高中生物人教版必修二6.2 基因工程及其应用(共26张PPT)

(共26张PPT)
第2节
基因工程及其应用
基因工程的定义
基因操作的工具
基因工程的应用
转基因生物和转基因食品的安全性
主要内容:
又叫做基因拼接技术或DNA重组技术
。（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。）
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。
一、基因工程的定义
基因工程：
1.基因的“剪刀”──限制性核酸内切酶（限制酶）
　
一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。
二、基因操作的工具
例：大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。
1.基因的“剪刀”──限制性核酸内切酶（限制酶）
限制酶
1.基因的“剪刀”──限制性核酸内切酶（限制酶）
　
黏性末端　　　　
黏性末端
限制性内切酶（EcoRⅠ）作用过程
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。
黏性末端
DNA连接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。
二、基因操作的工具
2.基因的针线——DNA连接酶
２、基因的针线──DNA连接酶
作用对象：两个具有相同粘性末端的DNA片段。
作用位置：脱氧核糖与磷酸之间的缺口（磷酸二酯键）
作用结果：形成重组DNA。
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
3、基因的运载工具----运载体
作用：将目的基因导入受体细胞
常用运载体：①质粒、②动植物病毒、③噬菌体
二、基因操作的工具
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。
质粒
质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子。　
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
4）目的基因的检测与鉴定
基因工程操作的基本步骤
1、提取目的基因的方法
用限制酶切断成许多片段
　　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。
　　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。
2、目的基因与运载体结合
3、将目的基因导入受体细胞
导入
扩增
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菌类和动植物细胞
将目的基因导入受体细胞的原理：
借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
4、目的基因的检测与鉴定
　　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。
1
2
基因工程的操作工具
1.基因的剪刀
——限制性内切酶
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
知识小结
三、基因工程的应用
原理：基因重组，不同种生物之间的基因组合
优点：
①目的性强，定向改造生物的性状。
②克服远缘杂交不亲和的障碍。
缺点：
①技术复杂。
②存在安全性问题，可能引起生态危机
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
1、基因工程与作物育种
目的：培育出高产、稳产、抗逆性的优良作物及新品种。
优点：降低生产成本，减少农药的使用对环境的危害，提高农作物对不良环境的适应能力。
三、基因工程的应用
例：抗棉铃虫转基因抗虫棉
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
每100kg
猪或牛的胰腺中提取
4~5g胰岛素
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
　　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
四、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？