從雜交育種到基因工程ppt課件

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目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,一、基因工程的原理 1.基因工程的概念 基因工程,又叫作基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗地說,就是按照人們的意愿,把一種生物的某種基因提取出來,并加以修飾改造,然后放到另一種生物的細(xì)胞里,定向地改造生物的遺傳性狀。 2.基因工程最基本的工具 (1)基因的“剪刀”是指限制性核酸內(nèi)切酶(簡稱限制酶)。一種該物質(zhì)只能識別一種特定的核苷酸序列,并在特定的切點上切割DNA分子。例如,大腸桿菌中的一種叫EcoRⅠ的限制酶,能夠?qū)Ｒ蛔R別GAATTC的序列,并在G和A之間將這段序列切開。,,,,,,,,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,(2)基因的“針線”即DNA連接酶,可以“縫合”磷酸和脫氧核糖交替連接而構(gòu)成的DNA骨架上的缺口。 (3)基因工程中,目前常用的運載體有質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒等。 (4)質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌及酵母菌等生物中,是擬核或細(xì)胞核外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子。 3.基因工程的操作步驟 (1)提取目的基因;(2)目的基因與運載體結(jié)合;(3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞;(4)目的基因的檢測與鑒定。,,,,,,,,,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,基因工程的基因重組與減數(shù)分裂過程中發(fā)生的基因重組有何不同? 答案:基因工程能實現(xiàn)不同種生物間的基因重組;進(jìn)行有性生殖的生物在減數(shù)分裂過程中發(fā)生的基因重組是在同種生物體內(nèi)的。,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,二、基因工程的應(yīng)用及安全性 1.基因工程的應(yīng)用 (1)作物育種 利用基因工程的方法,獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物,培育各種抗逆性作物新品種。如抗蟲棉等。 (2)藥物研制 利用基因工程的方法能夠高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品。如胰島素、干擾素、乙肝疫苗等。 (3)環(huán)境保護(hù) 利用轉(zhuǎn)基因細(xì)菌降解有毒有害的化合物,吸收環(huán)境中的重金屬,分解泄漏的石油,處理工業(yè)廢水等。,,,,,,,,,,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,2.轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性 (1)全球范圍的轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性大辯論起因源于英國生物學(xué)家對老鼠的實驗。 (2)我國從一開始進(jìn)行基因工程的研究就十分重視基因工程的安全性問題。2001年5月,國務(wù)院公布了《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理條例》,對轉(zhuǎn)基因生物的研究和試驗、生產(chǎn)和加工、經(jīng)營和進(jìn)出口等作了具體規(guī)定。,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,據(jù)報道,中國科學(xué)院學(xué)部主席團(tuán)發(fā)布《關(guān)于負(fù)責(zé)任的轉(zhuǎn)基因技術(shù)研發(fā)行為的倡議》,倡議“從事轉(zhuǎn)基因基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和產(chǎn)品開發(fā)的科研人員,以及在相關(guān)機(jī)構(gòu)中負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)基因技術(shù)安全監(jiān)測和評價、檢測技術(shù)研究的科研人員,以對人類社會發(fā)展高度負(fù)責(zé)任的態(tài)度,加強(qiáng)職業(yè)操守,規(guī)范科研行為,履行社會責(zé)任,積極與社會溝通,促進(jìn)轉(zhuǎn)基因技術(shù)良性發(fā)展”。 (1)轉(zhuǎn)基因技術(shù)和基因工程是何種關(guān)系? 答案:轉(zhuǎn)基因技術(shù)就是指基因工程,也叫基因拼接技術(shù)、DNA重組技術(shù)等。,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,(2)轉(zhuǎn)基因技術(shù)可用于遺傳育種,和雜交育種相比,其優(yōu)點主要表現(xiàn)在哪一方面? 答案:雜交育種只能在同一物種個體之間進(jìn)行,不能實現(xiàn)異種生物之間的基因轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)基因技術(shù)的操作對象為異種生物,能實現(xiàn)異種生物間的基因轉(zhuǎn)移。 (3)《關(guān)于負(fù)責(zé)任的轉(zhuǎn)基因技術(shù)研發(fā)行為的倡議》暗示了轉(zhuǎn)基因技術(shù)存在何種問題以及科學(xué)家對轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)持有何種態(tài)度? 答案:轉(zhuǎn)基因技術(shù)存在著安全性問題,科學(xué)家對轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)持有謹(jǐn)慎和嚴(yán)肅的態(tài)度(合理即可)。,,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一、基因工程的工具分析 1.限制酶與DNA連接酶 (1)基因的“剪刀”——限制酶 ①作用特點:專一性和特異性。 ②作用結(jié)果:產(chǎn)生黏性末端或平末端。 ③作用部位:脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。 (2)基因的“針線”——DNA連接酶 ①作用結(jié)果:將不同DNA分子片段的末端連接起來。 ②作用部位:脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。 ③限制酶與DNA連接酶的關(guān)系,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,2.運載體應(yīng)具備的條件 (1)能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制——這是保證目的基因能在細(xì)胞分裂過程中復(fù)制并傳遞給子代細(xì)胞的基礎(chǔ)。 (2)有多個限制酶切點——這是運載體能夠接入多種目的基因所必備的條件。 (3)有標(biāo)記基因——這是檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞中的重要判斷依據(jù)。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例1】 下圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化,圖中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的正確順序是( ) A.①②③④ B.①②④③ C.①④②③ D.①④③② 審題:本題主要考查幾種酶的特點?？蓮膸追N酶的作用部位和作用結(jié)果等方面分析。 解析:限制酶用于切割DNA片段,而與之作用相反的是DNA連接酶,用于連接DNA片段,DNA聚合酶用于DNA的復(fù)制過程,它需要模板,解旋酶會使DNA雙鏈解旋而分開,它作用于堿基對之間的氫鍵。 答案:C,,,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,在基因工程中,科學(xué)家所用的“剪刀”“針線”和“運載體”分別是指( ) A.病毒、質(zhì)粒、DNA連接酶 B.DNA連接酶、RNA聚合酶、質(zhì)粒 C.限制酶、RNA連接酶、質(zhì)粒 D.限制酶、DNA連接酶、質(zhì)粒 解析:基因工程中的“剪刀”是限制酶,用來切割DNA分子;“針線”是DNA連接酶,用來連接DNA片段;運載體最常用的是質(zhì)粒,用來攜帶目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞。 答案:D,,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例2】 基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計施工的。在基因工程操作的步驟中,不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對的是( ) A.人工合成目的基因 B.目的基因與運載體結(jié)合 C.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 D.目的基因的檢測和鑒定 審題:從基因工程操作步驟的具體過程分析與堿基互補(bǔ)配對的關(guān)系。 解析:人工合成目的基因是將單個的脫氧核苷酸在相關(guān)的模板、酶、ATP的作用下,按照堿基互補(bǔ)配對原則合成雙鏈DNA。目的基因與運載體結(jié)合的過程就是將黏性末端的堿基互補(bǔ)配對結(jié)合。目的基因的檢測和表達(dá)過程中,當(dāng)然也要遵循堿基互補(bǔ)配對原則。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞主要是借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑,與堿基互補(bǔ)配對原則沒有關(guān)系。 答案:C,,,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,用基因工程的方法培育抗蟲棉,下列導(dǎo)入目的基因的做法正確的是( ) ①將毒素蛋白注射到棉花受精卵中 ②將編碼毒素蛋白的DNA序列注射到棉花受精卵中 ③將編碼毒素蛋白的DNA序列,與質(zhì)粒重組,導(dǎo)入細(xì)菌,用該細(xì)菌感染棉花的體細(xì)胞,再進(jìn)行組織培養(yǎng) ④將編碼毒素蛋白的DNA序列,與細(xì)菌質(zhì)粒重組,注射到棉花的子房并使之進(jìn)入受精卵 A.①② B.②③ C.③④ D.①④,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,解析:基因工程中,在導(dǎo)入目的基因前,首先要獲得目的基因即編碼毒素蛋白的DNA序列,然后要將目的基因與運載體結(jié)合即與細(xì)菌質(zhì)粒重組。完成上述兩步以后才能將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞(即棉花的體細(xì)胞或受精卵),目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后,可隨受體細(xì)胞的繁殖而復(fù)制。將毒素蛋白直接注射到棉花受精卵中,沒有獲得目的基因,子代細(xì)胞不會有抗蟲性狀。將編碼毒素蛋白的DNA序列,直接注射到棉花受精卵中而沒有將目的基因與運載體結(jié)合,這樣目的基因是不會被保留下來的,很容易被水解掉。 答案:C,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應(yīng)用,易錯點一,易錯點二,易錯點一:混淆幾種與DNA分子有關(guān)的酶的作用及作用部位。 (1)斷開氫鍵的酶:解旋酶。(2)斷開(相鄰脫氧核苷酸之間的)磷酸二酯鍵的酶:若結(jié)果生成若干DNA片段,可判定為限制酶;若生成其基本單位——脫氧核苷酸,可判定為DNA水解酶。(3)生成(相鄰脫氧核苷酸之間的)磷酸二酯鍵的酶:若將兩個DNA片段連接在一起,可判定為DNA連接酶;若作用于DNA復(fù)制的過程中,或?qū)⒂坞x的脫氧核苷酸連接到DNA鏈上,可判定為DNA聚合酶。,易錯點一,易錯點二,【例1】 下圖為DNA分子的某一片段,其中①②③分別表示某種酶的作用部位,則相應(yīng)的酶依次是( ) A.DNA連接酶、限制酶、解旋酶 B.限制酶、解旋酶、DNA連接酶 C.解旋酶、限制酶、DNA連接酶 D.限制酶、DNA連接酶、解旋酶 解析:①處為氫鍵,解旋酶可斷開氫鍵,使DNA分子解旋;②處為磷酸和脫氧核糖形成的化學(xué)鍵,限制酶可斷開此化學(xué)鍵,常在基因工程中用于切割運載體和目的基因;③處為斷開的DNA片段,可將此連接起來的酶是DNA連接酶。 答案:C,,,易錯點一,易錯點二,易錯點二:質(zhì)粒是基因工程中最常用的運載體,而不是唯一的運載體。常見的運載體還有噬菌體和動植物病毒等。 【例2】 以下說法正確的是( ) A.所有的限制酶只能識別同一種特定的核苷酸序列 B.質(zhì)粒是基因工程中唯一的運載體 C.運載體必須具備限制酶切點,以便與外源基因連接 D.DNA連接酶與DNA聚合酶作用相同 解析:不同的限制酶能識別不同的核苷酸序列;質(zhì)粒是基因工程中最常用的運載體,但不是唯一的;運載體必須具備限制酶切點,以便與外源基因連接;DNA連接酶連接的是DNA片段,DNA聚合酶連接的是單個的脫氧核苷酸。 答案:C,,,