6.2《基因工程及其應(yīng)用》 課件 張玉芬

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1、基因工程及其應(yīng)用第2節(jié)視頻鏈接江蘇省濱海中學(xué)轉(zhuǎn)魚(yú)抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)基因鮭魚(yú)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物和具有抗逆性的作物新品種.抗蟲(chóng)害的玉米什么是基因工程?基因工程的原理是什么?本課聚焦:豆科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮資料一：目前，全球的氮肥生產(chǎn)耗費(fèi)世界總電力的3%-4%，且農(nóng)作物只能吸收氮肥的1/10,造成了大面積土壤和水質(zhì)的污染。資料分析引入蜘蛛能夠吐出蛛絲資料二：蛛絲是自然界最奇特的物質(zhì)之一，它具有極強(qiáng)的韌度，其韌度是同樣直徑鋼材的好幾倍。但與家蠶不同，蜘蛛不能家養(yǎng)，因?yàn)樗鼈儠?huì)互相吞食，所以不可能建立人工飼養(yǎng)蜘蛛的農(nóng)場(chǎng)。30

2、多年來(lái)，科學(xué)家們一直試圖找到利用其他生物體來(lái)制造蛛絲的辦法。資料三以往，治療糖尿病的胰島素是從動(dòng)物胰腺中提取的，從100千克豬、牛等動(dòng)物的胰腺只能提取3－4克胰島素，治療一個(gè)患者需宰殺40－50頭牛，這種藥物的造價(jià)就可想而知了。微生物可以有分泌產(chǎn)物，且微生物繁殖速率快設(shè)想一能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮？能否讓細(xì)菌“吐出”蛛絲？設(shè)想二能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？設(shè)想三經(jīng)過(guò)多年的努力，科學(xué)家于20世紀(jì)70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術(shù)——基因工程?；蚬こ蹋河纸凶龌蚱唇蛹夹g(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗的說(shuō)，

3、就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，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。原理：操作水平：結(jié)果：一、基因工程的定義目的基因供體細(xì)胞受體細(xì)胞基因重組DNA分子水平定向地改造生物的遺傳性狀，獲得人類(lèi)所需要的品種。獲得新性狀二、基因操作的工具1.基因的“剪刀”──限制性?xún)?nèi)切酶（限制酶）一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。專(zhuān)一性如:EcoRI限制酶限制性?xún)?nèi)切酶（EcoRⅠ）作用過(guò)程點(diǎn)擊播放被同一種限制酶切斷的幾個(gè)DNA是否具有相同的黏性末端？思考:GAATTCCG

4、TAGAATTCGGATT嘗試寫(xiě)出下列序列受EcoliI內(nèi)切酶作用后的黏性末端CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTCTTAAGGCATCTTAAGCCTAACTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATT練一練:GGCATCTTAAAATTCCGTAG２、基因的針線──DNA連接酶連接酶的作用是：將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來(lái)，使之成為一個(gè)完整的DNA分子。DNA連接酶的作用過(guò)程點(diǎn)擊播放基因的針線：DNA連接酶GAATTCCTTAAGGAATTCCTTAAGGCTTAAAATTCG

5、GCTTAAAATTCGGCTTAAAATTCG用同種限制酶切割DNA連接酶連接的是DNA骨架上的缺口，不是堿基間的氫鍵3、基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體運(yùn)載體必須同時(shí)滿(mǎn)足三個(gè)要求：①具有一到多個(gè)限制酶的酶切位點(diǎn),以便與外源基因連接;②能進(jìn)入受體細(xì)胞并在受體細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定存在并能復(fù)制、表達(dá)；③具有標(biāo)記基因,便于目的基因的篩選.3、基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體常用的運(yùn)載體：質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒等標(biāo)記基因，便于進(jìn)行檢測(cè)。質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌和酵母菌等生物中,是細(xì)胞染色體外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子.三、基因工程基本步驟1、獲取目的基因提取目的

6、基因的方法用限制酶切斷成許多片段⑴直接分離基因——鳥(niǎo)槍法將供體生物的DNA用限制酶切割為許多片段，再用運(yùn)載體將這些片段都運(yùn)載到受體生物的不同細(xì)胞中去。只要有一個(gè)細(xì)胞獲得了需要的目的基因并得以表達(dá)，基因工程就算成功了。　　該法最大的缺點(diǎn)是帶有很大的盲目性，工作量大，成功率低。且不能將真核生物的基因轉(zhuǎn)移到原核生物中去。⑵人工合成基因法DNA合成儀有兩種方法：　　　　?、倌孓D(zhuǎn)錄法：以信使RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下利用脫氧核苷酸合成DNA(基因)。　?、诨瘜W(xué)合成法：根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸順序推算出信使RNA核糖核苷酸順序，再據(jù)此推算出

7、基因DNA的脫氧核苷酸順序。用游離脫氧核苷酸直接合成相應(yīng)的基因。用與提取目的基因相同的限制酶切割質(zhì)粒使之出現(xiàn)一個(gè)切口，將目的基因插入切口處，讓目的基因的黏性末端與切口上的黏性末端互補(bǔ)配對(duì)后，在DNA連接酶的作用下連接形成重組DNA分子。2、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合3、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞導(dǎo)入擴(kuò)增常用的受體細(xì)胞：菌類(lèi)和動(dòng)植物細(xì)胞4、目的基因的表達(dá)和檢測(cè)大量的受體細(xì)胞接受不多的目的基因。處理的受體細(xì)胞中真正攝入了目的基因的很少，必須將它從中檢測(cè)出來(lái)。將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)形成菌落，檢測(cè)菌落中是否有目的基因的表達(dá)產(chǎn)物。淘汰無(wú)表達(dá)產(chǎn)物的菌落，保

8、留有表達(dá)產(chǎn)物的進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。無(wú)表達(dá)產(chǎn)物無(wú)表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物無(wú)表達(dá)產(chǎn)物第一步：獲取目的基因基因工程基本步驟：第二步：目的基因與運(yùn)載體結(jié)合第三步：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞第四步:目的基因的表達(dá)和檢測(cè)？如何讓大腸桿菌生產(chǎn)人胰