资源描述
能 发 光 的 水 母 不 能 发 光 的 热 带 斑 马 鱼 第 二 节 基 因 工 程 及 其 应 用 基 因 工 程 又 叫 做 基 因 拼 接 技 术 或 DNA重 组 技 术 。 这 种 技术 是 在 生 物 体 外 ， 通 地 对 DNA分 子 进 行 人 工 剪 切 和 拼 接 ， 对生 物 的 基 因 进 行 改 造 和 重 新 组 合 ， 然 后 导 入 受 体 细 胞 内 进行 无 性 繁 殖 ， 使 重 组 基 因 在 受 体 细 胞 内 表 达 ， 产 生 人 类 所需 要 的 基 因 产 物 。 通 俗 地 说 ， 就 是 按 照 人 们 的 意 愿 ， 把 一 种 生 物 的 个 别基 因 复 制 出 来 ， 加 以 修 饰 改 造 ， 然 后 放 到 另 一 种 生 物 的 细胞 里 ， 定 向 地 改 造 生 物 的 遗 传 性 状 （ 目 的 ） 。 基 因 工 程 概 念 的 理 解原 理操 作 环 境操 作 对 象操 作 水 平基 本 过 程结 果 基 因 重 组生 物 体 外基 因DNA分 子 水 平剪 切 、 拼 接 、 导 入 、 表 达定 向 改 造 生 物 的 遗 传 性 状 ，获 得 人 类 需 要 的 基 因 产 物 。 G A A T T C C T TA A G C C C G G G G G G C C C C T T A A G A A T T C G 黏 性 末 端平 末 端限 制 性 核 酸 内 切 酶 能 识 别 特 定 的 核 苷 酸 序 列 ：C C CG G G G G G C C C 限 制 酶 SmaI 限 制 性 核 酸 内 切 酶 作 用 的 是 DNA分 子 中 的 什 么 键 ？磷 酸 二 酯 键即 脱 氧 核 糖 、 磷酸 之 间 的 连 接 GP AP 识 别 一 种 特 定 的 核 苷 酸 序 列 ， 并 在 特 定 的 切 点 上 切 割 DNA分 子 .1.来 源2.功 能3.作 用 部 位4.作 用 结 果主 要 是 从 原 核 生 物 中 分 离 纯 化 而 来磷 酸 二 酯 键切 割 DNA产 生 黏 性 末 端 或 平 末 端小 结 ： 限 制 性 核 酸 内 切 酶 C CTGCAG D CTAAATC GACGTC GATTTAG D课 堂 演 练例 . 下 面 哪 项 不 具 有 限 制 酶 识 别 序 列 的 特 征 ( )A GAATTC B GGGGCCCC CTTAAG CCCCGGGG 解 析 ： 限 制 酶 识 别 的 各 种 序 具 有 回 文 对 称 的 特 点 。 所 谓 回文 对 称 序 列 就 是 当 以 不 同 的 方 向 分 别 阅 读 DNA的 两 条 互 补 链时 ， DNA的 两 条 链 上 的 碱 基 序 列 相 同 。 如 A中 的 DNA分 子 ， 其中 一 条 链 从 左 向 右 阅 读 碱 基 序 列 是 GAATTC， 另 一 条 互 补 链从 右 向 左 阅 读 碱 基 序 列 也 是 GAATTC。 2.限 制 性 内 切 酶 是 基 因 工 程 中 重 要 的 操 作 工 具 .下图 为 限 制 性 内 切 酶 作 用 后 的 粘 性 末 端 。 据 图 分析 ， 这 是 几 种 限 制 酶 作 用 的 结 果 及 限 制 酶 识 别的 核 苷 酸 序 列 由 几 个 核 苷 酸 组 成 _.2 6 TTAAC G GCAATT AATTC G GCTTAA3.下 列 所 示 的 黏 性 末 端 是 由 几 种 限 制 性 内 切 酶作 用 产 生 的 ? 4 种 AATTG C CGTTAA CGAATT TTAAG C GA CA GT CT 4.已 知 某 种 限 制 性 内 切 酶 在 一 线 性 DNA分 子 上 有 3个 酶 切 位点 ， 如 图 中 箭 头 所 指 ， 如 果 该 线 性 DNA分 子 在 3个 酶 切 位点 上 都 被 该 酶 切 断 ， 则 会 产 生 a、 b、 c、 d四 种 不 同 长 度的 DNA片 段 。 现 在 多 个 上 述 线 性 DNA分 子 ， 若 在 每 个 DNA分 子 上 至 少 有 1个 酶 切 位 点 被 该 酶 切 断 ， 则 从 理 论 上 讲 ，经 该 酶 切 后 ， 这 些 线 性 DNA分 子 最 多 能 产 生 长 度 不 同 的DNA片 段 种 类 数 是 : A 3 B 4 C 9 D 12 线 性 DNA分 子 的 酶 切 示 意 图C CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG练 习 使 用 EcoRI 剪 切 目 的 基 因CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 目 的 基 因 具 有 相 同 的 黏 性 末 端目 的 基 因 尝 试 写 出 下 列 序 列 受 EcoRI限 制 酶 作 用 后 的 黏 性 末 端CTTCATGAATTCCCTAA GAAGTACTTAAGGGATT CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GAATTCCGTAGAATTCGGATT CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA 由 于 具 有 相 同 的 黏 性 末 端 , 不 同 来 源 的 DNA片 段 可 以 拼 接 在 一 起 形 成 重 组 DNA分 子 作 用 把 两 条 DNA末 端 之 间 的 缝 隙 “ 缝 合 ” 起 来 。G A A T T C C T T A A G 即 脱 氧 核 糖 、 磷 酸 基 之 间 的 连 接 GP APCTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 运 载 体 的 作 用 有 哪 些 ？ 常 用 的 运 载 体 主 要 有 哪 些 ？ 质 粒 的 化 学 本 质 是 什 么 ？ 基 因 操 作 的 基 本 步 骤 举 例 说 明 什 么 是 目 的 基 因 培 育 转 基 因 动 物 ,目 的 基 因 的 受 体 细 胞 是 什 么 ? 与 杂 交 育 种 、 诱 变 育 种 相 比 较 ， 基 因 工 程 育种 的 优 点 有 哪 些 ？阅 读 思 考 ： 运 载 体 的 作 用 有 哪 些 ？ 常 用 的 运 载 体 主 要 有 哪 些 ？ 质 粒 的 化 学 本 质 是 什 么 ？ 小 型 环 状 DNA 质 粒质 粒 存 在 于 细 菌 、 酵 母 菌 等 生 物 中 ,是 拟 核 或细 胞 核 以 外 的 小 型 环 状 DNA分 子 。 质 粒 是 基 因 工 程 最 常 用 的 运 载 体 。3.基 因 的 (运 )载 体 最 常 用 的 质 粒 是 大 肠 杆 菌的 质 粒 ， 其 中 常 含 有 抗 药 基 因 ,如 四 环 素 的 标 记 基 因 . 质 粒 的 存 在 与 否 对 宿 主 细胞 生 存 没 有 决 定 性 作 用 ， 但 复制 只 能 在 宿 主 细 胞 内 成 。注 意 ：质 粒 与 （ 运 ） 载 体 的 关 系 目 的 基 因 ：是 用 于 定 向 改 造 生 物 所 需 要 的 特 定 基 因 。例 如 ：苏 云 金 芽 孢 杆 菌 的 抗 虫 基 因 、植 物 的 抗 病 (抗 病 毒 、 抗 细 菌 )基 因 、种 子 贮 藏 蛋 白 的 基 因 、人 的 胰 岛 素 基 因 、 干 扰 素 基 因 等 。 步 骤 一 ： 提 取 目 的 基 因 步 骤 二 ： 目 的 基 因 与 运 载 体 结 合 质 粒 DNA分 子一 个 切 口两 个 黏 性 末 端 两 个 切 口获 得 目 的 基 因DNA连 接 酶重 组 DNA分 子 (重 组 质 粒 )同 一 种限 制 酶 处 理 步 骤 二 ： 目 的 基 因 与 运 载 体 结 合 CTTCATGAATTCCCTAA GAAGTACTTAAGGGATT CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GAATTCCGTAGAATTCGGATT CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA 由 于 具 有 相 同 的 黏 性 末 端 ,不 同 来 源 的 DNA片 段 可 以 拼 接 在 一 起 .目 的 基 因质 粒 的 局 部 DNA片 段重 组 DNA分 子 (重 组 质 粒 ) 步 骤 三 ： 目 的 基 因 导 入 受 体 细 胞棉 细 胞 、 鲤 鱼 受 精 卵 、 微 生 物 细 胞动 物 受 精 卵 具 有 发 育 全 能 性微 生 物 繁 殖 快 、 代 谢 旺 盛 、 代 谢 产 物 多 、 容 易 培 养 步 骤 四 ： 目 的 基 因 的 检 测 和 鉴 定根 据 质 粒 上 的 特 殊 基 因 (标 记 基 因 )检 测 步 骤 四 ： 目 的 基 因 的 检 测 和 鉴 定 二 、 基 因 工 程 的 应 用1、 基 因 工 程 与 作 物 育 种3、 基 因 工 程 与 环 境 保 护2、 基 因 工 程 与 药 物 研 制 二 、 基 因 工 程 的 应 用 运 用 基 因 工 程 技 术 ， 不 但 可 以 培 养 优 质 、 高 产 、抗 性 好 的 农 作 物 及 畜 、 禽 新 品 种 ， 还 可 以 培 养 出 具 有特 殊 用 途 的 动 、 植 物 。生 长 快 、 耐 不 良 环 境 、 肉质 好 的 转 基 因 鱼 (中 国 ) 乳 汁 中 含 有 人 生 长 激 素的 转 基 因 牛 (阿 根 廷 )1、 基 因 工 程 与 作 物 育 种 转 黄 瓜 抗 青 枯 病 基 因 的 甜 椒 转 鱼 抗 寒 基因 的 番 茄转 黄 瓜 抗 青 枯 病 基 因 的 马 铃 薯 不 会 引 起 过 敏 的 转 基 因 大 豆 会 发 光 的 转 基 因 鱼 导 入 贮 藏 蛋 白 基 因 的 超 级 羊 和 超 级 小 鼠导 入 人 基 因 具 特 殊 用 途 的 猪 和 小 鼠超 级动 物特 殊 动 物图 为 2001年 12月 底 出生 的 5只 可 爱 的 转 基 因克 隆 小 猪 。 据 培 育 者英 国 PPL医 疗 公 司 称 ，这 些 转 基 因 小 猪 将 为研 究 和 “ 生 产 ” 适 用于 人 体 移 植 手 术 使 用的 动 物 器 官 提 供 巨 大的 帮 助 。 2、 与 杂 交 育 种 、 诱 变 育 种 相 比 较 ， 基 因 工程 育 种 的 优 点 有 哪 些目 的 性 强 、克 服 远 源 杂 交 不 亲 和 性 、育 种 周 期 短 。 (记 住 ！ ) 2、 基 因 工 程 与 药 物 研 制我 国 生 产 的 部 分 基 因工 程 疫 苗 和 药 物生 产 基 因 工 程 药 品 为 什 么 常 用 微生 物 作 为 目 的 基 因 的 受 体 细 胞 ?微 生 物 繁 殖 快 、 代 谢 旺 盛 、 代 谢 产 物 多 、 容 易 培 养 产 品 名 称 菌 株 或 细 胞 应 用人 胰 岛 素 大 肠 杆 菌人 生 长 激 素 大 肠 杆 菌表 皮 生 长 因 子 大 肠 杆 菌白 细 胞 介 素 -2 大 肠 杆 菌a干 扰 素 酵 母 菌乙 型 肝 炎 疫 苗 酵 母 菌溶 血 栓 剂 哺 乳 动 物 细 胞 治 疗 糖 尿 病治 疗 生 长 缺 陷 症治 疗 烫 伤 、 胃 溃 疡治 疗 某 些 癌 症治 疗 癌 症 或 病 毒 感 染预 防 病 毒 性 肝 炎治 疗 心 血 管 病 (心 脏 病 ) *、 不 属 于 基 因 工 程 方 法 生 产 的 药 物是 （ ）A、 干 扰 素 B、 白 细 胞 介 素C、 青 霉 素 D、 乙 肝 疫 苗C 3、 基 因 工 程 与 环 境 保 护 环 境 监 测 ： 基 因 工 程 做 成 的 DNA探 针 能 够 十 分 灵敏 地 检 测 环 境 中 的 病 毒 、 细 菌 等 污 染 。 1t水 中 只 有 10个 病 毒 也 能 被 DNA探 针 检 测 出 来 利 用 基 因 工 程 培 育 的 “ 指 示 生 物 ” 能 十 分灵 敏 地 反 映 环 境 污 染 的 情 况 ， 却 不 易 因 环 境 污染 而 大 量 死 亡 ， 甚 至 还 可 以 吸 收 和 转 化 污 染 物 。 环 境 污 染 治 理 ： 基 因 工 程 做 成 的 “ 超 级 细 菌 ” 能 吞 食 和分 解 多 种 污 染 环 境 的 物 质 。 通 常 一 种 细 菌 只 能 分 解 石 油 中 的 一 种 烃 类 ， 用 基 因工 程 培 育 成 功 的 “ 超 级 细 菌 ” 却 能 分 解 石 油 中 的 多 种 烃类 化 合 物 。 有 的 还 能 吞 食 转 化 汞 、 镉 等 重 金 属 ， 分 解DDT等 毒 害 物 质 。 转 基 因 食 品 到 底 安 全 吗 ？什 么 样 的 转 基 因 食 品 才 能 上 市 ？如 何 面 对 市 场 上 的 转 基 因 食 品 呢 ？ 1、 转 基 因 生 物 可 能 对 人 体 健 康 产 生 不 利 影 响 ， 严重 的 可 以 致 癌 和 其 他 疾 病 。2、 转 基 因 生 物 可 能 对 环 境 质 量 、 生 态 系 统 或 生 态系 统 的 稳 定 性 产 生 不 利 影 响 。3、 基 因 武 器 可 能 给 人 类 带 来 毁 灭 性 的 危 险 。三 、 转 基 因 生 物 与 转 基 因 食 品 的 安 全 性 例 .下 列 应 用 不 涉 及 基 因 工 程 的 是 ( ) A.培 育 能 生 产 乙 肝 疫 苗 的 酵 母 菌 B.培 育 能 生 产 激 素 的 “ 超 级 绵 羊 ” C.培 育 高 产 优 质 的 “ 太 空 椒 ” D.培 育 能 分 解 石 油 的 “ 超 级 细 菌 ” E.固 氮 小 麦 的 培 育 F.青 霉 素 高 产 菌 株 的 培 育 G.克 隆 牛 H.培 育 矮 杆 抗 病 小 麦 新 品 种 I.利 用 酵 母 菌 酿 造 啤 酒 CFGHI 例 题 分 析 ： end 课 堂 演 练 end 3 利 用 外 源 基 因 在 受 体 细 胞 中 表 达 ， 可 生 产 人类 所 需 要 的 产 品 。 下 列 选 项 中 能 说 明 目 的 基 因完 成 了 在 受 体 细 胞 中 表 达 的 是 ( )A 棉 花 二 倍 体 细 胞 中 检 测 到 细 菌 的 抗 虫 基 因B 大 肠 杆 菌 中 检 测 到 人 胰 岛 素 基 因 及 其 mRNAC 山 羊 乳 腺 细 胞 中 检 测 到 人 生 长 激 素 DNA序 列D 酵 母 菌 细 胞 中 提 取 到 人 干 扰 素 蛋 白 D end 4.棉 铃 虫 是 一 种 严 重 危 害 棉 花 的 害 虫 。 我 国 科 学 家 发 现 一 种 生 活在 棉 铃 虫 消 化 道 内 的 苏 云 金 杆 菌 能 分 泌 一 种 毒 蛋 白 使 棉 铃 虫 致死 ,而 此 毒 蛋 白 对 人 畜 无 害 .科 学 家 已 成 功 地 将 该 毒 蛋 白 基 因 导入 棉 花 植 株 体 内 并 成 功 表 达 。 棉 铃 虫 吃 了 这 种 转 基 因 棉 花 的 植株 后 就 会 死 亡 。 请 根 据 上 述 材 料 回 答 下 列 问 题 ： (1) 抗 虫 棉 的 培 育 ， 从 变 异 的 角 度 来 看 ,这 种 技 术 属 于 有 目 的性 的 人 工 . (2)从 苏 云 金 杆 菌 中 切 割 抗 虫 基 因 所 用 的 工 具 是 ，此 工 具 主 要 存 在 于 ， 其 特 点 是 ： _。基 因 重 组 限 制 酶细 菌 等 微 生 物 中一 种 限 制 酶 只 能 识 别 一 种 特 定 的 核 苷 酸 序 列 ,并 在 特 定位 点 进 行 酶 切 割 . (3)基 因 工 程 又 叫 技 术 。 假 设 以 细 菌 质 粒 作 为 运 载 体 ,要 用 切割 运 载 体 与 目 的 基 因 ,将 切 割 后 的 运 载 体 与 目 的 基 因 片段 混 合 .质 粒 的 黏 性 末 端 与 目 的 基 因 DNA片 段 的 黏 性 末端 就 可 通 过 而 黏 合 。 并 加 入 DNA连 接 酶 .(4)该 项 科 技 成 果 在 环 境 保 护 上 的 重 要 作 用 是 :基 因 拼 接 同 一 种 限 制 酶碱 基 互 补 配 对减 少 农 药 污 染 ,保 护 了 环 境 (5)题 中 “ 毒 蛋 白 基 因 转 入 棉 花 植 株 内 并 成 功 表 达 ” 中的 “ 成 功 表 达 ” 含 义 是 指_ _。 (6)如 果 在 棉 花 植 株 体 内 产 生 了 毒 蛋 白 ,说 明 _ _.检 测 毒 蛋 白 基 因 是 否 表 达 的 最 好方 法 是 . (7)转 基 因 抗 虫 棉 抗 害 虫 的 遗 传 信 息 的 传 递 过 程 可 以 表示 为 :_. 目 的 基 因让 棉 铃 虫 食 用 棉 花 植 株毒 蛋 白 基 因 在 棉 株 细 胞 内 经 转 录和 翻 译 过 程 合 成 了 毒 蛋 白完 成 了 表 达 的 过 程毒 蛋 白 基 因 mRNA 毒 蛋 白 (8)与 杂 交 育 种 、 诱 变 育 种 相 比 ， 通 过 基 因 工 程 培 育新 品 种 的 主 要 优 点 是 :_ _。 (9)细 菌 的 基 因 能 够 在 棉 花 体 内 表 达 ,其 物 质 基 础 都以 为 遗 传 物 质 ,结 构 ,都 遵 循 原 则 ,而 且 共 用 一 套 , (10)某 个 DNA分 子 被 “ 嫁 接 ” 上 或 “ 切 割 ” 掉 某 个 基因 并 不 影 响 遗 传 信 息 的 表 达 功 能 。 这 说 明 :_. DNA 基 本 相 同碱 基 互 补 配 对 遗 传 密 码基 因 是 控 制 生 物 性 状 的 遗 传 物 质 结 构 和 功 能 的 基 本单 位 ， DNA分 子 的 不 同 基 因 之 间 具 有 相 对 独 立 性目 的 性 强 、 育 种 周 期 短 、克 服 远 缘 杂 交 不 亲 合 的 障 碍 小 结 ： 基 因 工 程 的 操 作三 个 工 具四 个 步 骤 基 因 的 运 载 体限 制 性 核 酸 内 切 酶 DNA连 接 酶目 的 基 因 的 获 取目 的 基 因 与 运 载 体 结 合将 目 的 基 因 导 入 受 体 细 胞目 的 基 因 的 检 测 与 鉴 定 有 人 认 为 ， 转 基 因 新 产 品 也 是 一 把 双 刃剑 ， 犹 如 水 能 载 舟 ， 亦 能 覆 舟 ， 甚 至 带 来灾 难 性 的 后 果 ， 你 是 否 同 意 这 一 观 点 ？ 举例 说 明 。思 维 拓 展
展开阅读全文