮助研究人类的癌症、糖尿病和高血压等慢性疾病与遗传的关系。 转基因羊 具有生长快、毛质、肉质好、疾病少及耐粗饲料等优点。基因工程成果展 在猴子的未受精卵中加入附加基因，并利用它成功培育出健康活泼的小猴“安迪”。 通过对“安迪”的研究我们可以简单地引进如老年性痴呆病的基因、帕金森病基因等，加快针对这类疾病疫苗的开发研究。 超级动物特殊动物3、基因工程药物⑴ 基因工程药品的生产 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。 运用基因工程设计制造的“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。基因诊断依据原理：DNA分子杂交原理4、基因治疗5、基因工程与生态环境保护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。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。 21世纪将是基因工程迅速发展并完善
的世纪，也是它产生巨大效益的世纪！
基因工程将在医疗卫生、食品工业、农
牧业、环保等许多方面发挥重大的作用！第四节 基因工程的发展前景例3、随着科学技术的发展，化学农药的产量和品种逐
年增加。但害虫的抗药性也不断增强，对农作物危害
仍然很严重，如近年来，棉铃虫在我国大面积爆发成
灾，造成经济损失每年达100亿元以上，针对这一情况
，科学家开展了“转基因抗虫棉”的科技攻关研究，成
功地将抗虫基因导入棉花细胞中，得到的棉花新品
种对棉铃虫的毒杀效果高达80%以上。请回答下列问题：
（！）害虫抗药性的增强是________________的结果。?
（2）“转基因抗虫棉”抗害虫的遗传信息传递
过程可以表示为________________。
（3）该项科学成果在环境保护上的重要
作用是______________________。
（4）科学家们预言，此种“转基因抗虫棉”独立种植若干年
代以后，也将出现不抗虫的植株，此现象来源于________。农药对害虫抗药性的变异进行定向的选择，使抗药
性强的个体生存下来，经过逐代积累，使害虫的
抗药性得以增强 DNA（基因）→RNA→蛋白质 减轻农药对环境的污染，保护生态平衡 基因突变
了解基因工程的诞生基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的.基因工程: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,定向地改造生物的遗传性状基因工程依据的原理:基因重组基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平定向地改造生物的遗传性状，产生人类需要的基因产物剪切→ 拼接→ 导入→ 表达基因重组→ 筛选进行基因工程需要哪三大工具?1限制性内切酶
2DNA连接酶
3载体第一节 工具酶的发现 基因的大小以纳米计算，要对它进行剪切、拼接等操作，没有非常精细的工具是不行的。进行基因操作最少需要以下三种工具：重播GAATTC限制性内切酶 DNA被限制酶切断后有两个反向互补的“黏性末端”。被同一种限制切断的几个DNA具有相同的黏性末端，能够通过互补进行配对。２、基因的针线──DNA连接酶 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。重播２、基因的针线──DNA连接酶 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、基因的运输工具——运载体 要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去！能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。还可以噬菌体、动植物病毒作运载体1人类单倍体基因组研究的是??????? ??????（???? ）
A、23个双链DNA分子????????B、23个单链DNA分子
C、24个双链DNA分子??????D、24个单链DNA分子2科学家们经过多年努力，创立了一种新兴生
物技术——基因工程，实施该工程的最终目的
是????????????????????????????????????????????? （????? ）
A、 定向提取生物体的DNA分子
B、? 定向地对DNA分子进行“剪切”
C、 在生物体外对DNA分子进行改造
D、 定向地改造生物的遗传性状DD3下列哪项不是基因工程中经常使用的用来运载
目的基因的载体?? （????? ）
A、细菌质粒???? ?? B、噬菌体??????
C、动植物病毒???? D、细菌核区的DNAD 目前被较广泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病基因等。第二节 基因工程的原理和技术１、获取目的基因——将 需要的基因从供体生物 的细胞内提取出来。提取目的基因的方法⑴直接分离基因——鸟枪法 将供体生物的DNA用限制酶切割为许多片段，再用运载体将这些片段都运载到受体生物的不同细胞中去。只要有一个细胞获得了需要的目的基因并得以表达，基因工程就算成功了。 该法最大的缺点是带有很大的盲目性，工作量大，成功率低。且不能将真核生物的基因转移到原核生物中去。⑵人工合成基因法有两种方法： ①逆转录法：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。2、目的基因与运载体结合---形成重组DNA分子 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，在连接酶的作用下连接形成重组DNA分子(重组质粒)。3、将重组DNA分子导入受体细胞并使之扩增(增殖) 要让目的基因表达，必须将它导入受体细胞并进行扩增。 为获得目的基因的表达产物时，通常以大肠杆菌等无害易得的细菌为受体。为改进某种生物时，将欲改进的生物细胞为受体。 为使重组的DNA分子更容易进入受体细胞，通常还要用一些物质(如CaCl2)对受体细胞进行处理，使受体细胞具有更大的通透性。受体细胞:接受重组质粒的细胞4、筛选含目的基因的受体细胞
前三步的处理十分繁锁，为保证目的基因得到有效利用，通常用大量的受体细胞来接受不多的目的基因。这样，处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。 细菌的检测，将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。工程菌:含重组质粒的细菌、真菌5目的基因的表达 多细胞生物的检测，将每个受体细胞单独培养并诱导发育成完整个体，检测这些个体是否摄入目的基因，摄入的基因是否表达（是否表现出相应的性状）。淘汰无变化的个体，保留有相应变化的个体进一步培养、研究。 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。第三节 基因工程的应用1转基因植物的培育如培育抗虫棉２、转基因动物 运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。 通过研究“基因敲除”的耗子将帮助研究人类的癌症、糖尿病和高血压等慢性疾病与遗传的关系。 转基因羊 具有生长快、毛质、肉质好、疾病少及耐粗饲料等优点。基因工程成果展 在猴子的未受精卵中加入附加基因，并利用它成功培育出健康活泼的小猴“安迪”。 通过对“安迪”的研究我们可以简单地引进如老年性痴呆病的基因、帕金森病基因等，加快针对这类疾病疫苗的开发研究。 超级动物特殊动物3、基因工程药物⑴ 基因工程药品的生产 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。 运用基因工程设计制造的“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。基因诊断依据原理：DNA分子杂交原理4、基因治疗5、基因工程与生态环境保护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。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。 21世纪将是基因工程迅速发展并完善
的世纪，也是它产生巨大效益的世纪！
基因工程将在医疗卫生、食品工业、农
牧业、环保等许多方面发挥重大的作用！第四节 基因工程的发展前景例3、随着科学技术的发展，化学农药的产量和品种逐
年增加。但害虫的抗药性也不断增强，对农作物危害
仍然很严重，如近年来，棉铃虫在我国大面积爆发成
灾，造成经济损失每年达100亿元以上，针对这一情况
，科学家开展了“转基因抗虫棉”的科技攻关研究，成
功地将抗虫基因导入棉花细胞中，得到的棉花新品
种对棉铃虫的毒杀效果高达80%以上。请回答下列问题：
（！）害虫抗药性的增强是________________的结果。?
（2）“转基因抗虫棉”抗害虫的遗传信息传递
过程可以表示为________________。
（3）该项科学成果在环境保护上的重要
作用是______________________。
（4）科学家们预言，此种“转基因抗虫棉”独立种植若干年
代以后，也将出现不抗虫的植株，此现象来源于________。农药对害虫抗药性的变异进行定向的选择，使抗药
性强的个体生存下来，经过逐代积累，使害虫的
抗药性得以增强 DNA（基因）→RNA→蛋白质 减轻农药对环境的污染，保护生态平衡 基因突变