高三第一輪復(fù)習(xí) 基因工程及其應(yīng)用PPT課件

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1、誰能告訴我這是誰能告訴我這是“神馬神馬”東東？東東？第1頁/共42頁基因工程及基因工程及其應(yīng)用其應(yīng)用第第2 2節(jié)節(jié)第2頁/共42頁DNA重組技術(shù)的基本工具 限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶“分子手術(shù)刀分子手術(shù)刀” DNA連接酶連接酶“分子縫合針分子縫合針” 基因進入受體細(xì)胞的載體基因進入受體細(xì)胞的載體“分子運分子運輸車輸車” 第3頁/共42頁步驟：_。提取目的基因目的基因與運載體的結(jié)合將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測與鑒定第4頁/共42頁 一、基因工程的步驟一、基因工程的步驟1 1、獲取目的基因、獲取目的基因（1）用（限制酶）從供體）用（限制酶）從供體DNA上切下，上切下，PCR擴增而得擴

2、增而得第5頁/共42頁限制性核酸內(nèi)切酶“分子手術(shù)刀”主要在原核生物中主要在原核生物中特異性，即識別特定核苷酸序列，切割特定切點特異性，即識別特定核苷酸序列，切割特定切點磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵EcoEcoRIRI限制酶能識別限制酶能識別GAATTCGAATTC序列，并在序列，并在G G和和A A之間切開之間切開分布：分布：作用特點：作用特點：切點：切點：舉例：舉例：結(jié)果結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端或平末端：產(chǎn)生黏性末端或平末端第6頁/共42頁限制性內(nèi)切酶（限制性內(nèi)切酶（EcoREcoR）作用過程）作用過程作用于：作用于：磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵結(jié)果：結(jié)果： 產(chǎn)生黏性末端產(chǎn)生黏性末端第7頁/共42頁依右圖有關(guān)基因

3、工程的工具酶功能的依右圖有關(guān)基因工程的工具酶功能的 敘述，不正確的是敘述，不正確的是 A A切斷切斷a a處的酶為限制核酸性內(nèi)切酶處的酶為限制核酸性內(nèi)切酶 B B連接連接a a處的酶為處的酶為DNADNA連接酶連接酶 C C切斷切斷b b處的酶為解旋酶處的酶為解旋酶 D D切斷切斷b b處的為限制性內(nèi)切酶處的為限制性內(nèi)切酶D第8頁/共42頁（2）從基因文庫獲?。河孟拗泼盖懈睿幕蛭膸飓@?。河孟拗泼盖懈頓NA,形成許多形成許多DNA片段片段,導(dǎo)入到受體菌的群體中導(dǎo)入到受體菌的群體中儲存儲存基因組文庫基因組文庫: :一種生物所有的基因一種生物所有的基因部分基因文庫部分基因文庫: :一種生物的部分

4、基因（一種生物的部分基因（cDNAcDNA）第9頁/共42頁（3）人工合成法：）人工合成法： 反轉(zhuǎn)錄法：用反轉(zhuǎn)錄法：用mRNA反轉(zhuǎn)錄出反轉(zhuǎn)錄出DNA片段片段 （cDNA）化學(xué)合成法：根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸序列，化學(xué)合成法：根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸序列，推測推測mRNA 序列，再推測序列，再推測DNA序列，然后序列，然后人工合成人工合成DNA（cDNA）反轉(zhuǎn)錄與逆轉(zhuǎn)錄的區(qū)別？反轉(zhuǎn)錄與逆轉(zhuǎn)錄的區(qū)別？第10頁/共42頁2、構(gòu)建基因表達載體（1）常用的載體有：）常用的載體有：質(zhì)粒，質(zhì)粒，噬菌體的衍生物，動植物病毒等噬菌體的衍生物，動植物病毒等第11頁/共42頁 標(biāo)記基標(biāo)記基因，便因，便于進行于進行檢測。檢測。

5、來源：來源： 細(xì)菌和酵母菌細(xì)菌和酵母菌等等 生物中生物中本質(zhì)：很小的環(huán)狀本質(zhì)：很小的環(huán)狀DNADNA分子。分子。（2）質(zhì)粒）質(zhì)粒 條件：條件： 能自我復(fù)制、能自我復(fù)制、 一個至多個酶切位點、一個至多個酶切位點、 特殊的標(biāo)記基因特殊的標(biāo)記基因 對受體細(xì)胞無害對受體細(xì)胞無害第12頁/共42頁科學(xué)家常選用的細(xì)菌質(zhì)粒往往帶有一個抗菌素抗性基因，該科學(xué)家常選用的細(xì)菌質(zhì)粒往往帶有一個抗菌素抗性基因，該抗性基因的主要作用是抗性基因的主要作用是 A A提高受體細(xì)胞在自然環(huán)境中的耐熱性提高受體細(xì)胞在自然環(huán)境中的耐熱性 B B有利于檢測目的基因否導(dǎo)入受體細(xì)胞有利于檢測目的基因否導(dǎo)入受體細(xì)胞 C C增加質(zhì)粒分子的相

6、對分子質(zhì)量增加質(zhì)粒分子的相對分子質(zhì)量 D D便于與外源基因連接便于與外源基因連接B第13頁/共42頁1.1.用一定的用一定的_切割切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個切質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個切 口，露出口，露出_。2.2.用用_切斷目切斷目 的基因，使其產(chǎn)生的基因，使其產(chǎn)生_ _ _。 核心核心3.3.將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的_處，處， 再加入適量再加入適量_，形成了一個重組，形成了一個重組 DNADNA分子（重組質(zhì)粒）分子（重組質(zhì)粒）限制酶限制酶黏性末端黏性末端同一種限制酶同一種限制酶的黏性末端的黏性末端切口切口DNADNA連接酶連接酶相同相同(3)基因表達載體的構(gòu)建基因表

7、達載體的構(gòu)建第14頁/共42頁基因的針線：基因的針線：DNA連接酶連接酶G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G用同種限制酶切割用同種限制酶切割第15頁/共42頁針線：針線：第16頁/共42頁DNA連接酶的作用過程連接酶的作用過程第17頁/共42頁 DNADNA連接酶的作用位點連接酶的作用位點是：相鄰的兩個是：相鄰的兩個脫氧核苷酸的切口。即生成：脫氧核苷酸的切口。即生成：磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵。第18頁/共42頁

8、基因表達載體的組成：基因表達載體的組成：復(fù)制原點復(fù)制原點+ +啟動子啟動子+ +目的基因目的基因+ +終止子終止子+ +標(biāo)記基因標(biāo)記基因啟動子：啟動子：結(jié)合結(jié)合RNARNA聚合酶聚合酶 開始轉(zhuǎn)錄開始轉(zhuǎn)錄mRNAmRNA終止子：終止子：位于基因尾端位于基因尾端 終止轉(zhuǎn)錄終止轉(zhuǎn)錄mRNAmRNA標(biāo)記基因：標(biāo)記基因：鑒別目的基因鑒別目的基因 是否導(dǎo)入是否導(dǎo)入(篩選篩選)目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時使目在，并且可以遺傳給下一代，同時使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。的基因能夠表達和發(fā)揮作用。第19頁/共42頁要使目的基因與對應(yīng)的載體重組

9、，所需的兩種酶是（ ）限制酶連接酶解旋酶還原酶實施基因工程的第一步的一種方法是把所需的基因從供體細(xì)胞內(nèi)分離出來，這要利用限制性內(nèi)切酶。一種限制性內(nèi)切酶能識別分子的順序，切點在和之間，這是利用了酶的（ ） 高效性專一性 多樣性催化活性易受外界影響第20頁/共42頁3 3、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化導(dǎo)入方法導(dǎo)入方法動物細(xì)胞動物細(xì)胞顯微注射法顯微注射法( (受精卵受精卵) )微生物細(xì)胞微生物細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞（感受態(tài)細(xì)胞（CaCa2+2+）植物細(xì)植物細(xì)-目的基因進入目的基因進入_內(nèi)，并且在內(nèi)，并且在 受體細(xì)胞內(nèi)維持受體細(xì)胞內(nèi)維持_和和_的過程的過程受體細(xì)胞受體細(xì)胞表達表達穩(wěn)定

10、穩(wěn)定農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法花粉管通道法花粉管通道法基因槍法基因槍法第21頁/共42頁(4)(4)目的基因的檢測與鑒定目的基因的檢測與鑒定分子水平分子水平檢測檢測個體水平鑒定個體水平鑒定檢測染色體的檢測染色體的DNADNA上是否插入目的基因上是否插入目的基因檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNAmRNA檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等DNADNA探針和目的基因單鏈雜交探針和目的基因單鏈雜交方法：方法：DNADNA分子雜交分子雜交方法方法: :分子雜交分子雜交方法：抗原抗體雜交方法：抗原抗體雜交

11、DNADNA探針和目的基因的探針和目的基因的mRNAmRNA雜交雜交檢查是否成功檢查是否成功第22頁/共42頁基因工程的正確操作步驟是（基因工程的正確操作步驟是（ ）使目的基因與運載體結(jié)合使目的基因與運載體結(jié)合將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞檢測目的基因的表達是否符合特定性狀要求檢測目的基因的表達是否符合特定性狀要求提取目的基因提取目的基因 1976年，美國的年，美國的H.Boyer教授首次將人的生長抑制素釋教授首次將人的生長抑制素釋放因子的基因轉(zhuǎn)入大腸桿菌，并獲得表達，此文中的表放因子的基因轉(zhuǎn)入大腸桿菌，并獲得表達，此文中的表達是指該基因在大腸桿菌達是指該基因在大腸桿菌 A能進行

12、能進行DNA復(fù)制復(fù)制 B能進行轉(zhuǎn)錄和翻譯能進行轉(zhuǎn)錄和翻譯 C能控制合成抑制生長素釋放因子能控制合成抑制生長素釋放因子 D能合成人的生能合成人的生長激素長激素C第23頁/共42頁第24頁/共42頁二、基因工程的應(yīng)用二、基因工程的應(yīng)用抗蟲、抗病、抗逆、改變品質(zhì)抗蟲、抗病、抗逆、改變品質(zhì)1 1、植物基因工程、植物基因工程（1 1）加快生長、改善品質(zhì)）加快生長、改善品質(zhì)2、動物基因工程、動物基因工程（2 2）生產(chǎn)藥物（乳腺反應(yīng)器）生產(chǎn)藥物（乳腺反應(yīng)器） （3 3）器官移植（供體）器官移植（供體） 3、基因工程藥品、基因工程藥品（工程菌：外源基因高效表達的菌系）（工程菌：外源基因高效表達的菌系） 4、基

13、因診斷和基因治療、基因診斷和基因治療基因診斷：基因診斷：用標(biāo)記探針通過用標(biāo)記探針通過DNADNA分子雜交，鑒定遺傳信息分子雜交，鑒定遺傳信息基因治療：基因治療：把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)表達，發(fā)揮正常功能把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)表達，發(fā)揮正常功能體外基因治療、體內(nèi)基因治療體外基因治療、體內(nèi)基因治療 5基因工程與環(huán)境保護基因工程與環(huán)境保護環(huán)境監(jiān)測環(huán)境監(jiān)測（DNADNA探針檢測微生物）探針檢測微生物）污染治理污染治理（超級細(xì)菌）（超級細(xì)菌）第25頁/共42頁基因工程與作物育種第26頁/共42頁第27頁/共42頁生長快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因生長快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚魚( (中國中國) )乳汁中含有人生長激素的乳汁

14、中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛轉(zhuǎn)基因牛( (阿根廷阿根廷) )第28頁/共42頁轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄因的番茄第29頁/共42頁胰島素從豬、牛等動物的胰胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，腺中提取，100Kg100Kg胰腺只能提取胰腺只能提取4-5g4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價的胰島素，其產(chǎn)量之低和價格之高可想而知。格之高可想而知。將合成的胰島將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿素基因?qū)氪竽c桿菌，每菌，每2000L2000L培養(yǎng)液培養(yǎng)液就能產(chǎn)生就能產(chǎn)生100g100g胰島胰島素！使其價格降低素！使其價格降低了了30%-50%!30%-50%!基因工

15、程與藥物研制基因工程與藥物研制第30頁/共42頁 轉(zhuǎn)基因抗乙肝西紅柿轉(zhuǎn)基因抗乙肝西紅柿(中國中國)，雖然不能治愈，雖然不能治愈乙肝，但一年只吃幾個抗乙肝西紅柿，就完全能乙肝，但一年只吃幾個抗乙肝西紅柿，就完全能代替注射乙肝疫苗?？挂腋挝骷t柿屬于轉(zhuǎn)基因食代替注射乙肝疫苗?？挂腋挝骷t柿屬于轉(zhuǎn)基因食品，就是將乙肝疫苗植入西紅柿內(nèi)，經(jīng)過多代繁品，就是將乙肝疫苗植入西紅柿內(nèi)，經(jīng)過多代繁殖，使轉(zhuǎn)入的基因穩(wěn)定化。殖，使轉(zhuǎn)入的基因穩(wěn)定化。第31頁/共42頁基因工程做成的基因工程做成的“超級細(xì)菌超級細(xì)菌”能吞食和能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。通常一種假單孢通常一種假單孢桿菌只能分解石油

16、中桿菌只能分解石油中的一種烴類用基因的一種烴類用基因工程培育成功的工程培育成功的“超超級細(xì)菌級細(xì)菌”卻能分解石卻能分解石油中的多種烴類化合油中的多種烴類化合物。物。 科學(xué)家還培育出能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分科學(xué)家還培育出能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解解DDTDDT等毒害物質(zhì)的細(xì)菌。等毒害物質(zhì)的細(xì)菌。環(huán)境污染治理環(huán)境污染治理第32頁/共42頁 利用基因工程培育的利用基因工程培育的“指示生物指示生物”能十分靈敏能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物。第33頁/共42頁 安全

17、嗎安全嗎?!第34頁/共42頁3轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的優(yōu)、缺點(1)優(yōu)點解決糧食短缺問題。減少農(nóng)藥使用，從而減少環(huán)境污染。節(jié)省生產(chǎn)成本，降低糧食售價。增加食物營養(yǎng)，提高附加價值。增加食物種類，提升食物品質(zhì)。促進生產(chǎn)效率的提高，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。第35頁/共42頁(2)缺點可能產(chǎn)生新毒素和新過敏原?？赡墚a(chǎn)生抗除草劑的雜草?？赡苁辜膊〉纳⒉タ缭轿锓N障礙。可能會損害農(nóng)作物的生物多樣性?？赡芨蓴_生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。第36頁/共42頁原理實質(zhì)常用方法優(yōu)點缺點實例無性繁殖細(xì)胞的全能性親子代的遺傳物質(zhì)保持穩(wěn)定扦插、嫁接、壓條保持親本保持親本優(yōu)良性狀優(yōu)良性狀后代變異后代變異性和生活性和生活力較弱力較弱玫瑰扦插

18、雜交育種基因重組同源染色體上的非姐妹染色單體的交叉互換和非同源染色體上的非等位基因自由組合雜交自交選種自交選種純合子使位于不同個體的優(yōu)良性狀集中于一個個體(即“集優(yōu)集優(yōu)”)時間長時間長局限于局限于親緣關(guān)系親緣關(guān)系較近的個較近的個體體抗倒伏抗銹病小麥考點不同的育種方法的比較第37頁/共42頁原理實質(zhì)常用方法優(yōu)點缺點實例誘變誘變育種育種基因突變促使基因的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，即DNA 堿基對的排列順序發(fā)生改變物理方法：激光或輻射等化學(xué)方法：化學(xué)藥劑處理(秋水仙素、硫酸二乙酯)可以提高提高變異的頻率變異的頻率大幅度改良某些性狀，出現(xiàn)新出現(xiàn)新性狀性狀有利變異有利變異少少，需大量處理實驗材料青霉素高產(chǎn)菌株太

19、空椒單倍單倍體育體育種種染色體變異染色體組數(shù)目成倍減少花藥離體培養(yǎng)單倍體人工誘導(dǎo)染色體加倍自交后代不發(fā)生性狀分離縮短育種縮短育種的年限的年限技術(shù)復(fù)技術(shù)復(fù)雜，需與雜，需與雜交育種雜交育種配合配合單育 1號煙草多倍多倍體育體育種種染色體變異染色體組數(shù)目成倍增加秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗培育出新新品種品種器官大、產(chǎn)量高產(chǎn)量高、營養(yǎng)豐富發(fā)育延發(fā)育延遲，結(jié)實遲，結(jié)實率低率低三倍體無子西瓜八倍體小黑麥續(xù)表第38頁/共42頁原理實質(zhì)常用方法優(yōu)點缺點實例基因基因工程工程育種育種基因重組不同生物的DNA(基因)按需要剪切后再拼接“提”“裝”“導(dǎo)”“檢” “選”打破物種界打破物種界限限，定向定向改造生物的遺傳性

20、狀技術(shù)復(fù)技術(shù)復(fù)雜且有雜且有可能引可能引起生態(tài)起生態(tài)危機危機產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌抗蟲棉植物植物體細(xì)體細(xì)胞雜胞雜交育交育種種植物細(xì)胞的全能性細(xì)胞融合“去壁”“誘融”“組培”“篩選”克服遠(yuǎn)緣雜交的不親和性，培育出作物新品種等技術(shù)復(fù)雜蘿卜甘藍(lán)動物動物體細(xì)體細(xì)胞克胞克隆育隆育種種動物細(xì)胞核的全能性細(xì)胞核移植核移植和胚胎移植培育優(yōu)良品種，保存瀕危物種，有選擇地繁殖某性別動物技術(shù)復(fù)雜多利羊鯉鯽移核魚續(xù)表第39頁/共42頁 集中不同親本的優(yōu)良性狀 短時間集中優(yōu)良性狀 高產(chǎn)量高品質(zhì) 獲得新性狀 物種間性狀“移植”A 誘變育種B 雜交育種C 基因工程育種D 單倍體育種E 多倍體育種第40頁/共42頁小結(jié)：基因工程操作基本步驟小結(jié)：基因工程操作基本步驟第41頁/共42頁感謝您的觀看。感謝您的觀看。第42頁/共42頁