高三生物一轮复习选修基因工程文档PPT资料

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,高三生物一轮复习课件选修(xunxi)基因工程文档,第一页，共46页。,基因工程的别名,操作环境,操作对象,操作水平,基本过程,实质,结果,基因拼接技术(jsh)或DNA重组技术(jsh),生物体外,基因(jyn),DNA分子(fnz)水平,人们需要的新的生物类型和生物产品,切割,拼接,导入,表达,基因重组,第二页，共46页。,基因工程培育(piy)抗虫棉的简要过程：,普通棉花(min hua)(无抗虫特性),苏云金芽孢(y bo)杆菌,获取,抗虫基因,与运载体DNA拼接,导入,棉花细胞,(,含抗虫基因,),棉花植株,(,有抗虫特性,),上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？,第三页，共46页。,基因工程(jyn gngchng)培育抗虫棉的关键步骤：,关键步骤一：,抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取(tq)出来,关键步骤二：,抗虫基因与运载(ynzi)体DNA连接,关键步骤三：,抗虫基因导入受体(棉花)细胞,第四页，共46页。,1.限制性核酸(h sun)内切酶“分子手术刀”,限制酶主要是从原核微生物中分离纯化出来的。能识别(shbi)双链DNA的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间 的磷酸二酯键断开。,特点：特异性。,即一种限制酶只能识别(shbi)一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。,（二）DNA重组技术(jsh)的基本工具,第五页，共46页。,大肠杆菌(EcoR)的一种(y zhn)限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。,限制(xinzh)酶,第六页，共46页。,黏性末端(m dun)和平末端(m dun),当限制酶在它识别(shbi)序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端。而当限制酶在它识别(shbi)序列的中心轴线处切开时，产生的则是平末端。,第七页，共46页。,要想获得某个(mu)特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？,要切两个(lin)切口，产生四个黏性末端。,如果把两种来源不同的DNA用同一种限制(xinzh)酶来切割，会怎样呢？,会产生相同的黏性末端，然后让两者的黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的DNA分子了。,第八页，共46页。,2.DNA连接酶“分子(fnz)缝合针”,DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，即把梯子两边(lingbin)扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。,第九页，共46页。,外源基因(如抗虫基因)怎样才能导入受体细胞(如棉花(min hua)细胞)？,导入过程(guchng)需要运输工具载体。,载体(zit)的作用有哪些？,作用一：作为运输工具，将外源基因(抗虫基因)转移到受体细胞(棉花细胞)中去。,作用二：利用载体在受体细胞(棉花细胞)内，对外源基因(抗虫基因)进行大量复制。,第十页，共46页。,作为(zuwi)载体必须具备哪些条件？,1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。,2）载体DNA必须(bx)有一个或多个限制酶切点，以便目的基因插入到载体上去。,3）具有某些标记基因，便于进行筛选。,如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。,载体DNA必须(bx)是安全的,不会对受体细胞有害,或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去;,5)载体DNA分子大小应适合,以便提取和在体外进行操作,太大就不便操作.,第十一页，共46页。,第二十九页，共46页。,经研究发现，二者受体结合区有一部分重叠，但并不完全相同，有可能通过改造加以区别。,传统生产方法(fngf)的缺点,例如：用DNA探针可以检测饮用水中病毒的含量。,其基本原理是：互补的DNA单链能够在一定条件下结合成双链，即能够进行杂交。,1）目的基因(jyn)的获取,上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？,要切两个(lin)切口，产生四个黏性末端。,是指是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到(d do)治疗疾病的目的。,转基因动物(dngw)的乳腺。,利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。,可以是DNA本身，也可以是由之转录而来的RNA。,第三十一页，共46页。,2）苯丙氨酸羧化酶基因探针(tn zhn)苯丙酮尿症,基因工程(jyn gngchng)在环保方面有什么应用？,人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于6万具尸体的全部产量。,3.基因进入受体细胞的运载(ynzi)”分子运输车”,常用的运载体主要有两类：,1）细菌细胞质的质粒,2）噬菌体或某些(mu xi)动植物病毒,第十二页，共46页。,质粒：,质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子(fnz),质粒是基因工程最常用的载体。,绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子(fnz)。有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。,第十三页，共46页。,大肠杆菌(d chn n jn)的质粒：,最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因(jyn)，如四环素的标记基因(jyn)。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。,第十四页，共46页。,基因工程(jyn gngchng)的基本操作程序,专题(zhunt)基因工程,第十五页，共46页。,基因工程的基本操作程序主要(zhyo)包括,四个基本步骤：,1）目的基因(jyn)的获取,2）基因(jyn)表达载体的构建,3）将目的基因(jyn)导入受体细胞,4）目的基因(jyn)的检测与鉴定,第十六页，共46页。,步骤一：目的(md)基因的获取,目的基因主要是指编码蛋白质的结构(jigu)基因,获取目的基因是实施基因工程的第一步。,如与生物抗逆性相关(xinggun)的基因、与优良品质相关(xinggun)的基因、与生物药物和保健相关(xinggun)的基因、与毒物降解相关(xinggun)的基因，以及与工业所需用品相关(xinggun)的基因等。,第十七页，共46页。,从基因文库中获取目的(md)基因：,基因文库:,将含有某种生物不同基因的许多DNA片段,导入受体菌的群体中储存,各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因,称为基因文库(gene library),基因组文库:,基因文库中包含了一种生物所有的基因,这种基因文库叫做(jiozu)基因组文库.,部分基因文库:,基因文库中包含了一种生物的一部分基因,这种基因文库叫做(jiozu)部分基因文库.,第十八页，共46页。,人工合成(rn n h chn)目的基因,如果基因比较小，核苷酸序列(xli)又已知，也可以通过DNA合成仪用化学方法直接合成。,利用PCR技术扩增目的(md)基因,第十九页，共46页。,步骤二：基因(jyn)表达载体的构建,1）用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个(y)切口，露出黏性末端。,2）用同一种限制酶切断目的基因，使其产生相同的黏性末端。,3）将切下的目的基因片段插入质粒的切口处，再加入适量DNA连接酶，形成了一个(y)重组DNA分子（重组质粒）,目的基因与载体的结合(jih)过程，实际上是不同来源的基因重组的过程。,第二十页，共46页。,目的(md)基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为转化。,步骤(bzhu)三：目的基因导入受体细胞,什么叫显微注射(zhsh)技术？,用口径为1m的DNA注射器，将大量的目的基因片段注入到受精卵的核内，然后把经过注射的受精卵移植到另一只雌性动物的子宫内，使受精卵发育为转基因动物。,第二十一页，共46页。,3.将目的(md)基因导入微生物细胞,大肠杆菌细胞最常用的转化方法是:,首先用Ca2+处理细胞,以增大细菌细胞壁的通透性,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,这种细胞称为(chn wi)感受态细胞.,第二步是将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合,在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子,完成转化过程.,1.将目的基因导入植物细农杆菌(gnjn)转化法,2.将目的基因导入动物细胞-显微注射法,第二十二页，共46页。,1）将细菌用CaCl2处理，以增大细菌细胞壁的通透性。,2）使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞。,3）目的基因在受体细胞内，随其繁殖而复制(fzh)，由于细菌繁殖的速度非常快，在很短的时间内就能获得大量的目的基因。,基因(jyn)探针：,基因探针就是一段与目的基因或DNA互补(h b)的特异核苷酸序列。它包括整个基因，或基因的一部分；可以是DNA本身，也可以是由之转录而来的RNA。,第二十三页，共46页。,步骤(bzhu)四：目的基因的检测与鉴定,四环素,抗性基因,氨苄青霉,素抗性基因,第二十四页，共46页。,DNA分子杂交(zjio)原理：,DNA分子杂交是基因(jyn)诊断最基本的方法之一。其基本原理是：互补的DNA单链能够在一定条件下结合成双链，即能够进行杂交。这种结合是特异的，即严格按照碱基互补配对进行。因此，当用一段已知基因(jyn)的核苷酸序列作为探针，与被测基因(jyn)进行接触，若两者的碱基完全配对成双链，则表明被测基因(jyn)中含有已知的基因(jyn)序列。,第二十五页，共46页。,1检测转基因生物染色体的DNA上是否插入(ch r)目的基因-分子水平检测,2检测目的基因是否转录出了mRNA-分子水平检测,3检测目的基因是否(sh fu)翻译成蛋白质-个体生物学水平的鉴定,如一个抗虫或抗病的目的基因导入植物细胞后，是否赋予抗虫或抗病特性，需要(xyo)做抗虫或抗病的接种实验，以确定是否具有抗性以及抗性的程度。,第二十六页，共46页。,多细胞(xbo)生物的检测，将每个受体细胞(xbo)单独培养并诱导发育成完整个体，检测这些个体是否摄入目的基因，摄入的基因是否表达（是否表现出相应的性状）。淘汰无变化的个体，保留有相应变化的个体进一步培养、研究。,例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒(zhng d)症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中毒(zhng d)死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。,第二十七页，共46页。,基因工程(jyn gngchng)的应用,专题(zhunt)基因工程,第二十八页，共46页。,基因工程在农业(nngy)上的应用：,1）高产、稳产和具优良品质的品种,用基因工程的方法可以改善粮食作物的蛋白质含量。,2）抗逆性品种,将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移(zhuny)到作物体内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。,第二十九页，共46页。,二、动物基因工程前景(qinjng)广阔,1.用于提高(t go)动物生长速度,2.用于改善(gishn)畜产品的品质,3.用转基因的动物生产药物,4.用转基因的动物作器官移植的供体,5.基因工程药品异军突起,第三十页，共46页。,转基因动物(dngw)的乳腺。,就基因(jyn)药物而言，最理想的表达场所是哪里？,是指把人或哺乳动物的某种基因导入到哺乳动物(如鼠、兔、羊和猪)的受精卵里，目的基因若与受精卵染色体DNA整合，细胞分裂时，该基因随染色体的倍增而倍增，使每个细胞中都带有目的基因，使性