高中生物 第六章 從雜交育種到基因工程 第02節(jié) 基因工程及其應用課件 新人教版必修2.ppt

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1、第2節(jié) 基因工程及其應用,超級小鼠與超級魚,請您欣賞,能發(fā)熒光的熱帶斑馬魚,普通熱帶斑馬魚是不發(fā)熒光的,你知道為什么能把人的基因“嫁接”到細菌上嗎？你能推測出，這種基因的“嫁接”是怎么實現(xiàn)的嗎？你能舉出一些類似的、與你的生活關(guān)系很密切的例子嗎？,問題探討,“嫁接”了人胰島素基因的工程菌,一、基因工程的原理 基因工程，又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗的說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。,基因重組,生物體外,基因/DNA,分子水平,剪切拼接導入表達,人類需要的基因產(chǎn)物,1、基因工程的,指“ 限制性內(nèi)切酶

2、 ”,主要是微生物,一種限切酶只能識別一種特定的核苷酸序列,并在特定切點上切割DNA分子,來源:,特點:,“ ”,二、基因操作的工具,,,,,,黏性末端,例：大腸桿菌的一種限制酶(EcoR)能識別 GAATTC序列，并在G和A之間切開。,,EcoR,1、被同一種限制酶切斷的幾個DNA是否具有相同的黏性末端？,思考:,形成的黏性末端不同,不同的限制酶呢？,是,指“DNA連接酶”,連接“梯子”斷口的“扶手”而非“梯子”中間的“踏板”。,其作用與限制性內(nèi)切酶相反，作用點相同,B、,1、能夠在宿主細胞中復制并穩(wěn)定地保存,2、具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接,3、具有標記基因，便于進行篩選,,,

3、,A、常用運載體：,質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒等,條件,,基因的運輸工具運載體,作用： 將外源基因?qū)胧荏w細胞。,,,標記基因，便于進行檢測。,,C、質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)和特點： （1）細胞染色體或擬核之外能自主復制的很小的環(huán)狀DNA分子。 （2）存在于細菌、霉菌、酵母菌等細胞里，對宿主細胞的正常生活幾乎沒有影響。 （3）可以容易地從細胞中取出或放入。 （4）質(zhì)粒的復制只能在宿主細胞內(nèi)完成。,從細胞中分離出DNA,從大腸桿菌中提取質(zhì)粒,,提取目的基因,目的基因與運載體結(jié)合,,DNA連 接酶,目的基因?qū)胧荏w細胞,,目的基因的 檢測與鑒定,三、操作的基本步驟,基因工程,目的基因的檢測與鑒定,大量的受體細胞

4、接受不多的目的基因。處理的受體細胞中真正攝入了目的基因的很少，必須將它從中檢測出來。 將每個受體細胞單獨培養(yǎng)形成菌落，檢測菌落中是否有目的基因的表達產(chǎn)物。淘汰無表達產(chǎn)物的菌落，保留有表達產(chǎn)物的進一步培養(yǎng)、研究。,四、基因工程的應用,1、基因工程與作物育種,培育抗逆性品種 將細菌的抗蟲、抗病毒、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等抗性基因轉(zhuǎn)移到作物體內(nèi)，將從根本上改變作物的特性。如轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。,抗蟲基因作物的意義： 減少農(nóng)藥的用量，降低了生產(chǎn)的成本，減少了農(nóng)藥對環(huán)境的污染。,運用基因工程技術(shù)，不但可以培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性好的農(nóng)作物及畜、禽新品種，還可以培養(yǎng)出具有特殊用途的動植物。,生長快

5、、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國),乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷),轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒,轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯,不會引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆,2、基因工程與藥物研制,我國生產(chǎn)的部分基因工程疫苗和藥物,用基因工程的方法生產(chǎn)胰島素、干擾素、白細胞介素、凝血因子、以及預防乙肝、霍亂、傷寒、瘧疾等的疫苗。 提高生產(chǎn)產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本。,3、環(huán)境保護：基因工程做成的“超級細菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。,,通常一種細菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級細菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解一些毒害物質(zhì)。,環(huán)境監(jiān)測：基因工程做

6、成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測環(huán)境中的病毒、細菌等污染。,,1t水中只有10個病毒也能被DNA探針 檢測出來,轉(zhuǎn)基因食品看起來分外誘人,餐桌上的基因 轉(zhuǎn)基因食品你敢吃嗎？ 轉(zhuǎn)基因食品ABC,安全嗎？,五、轉(zhuǎn)基因生物與轉(zhuǎn)基因食品的安全性,,安全觀點： 1、轉(zhuǎn)基因食品與非轉(zhuǎn)基因食品的構(gòu)成是一樣的； 2、減少農(nóng)藥使用、減少環(huán)境污染； 3、節(jié)省生產(chǎn)成本，降低糧食售價； 4、增加食品營養(yǎng)、提高食品產(chǎn)量等。,轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性,你認為應該如何對待轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性問題？ 目前，大多數(shù)專家認為，已經(jīng)投入商品化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)基因番茄、玉米等農(nóng)產(chǎn)品都是安全的。迄今為止尚無食用轉(zhuǎn)基因生

7、物產(chǎn)品引起任何嚴重問題的科學報道。 轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、耐貯藏番茄、抗病毒甜椒及基因工程疫苗等已獲得生產(chǎn)應用安全證書。,轉(zhuǎn)基因食品已經(jīng)走進我國百姓的生活。 國內(nèi)尚沒有轉(zhuǎn)基因作物的大規(guī)模生產(chǎn) 近幾年我國大量從美國、阿根廷等國進口大豆，其中大部分是轉(zhuǎn)基因大豆。 我國有一半以上的大豆色拉油含有轉(zhuǎn)基因成分。,現(xiàn)在國內(nèi)都有哪些轉(zhuǎn)基因食品？,第一批列入目錄的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物是： 大豆：大豆種子、大豆、大豆粉、大豆油、豆粕 玉米：玉米種子、玉米、玉米油、玉米粉 油菜：油菜種子、油菜籽、油菜籽油、油菜籽粕 棉花種子 番茄：番茄種子、鮮番茄、番茄醬,美國人食用轉(zhuǎn)基因食品已多年，超級市場上有4000多種商品是含有轉(zhuǎn)基因植

8、物成分的，還沒有事例證明人吃了以后會得病，甚至會引起死亡。加拿大、澳大利亞也是轉(zhuǎn)基因食品的生產(chǎn)大國，均有幾千萬人在吃，到現(xiàn)在為止也沒有個案例說明它有問題 。,轉(zhuǎn)基因食品,安全嗎?!,,,不安全觀點： 1、可能產(chǎn)生抗除草劑的超級雜草； 2、可能使疾病的散播跨越物種障礙； 3、可能損害農(nóng)作物的生物多樣性； 4、認為創(chuàng)造新物種，可能干擾生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性； 5、可能產(chǎn)生新毒素和新過敏源。,反對派的觀點,一英國科學家聲稱，轉(zhuǎn)基因馬鈴薯會減弱老鼠免疫系統(tǒng)功能； 美國康乃爾大學也發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因玉米會危害蝴蝶幼蟲及其相關(guān)生態(tài)環(huán)境。,環(huán)保團體認為這種違反自然的轉(zhuǎn)基因作物及產(chǎn)品，未經(jīng)長期安全測試，長期食用可能對人類

9、及生態(tài)環(huán)境造成負面影響。 尤其是注重環(huán)境和生態(tài)保護的歐盟國家，對轉(zhuǎn)基因作物更加排斥，因而抵制美國GMO產(chǎn)品的進口。,“轉(zhuǎn)基因食品，要不要貼標簽?”,若轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品與目前市售的產(chǎn)品具有實質(zhì)等同性，則不需再加特殊的標簽； 若轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品中含有對一部分人群有過敏性反應的蛋白，則需加標簽，以使購買者作出選擇。,我國,2001年6月6日，國務院公布的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理條例規(guī)定，不得銷售未標識的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物，其標識應注明產(chǎn)品中含有轉(zhuǎn)基因成分的主要原料名稱；有特殊銷售范圍的還應注明并在指定范圍內(nèi)銷售。,基因的“針線” DNA連接酶 連接酶的作用： 把兩條DNA末端之間的縫隙“縫合”起來，使之成為一個完整

10、的DNA分子（形成重組DNA）。 連接的部位： 生成磷酸二酯鍵 DNA連接酶的作用過程：,,,DNA連接酶,作用：將兩個具有相同黏性末端的DNA片段連接起來，即催化在兩條DNA鏈之間形成磷酸二酯鍵。,,,,DNA連接酶與DNA聚合酶的功能及區(qū)別,1、DNA聚合酶是在單個核苷酸與DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵 。,2、DNA聚合酶是以一條DNA鏈為模板，將單個核苷酸通過磷酸二酯鍵形成一條與模板鏈互補的DNA鏈。DNA連接酶將DNA雙鏈上的兩個缺口同時連接起來，不需要模板。,如圖是培育表達人乳鐵蛋白的乳腺生物反應器的技術(shù)路線圖中tetR表示四環(huán)素抗

11、性基因，ampR表示氨芐青霉素抗性基因，BamHI、HindIII、SmaI直線所示為三種限制酶的酶切位點據(jù)圖回答： （1）構(gòu)建基因表達載體時，可用一種或多種限制酶進行切割為了避免目的基因和載體 （1）在酶切后產(chǎn)生的末端發(fā)生任意連接，圖中將人乳鐵蛋白基因插入載體應選用限制酶同時酶切載體和人乳鐵蛋白基因篩選含有重組載體的大腸桿菌首先需要在 的培養(yǎng)基上進行 （2）能使人乳鐵蛋白基因在乳腺細胞中特異性表達的調(diào)控序列是（ ） A啟動子BtetRC復制原點DampR,BamHI和HindIII,含氨芐青霉素,A,（3）過程可采用的操作方法是________ A農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化 B大腸桿菌轉(zhuǎn)化 C顯微注射 D細胞融合（4）對早期胚胎進行切割，經(jīng)過程可獲得多個新個體這利用了_________________（5）為檢測人乳鐵蛋白是否成功表達，可采用________技術(shù)A核酸分子雜交B基因序列分析C抗原-抗體雜交DPCR,C,細胞的全能性,如圖是培育表達人乳鐵蛋白的乳腺生物反應器的技術(shù)路線圖中tetR表示四環(huán)素抗性基因，ampR表示氨芐青霉素抗性基因，BamHI、HindIII、SmaI直線所示為三種限制酶的酶切位點據(jù)圖回答：,C,