高中生物 1.2 基因工程課件 新人教版必修3.ppt

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專題一 基因工程的應(yīng)用 2005年全世界約有糖尿病患者1 8億 我國(guó)約6000萬(wàn) 治療糖尿病特效藥 胰島素 每100kg豬或牛的胰腺中僅可提取4 5g 1979年 美國(guó)將人的胰島素基因重組到大腸桿菌內(nèi) 實(shí)現(xiàn)了細(xì)菌生產(chǎn)胰島素 大大降低了生產(chǎn)成本 思考 基因的表達(dá)與基因的什么過(guò)程有關(guān) 密碼子在生物界是的 通用 基因工程的產(chǎn)物 基因工程的概念 基因工程 又叫DNA重組技術(shù) 通俗的說(shuō) 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特性 基因重組 生物體外 基因 DNA分子水平 剪切 拼接 導(dǎo)入 表達(dá) 科技探索之路 基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程 早期基礎(chǔ)理論 達(dá)爾文提出生物進(jìn)化論 科技探索之路 基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程 早期基礎(chǔ)理論 孟德?tīng)柼岢龌虻姆蛛x定律和自由組合定律 科技探索之路 基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程 早期基礎(chǔ)理論 摩爾根證明基因在染色體上 并提出基因的連鎖互換定律 科技探索之路 基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程 早期基礎(chǔ)理論 艾弗里證明DNA是主要遺傳物質(zhì) DNA可從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體 科技探索之路 基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程 早期基礎(chǔ)理論 沃森 克里克提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 科技探索之路 基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程 早期基礎(chǔ)理論 梅塞爾松 斯塔爾證明DNA的半保留復(fù)制 科技探索之路 基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程 早期基礎(chǔ)理論 克里克等提出中心法則 科技探索之路 基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程 早期基礎(chǔ)理論 1963年尼倫伯格和馬太破譯編碼氨基酸的遺傳密碼 1966年霍拉納用實(shí)驗(yàn)加以證明 科技探索之路 基礎(chǔ)理論和技術(shù)發(fā)展催生了基因工程 1 基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn)2 工具酶的發(fā)現(xiàn)3 DNA合成和測(cè)序技術(shù)的發(fā)明4 DNA體外重組的實(shí)現(xiàn)5 重組DNA表達(dá)實(shí)驗(yàn)的成功6 第一例轉(zhuǎn)基因動(dòng)物問(wèn)世7 PCR技術(shù)的發(fā)明 問(wèn)題探討 蘇云金芽孢桿菌含有一種可以合成毒蛋白的基因 讓細(xì)菌的毒蛋白基因在棉花細(xì)胞中表達(dá) 可培育出抵抗棉鈴蟲(chóng)害的抗蟲(chóng)棉 普通棉花抗蟲(chóng)棉 想一想 完成抗蟲(chóng)棉的培育 需要哪些關(guān)鍵工作 基因工程培育抗蟲(chóng)棉的簡(jiǎn)要過(guò)程 普通棉花 無(wú)抗蟲(chóng)特性 提取 抗蟲(chóng)基因 通過(guò)運(yùn)載體導(dǎo)入 轉(zhuǎn)基因棉花含抗蟲(chóng)基因 轉(zhuǎn)基因棉花有抗蟲(chóng)特性 蘇云金芽孢桿菌 轉(zhuǎn)基因棉花產(chǎn)生伴胞晶體 思考 在以上過(guò)程中關(guān)鍵步驟或難點(diǎn)是什么 基因工程培育抗蟲(chóng)棉的關(guān)鍵步驟 關(guān)鍵步驟一 抗蟲(chóng)基因從蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)提取出來(lái) 關(guān)鍵步驟二 抗蟲(chóng)基因與棉花DNA 縫合 關(guān)鍵步驟三 抗蟲(chóng)基因進(jìn)入棉花細(xì)胞 分子手術(shù)刀 限制性核酸內(nèi)切酶 分子縫合針 DNA連接酶 分子運(yùn)輸車 載體 一 限制性核酸內(nèi)切酶 分子手術(shù)刀 3 作用結(jié)果 識(shí)產(chǎn)生黏性末端或平末端 思考 限制酶在于原核生物中的作用 1 種類與命名 現(xiàn)在已經(jīng)從約300種微生物中分離出了約4000種限制性內(nèi)切酶 限制酶 粘質(zhì)沙雷氏桿菌 Serratiamarcesens Sma 大腸桿菌 EscherichiacoliR EcoR 練習(xí) 流感嗜血桿菌的d菌株 Haemophilusinfluenzaed 中先后分離到3種限制酶 則分別命名為 Hind Hind 和Hind 命名方法 1 作用特點(diǎn) 斷開(kāi)磷酸二酯鍵 磷酸二酯鍵 H2O 1 作用特點(diǎn) 斷開(kāi)磷酸二酯鍵 限制性內(nèi)切酶與DNA解旋酶的區(qū)別 切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯鍵 將DNA兩條鏈的氫鍵打開(kāi)形成兩條單鏈 限制性內(nèi)切酶與DNA水解酶的區(qū)別 切割特定的核苷酸序列的磷酸二酯鍵 形成片段的DNA 切割磷酸二酯鍵 形成單個(gè)的脫氧核苷酸 1 作用特點(diǎn) 斷開(kāi)磷酸二酯鍵 限制酶的識(shí)別序列 回文序列 回文序列 在切割部位 一條鏈正向讀的堿基順序與另一條鏈反向讀的順序完全一致 1 作用特點(diǎn) 斷開(kāi)磷酸二酯鍵 EcoR 黏性末端 黏性末端 1 作用特點(diǎn) 斷開(kāi)磷酸二酯鍵 Sma 平末端平末端 二 分子縫合針 DNA連接酶 3 作用原理 催化磷酸二酯鍵形成 1 E coliDNA連接酶或T4DNA連接酶 恢復(fù)被限制酶切開(kāi)的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵 2 T4DNA連接酶 T4DNA連接酶還可把平末端之間的縫隙 縫合 起來(lái) 但效率較低 T4DNA連接酶 3 連接酶類型總結(jié) E coliDNA連接酶 T4DNA連接酶 來(lái)源 功能 大腸桿菌 T4噬菌體 恢復(fù)磷酸二酯鍵 只能連接黏性末端 能連接黏性末端和平末端 效率較低 相同點(diǎn) 差別 4 比較 DNA連接酶與DNA聚合酶 1 只能將單個(gè)核苷酸連接到已有的核酸片段上 形成磷酸二酯鍵 形成磷酸二酯鍵 1 在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵 2 以一條DNA鏈為模板 將單個(gè)核苷酸通過(guò)磷酸二酯鍵連接成一條互補(bǔ)的DNA鏈 2 將DNA雙鏈上的兩個(gè)缺口同時(shí)連接起來(lái) 不需要模板 三 分子運(yùn)輸車 載體 常用的載體 質(zhì)粒 能復(fù)制并帶著插入的目的基因一起復(fù)制 有切割位點(diǎn) 有標(biāo)記基因的存在 可用含氨芐青霉素的培養(yǎng)基鑒別 課堂練習(xí) 在基因工程中 切割運(yùn)載體和含有目的基因的DNA片段 需使用 A 同種限制酶B 兩種限制酶C 同種連接酶D 兩種連接酶 A 課堂練習(xí) 2 不屬于質(zhì)粒被選為基因運(yùn)載體的理由是 A 能復(fù)制B 有多個(gè)限制酶切點(diǎn)C 具有標(biāo)記基因D 它是環(huán)狀DNA D 課堂練習(xí) 3 以下說(shuō)法正確的是 A 所有的限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列B 質(zhì)粒是基因工程中唯一的運(yùn)載體C 運(yùn)載體必須具備的條件之一是 具有多個(gè)限制酶切點(diǎn) 以便與外源基因連接D 基因控制的性狀都能在后代表現(xiàn)出來(lái) C