人教版高中生物必修二 第六章 第二节 基因工程及其应用 （共50张PPT）

(共57张PPT)
基因工程及其应用
第2节
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江苏省滨海中学
你见过萤火虫发光，可是你见过会发光的烟草吗？
能发光的萤火虫
不发光的烟草
能发光的水母
不能发光的热带斑马鱼
你见过水母发光，可是你见过会发光的热带鱼吗？
经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术——基因工程。
转入人的胰岛素基因的大肠杆菌
怎样才能把人的胰岛素基因转入到大肠杆菌中去？
1.基因工程的概念
2.基因工程的操作工具
3.基因工程操作的基本步骤
本课聚焦：
基因工程：又叫做
或
。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，
地改造生物的
。
原
理：
操作水平：
结
果：
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
一、基因工程的概念
供体细胞
目的基因
受体细胞
基因拼接技术
DNA重组技术
定向
遗传性状
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,并在特定的切点切割DNA分子（专一性）
（3）作用于：
磷酸二酯键
1.限制性核酸内切酶（简称限制酶）
二、基因工程的操作工具
（1）来源：
（2）特性：
（4）切割结果：
产生带有两个黏性末端的DNA片段
黏性末端
黏性末端
如：限制酶（EcoRⅠ）作用过程
1.如果几个不同的DNA被同一种限制酶切断是否具有相同的黏性末端？
思考:
黏性末端一般不同
2.用不同的限制酶呢？
具有
3.某个基因用限制酶切断一次形成几个切口？可产生几个黏性末端？
一个切口，产生两个黏性末端。
尝试写出下列序列受EcoRI限制酶作用后产生的黏性末端
练一练
CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA
GAATTCCGTAGAATTCGGATT
GGCATCTTAA
AATTCCGTAG
G
CTTAA
AATTCGGATT
GCCTAA
CTTCATG
AATTCCCTAA
GAAGTACTTAA
GGGATT
GAAGTACTTAAGGGATT
CTTCATGAATTCCCTAA
练一练
1.某种限制酶a能识别的序列和切点是-A
ACGTT-，尝试写出此限制酶作用后的黏性末端
2.某种限制酶b能识别的序列和切点是
-G
GATCC-，尝试写出此限制酶作用后的黏性末端
-AACGTT-
-TTGCAA-
-GGATCC-
-CCTAGG-
-TTGCA
-A
ACGTT-
A-
-G
-CCTAG
GATCC-
G-
作用：将两个具有相同黏性末端的DNA连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。
二、基因工程的操作工具
2.DNA连接酶
作用位点：相邻的两个脱氧核苷酸的切口。即生成：磷酸二酯键
基因的针线：DNA连接酶
G
A
A
T
T
C
C
T
T
A
A
G
G
A
A
T
T
C
C
T
T
A
A
G
G
C
T
T
A
A
A
A
T
T
C
G
G
C
T
T
A
A
A
A
T
T
C
G
G
C
T
T
A
A
A
A
T
T
C
G
用同种限制酶切割
DNA连接酶连接的是DNA骨架上的缺口，不是碱基间的氢键
（2）种类：
（3）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。
二、基因工程的操作工具
3.
运载体
（1）作用：
将外源基因送入受体细胞
质粒、噬菌体和动植物病毒等
1．依下图，有关工具酶功能的叙述中，不正确的是（
）
A．切断a处的酶是限制性内切酶
B．切断b处的酶是解旋酶
C．连接b处的酶为DNA连接酶
D．限制性内切酶和DNA连接酶均作用于a处
课堂巩固
2.以下说法正确的是
(
)
A.所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸
序列
B.质粒是基因工程中唯一的运载体
C．重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接
酶和运载体
D.
DNA连接酶连接的是DNA骨架上的缺口
3．质粒是基因工程中最常用的运载体，它的主要特点是（ ）
①能自主复制 ②不能自主复制
③结构很小
④成分为蛋白质
⑤环状RNA ⑥环状DNA
⑦能“友好”地“借居”
A．①③⑤⑦
B．②④⑥
C．①③⑥⑦
D．②③⑥⑦
三、基因工程操作的基本步骤
1.提取目的基因
取出质粒
细菌
取出DNA
供体细胞
2.目的基因与运载体结合
用同一种限制酶切割
用DNA连接酶连接
重组DNA分子
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.将目的基因导入受体细胞
受体细胞
重组DNA分子
导入
增殖
目的基因产物
目的基因产物
4.目的基因的表达和检测
　　大量的受体细胞接受不多的目的基因。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。
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。
无表达产物
无表达产物
有表达产物
无表达产物
　　
课堂巩固
1.有关基因工程的叙述中，错误的是（
）
A.限制性内切酶可用于目的基因的获得
B.重组质粒的形成在细胞内完成
C.目的基因须由运载体导入受体细胞
D.人工合成目的基因不用限制性内切酶
2.下列关于基因工程的说法不正确的是(
)
A.要使目的基因与运载体重组，所需的两种酶是限制酶和DNA连接酶
B.选用细菌为重组质粒受体细胞是因为质粒易进入细菌细胞且繁殖快
C.通常要用同一种限制酶切割目的基因和质粒
D.只要目的基因进入受体细胞就能成功实现表达
3．1979年，科学家将鼠体内的能够产生胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌中发现了胰岛素。如下图所示，请根据下图回答：
(2)图中3代表_________________，在它的作用下将__________和___________切成_____________________末端。
(1)图中2、5、3、7表示获得______________的过程。
目的基因
可互补配对的黏性
限制性核酸内切酶
目的基因
质粒
3．1979年，科学家将鼠体内的能够产生胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌中发现了胰岛素。如下图所示，请根据下图回答：
(3)经9________________的作用将7、6“缝合”形成8_____________DNA分子。8往往含有________基因，以便将来检测。
(4)图中10表示__________________________的过程。
标记
DNA连接酶
重组
将重组DNA导入受体细胞
3．1979年，科学家将鼠体内的能够产生胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌中发现了胰岛素。如下图所示，请根据下图回答：
(6)如在大肠杆菌细胞内发现了胰岛素，说明___________________________________________________。
(5)11表示8随大肠杆菌的繁殖而进行________________。
目的基因完成了表达的过程
复制
？如何让大肠杆菌生产人胰岛素？
①从细胞中分离出DNA
①
②
③
④
⑤
⑥
②限制酶截取DNA片断
③分离大肠杆菌中的质粒
④
DNA重组
⑤用重组质粒转化大肠杆菌
⑥培养大肠杆菌克隆大量基因
细菌和人是差异非常大的两种生物,为什么通过基因重组后,细菌能够合成人体的某些蛋白质呢
1、基因工程与作物育种
获得高产、稳产和具有优良品质的农作物和具有抗逆性的作物新品种。
转入黄瓜抗青枯病基因的甜椒
转入抗寒基因的番茄
获得高产、稳产和具有优良品质的农作物和具有抗逆性的作物新品种。
抗虫转基因植物
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)
2、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
　　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。
　　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，其产量之低和价格之高可想而知。
　　将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！使其价格降低了30%-50%!
　　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。
　　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DDT等毒害物质的细菌。
3、环境污染治理
　
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。
环境检测：用DNA探针检测水中病毒的含量
转基因食品
安全吗 !




转基因抗乙肝西红柿(中国)，虽然不能治愈乙肝，但一年只吃几个抗乙肝西红柿，就完全能代替注射乙肝疫苗。抗乙肝西红柿属于转基因食品，就是将乙肝疫苗植入西红柿内，经过多代繁殖，使转入的基因稳定化。
用转基因的植物生产药物
转基因植物的安全性争论
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。
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—个案例说明它有问题
。
反对派的观点
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，转基因玉米会危害蝴蝶幼虫及其相关生态环境。
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。
　　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。
环境检测：用DNA探针检测水中病毒的含量
4、其他
基因诊断：如用基因探针检测肝类病毒、诊断遗传病
基因治疗：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。
五、转基因生物和转基因食品的安全性
阅读P105资料分析，讨论：
你认为应该如何对待转基因生物和转基因食品的安全性问题？
转基因生物与食物安全
反对实质性等同。
担心滞后效应。
担心出现新的过敏原。
担心营养成分改变。
把动物蛋白转入农作物是否侵犯了素食者的权益？
实质性等同是转基因农作物安全性评价的起点而非终点。
多环节、严谨的安全性评价，可以保证转基因食物的安全。
科学家审慎的态度。
没有转基因食物影响人体健康的实例。
举证排除法。
转基因生物与环境安全
会破坏生态系统的稳定性。
重组的微生物在降解某些化合物时所产生的中间产物，可能造成二次污染。
重组DNA与微生物杂交可能产生对人类有害的病原微生物。
转基因植物的花粉中含有的毒蛋白通过食物链有可能进入动物或人体。
转入的是自然界已有的基因，，不会破坏生态系统的稳定性。
可以减少农药用量。
抗除草剂农作物使农田管理更容易。
新闻报道不实，公众的过分担忧。
雀巢:坚持使用转基因原料
称安全性已经被证明
我国的行动
2001年5月，国务院公布《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。
趋利避害，不能因噎废食。
练习题
例题1:请写出下面各项培育方法：
（1）通过花药离体培养再用秋水仙素加倍得到烟草新品种的方法是
。
（2）用60Co
辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种，所用方法是
。
（3）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法是
。
（4）将青椒的种子搭载人造卫星，在太空中飞行数周后返回地面，获得了果大、肉厚和维生素含量高的青椒新品种，这种育种原理本质上属于
。
单倍体育种
诱变育种
多倍体育种
诱变育种
（5）用抗倒伏、不抗锈病和不抗倒伏、抗锈病的两个小麦品种，培育出抗倒伏、抗锈病的品种，所用方法是
。
（6）用秋水仙素或硫酸二乙酯处理蕃茄、水稻种子，获得成熟期早、蛋白质含量高的品系，这种方法是
。
（7）将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花受精卵中，培育出抗虫棉的方法是
。
杂交育种
多倍体育种
基因工程育种