第六章 從雜交育種到基因工程,能發(fā)光的水母,請您欣賞,能否能否讓熱帶魚也能發(fā)光?,設(shè)想,不能發(fā)光的熱帶斑馬魚,請您欣賞,美國公司研制出可當寵物出售的轉(zhuǎn)基因熒光魚,請您欣賞,超級小鼠與超級魚,能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌,請您欣賞,基因“嫁接”,1971年，史密斯（Smith H. O.）等人從細菌中分離出的一種限制性酶，酶切病毒DNA分子，標志著DNA重組時代的開始。 1972年伯格（Berg P.）等用限制性酶分別酶切猿猴病毒和噬菌體DNA，將兩種DNA分子用連接酶連接起來 得到新的DNA分子。 1973年，科恩（Cohen S.）等進一步將酶切DNA分子與質(zhì)DNA連接起來，并將重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)入E.cloi細胞中。 1982年，美國食品衛(wèi)生和醫(yī)藥管理局批準，用基因工程在細菌中生產(chǎn)人的胰島素投放市場。 1985年，轉(zhuǎn)基因植物獲得成功。 1994年，延熟保鮮的轉(zhuǎn)基因番茄商品生產(chǎn)。 1996年，克隆羊誕生。,第二節(jié)基因工程及其應(yīng)用,又稱基因拼接技術(shù),或重組DNA 技術(shù)。 通俗的說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，定向的改造生物的遺傳性狀。,一. 基因工程,原 理：,操作水平：,結(jié) 果：,基因重組,DNA分子水平,定向地改造生物的遺傳性狀，獲得人類所需要的品種。,一. 基因工程,培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的簡要過程：,你認為上述培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的關(guān)鍵步驟有哪些？,普通大腸桿菌 (不能分泌胰島素),實例展示,如:EcoRI,1、該限制酶只能識別GAATTC的序列，說明了限制酶具有的特性是 。,2、 EcoRI限制酶識別了GAATTC的序列后，將會發(fā)生什么樣的變化？,專一性,1.基因的剪刀限制性內(nèi)切酶,二.基因操作的工具,模型構(gòu)建1,EcoRI 剪切目的基因,黏性末端,限制性內(nèi)切酶,分布：主要在微生物中。 特點：專一性和特異性，即識別特定核苷酸序列，切割特定切點。 結(jié)果：產(chǎn)生黏性未端（堿基互補配對）。 舉例：大腸桿菌的一種限制酶（EcoR）能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。,一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切割點上將DNA 分子切斷。目前已發(fā)現(xiàn)的限制酶有200多種。,限制性內(nèi)切酶（EcoR）作用過程,思考:下列是由限制酶切割形成的DNA片段，能用相應(yīng)DNA連接酶將它們恢復(fù)連接的組合是,CTGCA G,G,CTTAA, G,ACGTC, AATTC,G,A. ； B. ；C. ； D.以上都不對,A,2.分子針線DNA連接酶,DNA連接酶連接的是兩個脫氧核苷酸分子的什么部位？,基因操作的工具,模型構(gòu)建2,使用DNA連接酶制作重組DNA分子,甲片段,重組DNA分子,連接酶的作用： 將互補配對的兩個黏性末端連接起來，使之成為一個完整的DNA分子。,DNA連接酶的作用過程,限制性內(nèi)切酶：可以切割磷酸二酯鍵 DNA連接酶：可以連接被限制酶切割開磷酸二酯鍵 DNA聚合酶：使DNA兩鏈中的H鍵結(jié)合 解旋酶：使DNA兩鏈中的H鍵斷開,比較,DNA連接酶的作用是：,A.子鏈和母鏈之間形成氫鍵B.黏性末端之間形成氫鍵C.兩個DNA末端間的縫隙連接D.A、B、C都對,C,重組DNA分子 （外源基因）,？如何將外源基因送入受體細胞呢？,注：限制酶與連接酶作用的位點都是 磷酸二酯鍵,目的基因(如人的胰島素基因)怎樣才能導(dǎo)入受體細胞(如大腸桿菌細胞)？,3.基因的運輸工具運載體,基因操作的工具,A.運載體應(yīng)具備的條件: 1).能夠在宿主細胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定保存； ).具有多個限制酶切點以便與外源基因相連； ).具有標記基因，便于進行篩選,B.常用的運載體有兩類： 1）細菌細胞質(zhì)的質(zhì)粒 2）噬菌體或某些動植物病毒,大腸桿菌的質(zhì)粒：,基因操作的工具,香 蕉 魚,你見過嗎?,最新款的摩托車,你想過嗎?,你見過樹會走路嗎?,你知道什么是真正的碩果累累嗎?,誰能告訴我這是什么？,給科學(xué)插上想象的翅膀， 你會收獲更多！,基因操作的基本步驟,提取目的基因 目的基因與運載體結(jié)合 將目的基因?qū)胧荏w細胞 目的基因的檢測和表達,歸納：,？如何讓大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素？,從細胞中分離出DNA,基因工程的“四步曲”,提取目的基因,1,目的基因與運載體結(jié)合,2,將目的基因?qū)胧荏w細胞,3,目的基因的檢測和表達,4,基因工程的操作工具,1.基因的剪刀 限制性內(nèi)切酶,2.基因的針線 連接酶,3.基因的運輸工具 運載體,基因工程的操作步驟,1.目的基因的提取,2.目的基因與運載體結(jié)合,3.目的基因?qū)胧荏w細胞,4.目的基因的檢測與表達,基因工程的原理,小結(jié),四、基因工程的應(yīng)用,一、基因工程與作物育種,生長快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國),乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷),轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒,1.獲得高產(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。,轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、耐貯存番茄、耐鹽堿棉花、抗除草作物、轉(zhuǎn)基因奶牛、超級綿羊等等,貴過奔馳的金邊達摩蘭,全身散發(fā)綠色熒光的轉(zhuǎn)基因魚,2、基因工程與藥物研制,我國生產(chǎn)的部分基因工程疫苗和藥物,許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來源限制產(chǎn)量有限，其價格往往十分昂貴。,微生物生長迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成相應(yīng)藥物成分的基因?qū)胛⑸锛毎麅?nèi)，讓它們產(chǎn)生相應(yīng)的藥物，不但能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。,胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價格之高可想而知。,將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價格降低了30%-50%!,具有生長激素的轉(zhuǎn)基因 “超鼠”,世界上第一只基因改造的靈長類動物猴子的研究，將有助於發(fā)現(xiàn)諸如老年癡呆癥、愛滋病及癌癥的新基因療法,干擾素、白細胞介素、溶血栓劑、凝血因子、疫苗,例如：關(guān)于開始時的一個問題，能否讓細菌“吐出”蛛絲？可結(jié)合網(wǎng)頁介紹。 (德科學(xué)家稱已利用轉(zhuǎn)基因細菌成功制造出優(yōu)質(zhì)蛛絲),3、環(huán)境保護基因工程做成的“超級細菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。,通常一種細菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級細菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)。,利用基因工程培育的“指示生物”能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物。,轉(zhuǎn)基因食品,安全嗎?,課,究,探,后,課題：利用網(wǎng)絡(luò)資源并結(jié)合教材中的資料分析,就“轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性”以小論文的形式發(fā)表個人見解。,基因工程的正確操作步驟是:,使目的基因與運載體結(jié)合 將目的基因?qū)胧荏w細胞 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, B. C. D. ,小試身手,要使目的基因與對應(yīng)的載體重組，所需的兩種酶是( ) 限制酶連接酶解旋酶還原酶 ,A,2.基因工程技術(shù)中的目的基因主要來源于,A.自然界現(xiàn)存在生物體內(nèi)的基因B.自然突變產(chǎn)生的新基因C.人工誘變產(chǎn)生的新基因D.科學(xué)家在實驗室中人工合成的基因,A,3.下列關(guān)于基因工程的敘述中,正確的是:,A.限制酶只用于提取目的基因B.細菌體內(nèi)的環(huán)狀DNA均可作運載體C.DNA連接酶可用于目的基因和運載體的連接D.重組DNA分子一旦進入受體細胞,基因工程則完成.,4.以下說法正確的是:,A.目的基因是指重組DNA B.一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列C.DNA重組所用的工具酶是限制酶、連接酶和運載體D.只要受體細胞中含有目的基因，目的基因就一定能夠成功表達,C,B,A.常用相同的限制性核酸內(nèi)切酶處理目的 基因和質(zhì)粒B.DNA連接酶和RNA聚合酶是構(gòu)建重組質(zhì)粒必需的工具酶C.可用抗生素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒D.導(dǎo)入大腸桿菌的目的基因不一定能成功表達.,5.用基因工程技術(shù)可使大腸桿菌合成人的蛋白質(zhì)。下列說法不正確的是,B,6.切取牛的生長激素或人的生長激素基因,用顯微注射技術(shù)將它們分別注入小鼠的受精卵中,從而獲得了”超級鼠”,次項技術(shù)遵循的原理是,A.基因突變 DNA RNA 蛋白質(zhì),B.基因工程 RNA DNA 蛋白質(zhì),C.細胞工程 DNA RNA 蛋白質(zhì),D.基因工程 DNA RNA 蛋白質(zhì),D,7.(多選題)如圖,下列有關(guān)酶功能的敘述中,正確的是,A.切斷a處的酶為限制性內(nèi)切酶B.連接a處的酶為DNA連接酶C.切斷b處的酶為解旋酶D.連接b處的酶為RNA聚合酶,ABC,8.(多選題)科學(xué)家運用基因工程技術(shù),讓羊合成并分泌抗體,相關(guān)敘述中正確的是,A.該技術(shù)導(dǎo)致生物定向變異B.DNA連接酶把目的基因與運載體黏性末端堿基對連接起來C.蛋白質(zhì)中的氨基酸序列可為合成目的基因提供材料D.受精卵是理想的受體,ACD,9.基因工程技術(shù)在培育抗旱植物用于發(fā)展沙漠農(nóng)業(yè)和改造沙漠方面顯示了良好的前景,荷蘭一家公司將大腸桿菌中的海藻糖合成酶基因?qū)胫参?如甜菜、馬鈴薯等)中并獲得有效表達，使“工程植物”增強了耐旱性、耐寒性的基本操作步驟是：, ,（2）基因表達的含義是：,（3）寫出酶基因工程在植物體內(nèi)的表達過程：,（4）基因工程操作中的工具是：,海藻糖合成酶基因的獲取,目的基因與運載體結(jié)合,將目的基因?qū)胧荏w細胞,目的基因的表達和檢測,基因通過轉(zhuǎn)錄、翻譯合成蛋白質(zhì)，體現(xiàn)出相應(yīng)的性狀,