高中生物《第六章 第二節(jié) 基因工程及其應(yīng)用》課件4 新人教版必修2

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1、基因決定性狀（一） 青霉菌能產(chǎn)生對(duì)人類有用的抗生素青霉素 基因決定性狀（二）豆科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮基因決定性狀（三） 家蠶能夠吐出蠶絲為人類利用基因決定性狀（四）定向基因改造設(shè)想 基因工程概念基因工程：在生物體外，通過對(duì)在生物體外，通過對(duì)DNADNA分子進(jìn)行分子進(jìn)行人工人工“剪切剪切”和和“拼接拼接”，對(duì)生物的基因進(jìn)行改造，對(duì)生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞導(dǎo)入受體細(xì)胞進(jìn)行無性繁殖，使進(jìn)行無性繁殖，使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出所需要的基因重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生出所需要的基因產(chǎn)物。產(chǎn)物?；蚬こ踢^程示意圖基因工程操作的工具1. 將目的基因片斷

2、從人體細(xì)胞內(nèi)提取，需要基因的剪刀限制性內(nèi)切酶。2. 將目的基因與運(yùn)載體DNA連接，需要基因的針線DNA連接酶。3. 將目的基因運(yùn)入大腸桿菌，需要基因的運(yùn)輸工具運(yùn)載體。限制性內(nèi)切酶1. 分布：主要在微生物中。主要在微生物中。2. 特點(diǎn)：特異性，即識(shí)別特定核苷酸序列，特異性，即識(shí)別特定核苷酸序列， 切切割特定切點(diǎn)。割特定切點(diǎn)。3. 結(jié)果：產(chǎn)生黏性未端（堿基互補(bǔ)配對(duì)）。產(chǎn)生黏性未端（堿基互補(bǔ)配對(duì)）。4. 舉例：大腸桿菌的一種限制酶能識(shí)別大腸桿菌的一種限制酶能識(shí)別GAATTCGAATTC序列，序列，并在并在G G和和A A之間切開。之間切開。 一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸一種限制酶只能識(shí)別一種特

3、定的核苷酸序列，并在特定的切割點(diǎn)上將序列，并在特定的切割點(diǎn)上將DNA DNA 分子切斷。分子切斷。目前已發(fā)現(xiàn)的限制酶有目前已發(fā)現(xiàn)的限制酶有200200多種。多種。限制性內(nèi)切酶作用過程DNA連接酶 連接酶的作用：將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來，使之成為一個(gè)完整性末端連接起來，使之成為一個(gè)完整的的DNADNA分子。分子。連接的部位：磷酸二酯鍵，不是氫鍵。磷酸二酯鍵，不是氫鍵。DNA連接酶的作用過程運(yùn)載體1. 作用：將外源基因送入受體細(xì)胞。將外源基因送入受體細(xì)胞。2. 條件：1) 能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存。2) 具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)。3) 具有某些標(biāo)記基因3. 種類：質(zhì)粒質(zhì)粒

4、、噬菌體和動(dòng)植物病毒。、噬菌體和動(dòng)植物病毒。質(zhì)粒的特點(diǎn)細(xì)胞染色體外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子；質(zhì)粒是基因工程中最常用的運(yùn)載體；最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒；存在于許多細(xì)菌及酵母菌等生物中；質(zhì)粒的存在對(duì)宿主細(xì)胞無影響；質(zhì)粒的復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)完成?；虿僮鞯幕静襟E提取目的基因?qū)⑿枰幕驈墓w生物的細(xì)胞內(nèi)提取出來。 目前被較廣目前被較廣泛提取使用的目的泛提取使用的目的基因有：蘇云金桿基因有：蘇云金桿菌抗蟲基因、人胰菌抗蟲基因、人胰島素基因、人干擾島素基因、人干擾素基因、種子貯藏素基因、種子貯藏蛋白基因、植物抗蛋白基因、植物抗病基因等。病基因等。提取目的基因的方法（一） 直接分離基因鳥槍法

5、 將供體生物的將供體生物的DNADNA用限制用限制酶切割為許多片段，再用運(yùn)載酶切割為許多片段，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)，基因工程就算成并得以表達(dá)，基因工程就算成功了。功了。該法最大的缺點(diǎn)是帶有很該法最大的缺點(diǎn)是帶有很大的盲目性，工作量大，成功大的盲目性，工作量大，成功率低。且不能將真核生物的基率低。且不能將真核生物的基因轉(zhuǎn)移到原核生物中去。因轉(zhuǎn)移到原核生物中去。提取目的基因的方法（二） 人工基因合成法1.1. 逆轉(zhuǎn)錄法：以信使逆轉(zhuǎn)錄法：以信使RN

6、ARNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下將脫氧核苷酸合作用下將脫氧核苷酸合成合成成合成DNA(DNA(基因基因) )。2.2. 直接合成法：根據(jù)蛋白直接合成法：根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸順序推算出質(zhì)的氨基酸順序推算出信使信使RNARNA核苷酸順序，核苷酸順序，再據(jù)此推算出基因再據(jù)此推算出基因DNADNA的脫氧核苷酸順序。用的脫氧核苷酸順序。用游離脫氧核苷酸直接合游離脫氧核苷酸直接合成相應(yīng)的基因。成相應(yīng)的基因。DNA合成儀PCR擴(kuò)增儀目的基因與運(yùn)載體結(jié)合 用與提取目的基因相用與提取目的基因相同的限制酶切割質(zhì)粒同的限制酶切割質(zhì)粒使之出現(xiàn)一個(gè)切口，使之出現(xiàn)一個(gè)切口，將目的基因插入切口將目的基因

7、插入切口處，讓目的基因的黏處，讓目的基因的黏性末端與切口上的黏性末端與切口上的黏性末端互補(bǔ)配對(duì)后，性末端互補(bǔ)配對(duì)后，在連拉酶的作用下連在連拉酶的作用下連接形成接形成重組重組DNADNA分子分子。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞并擴(kuò)增 基因工程中常用的受體細(xì)胞有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌和動(dòng)植物細(xì)胞等。 導(dǎo)入受體細(xì)胞常用的方法是借鑒細(xì)菌或者病毒侵染細(xì)胞的途徑。通常還要對(duì)一些受體細(xì)胞進(jìn)行增大通透性的處理。 目的基因可以隨著受體細(xì)胞進(jìn)行快速的繁殖，在很短的時(shí)間內(nèi)獲得大量的基因。目的基因的檢測(cè)和表達(dá)（一） 前三步的處理十分繁鎖，為保證目的基因得到有效利前三步的處理十分繁鎖，為保證目的基因得到有效利用，通常用

8、大量的受體細(xì)胞來接受不多的目的基因。這樣，用，通常用大量的受體細(xì)胞來接受不多的目的基因。這樣，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。從中檢測(cè)出來。 細(xì)菌的檢測(cè)，將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)形成細(xì)菌的檢測(cè)，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。菌落，檢測(cè)菌落中是否有目的基因的表達(dá)產(chǎn)物。淘汰無表達(dá)產(chǎn)物的菌落，保留有表達(dá)產(chǎn)物的進(jìn)一淘汰無表達(dá)產(chǎn)物的菌落，保留有表達(dá)產(chǎn)物的進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。步培養(yǎng)、研究。無表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物目的基因的檢測(cè)和表達(dá)（二

9、） 多細(xì)胞生物的檢測(cè)，將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)并誘導(dǎo)多細(xì)胞生物的檢測(cè)，將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)并誘導(dǎo)發(fā)育成完整個(gè)體，檢測(cè)這些個(gè)體是否攝入目的基因，發(fā)育成完整個(gè)體，檢測(cè)這些個(gè)體是否攝入目的基因，攝入的基因是否表達(dá)（是否表現(xiàn)出相應(yīng)的性狀）。淘攝入的基因是否表達(dá)（是否表現(xiàn)出相應(yīng)的性狀）。淘汰無變化的個(gè)體，保留有相應(yīng)變化的個(gè)體進(jìn)一步培養(yǎng)、汰無變化的個(gè)體，保留有相應(yīng)變化的個(gè)體進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。研究。例：用棉鈴飼喂棉例：用棉鈴飼喂棉鈴蟲，如蟲吃后不出現(xiàn)鈴蟲，如蟲吃后不出現(xiàn)中毒癥狀，說明未攝入中毒癥狀，說明未攝入目的基因或攝入目的基目的基因或攝入目的基因未表達(dá)。如蟲吃后中因未表達(dá)。如蟲吃后中毒死亡，則說明攝入了毒死亡，則說明攝入了抗蟲基因并得到表達(dá)?？瓜x基因并得到表達(dá)。結(jié) 束 語幾種限制性內(nèi)切酶返回DNA連接酶的作用過程返回DNA連接酶的作用原理返回質(zhì) 粒返回目的基因與質(zhì)粒的連接返回