高中生物《第六章 第二节 基因工程及其应用》课件4 新人教版必修2

基因决定性状（一） 青霉菌能产生对人类有用的抗生素青霉素 基因决定性状（二）豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮基因决定性状（三） 家蚕能够吐出蚕丝为人类利用基因决定性状（四）定向基因改造设想 基因工程概念基因工程：在生物体外，通过对在生物体外，通过对DNADNA分子进行分子进行人工人工“剪切剪切”和和“拼接拼接”，对生物的基因进行改造，对生物的基因进行改造和重新组合，然后和重新组合，然后导入受体细胞导入受体细胞进行无性繁殖，使进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出所需要的基因重组基因在受体细胞内表达，产生出所需要的基因产物。产物。基因工程过程示意图基因工程操作的工具1. 将目的基因片断从人体细胞内提取，需要基因的剪刀限制性内切酶。2. 将目的基因与运载体DNA连接，需要基因的针线DNA连接酶。3. 将目的基因运入大肠杆菌，需要基因的运输工具运载体。限制性内切酶1. 分布：主要在微生物中。主要在微生物中。2. 特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，特异性，即识别特定核苷酸序列， 切切割特定切点。割特定切点。3. 结果：产生黏性未端（碱基互补配对）。产生黏性未端（碱基互补配对）。4. 举例：大肠杆菌的一种限制酶能识别大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTCGAATTC序列，序列，并在并在G G和和A A之间切开。之间切开。 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将序列，并在特定的切割点上将DNA DNA 分子切断。分子切断。目前已发现的限制酶有目前已发现的限制酶有200200多种。多种。限制性内切酶作用过程DNA连接酶 连接酶的作用：将互补配对的两个黏将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整性末端连接起来，使之成为一个完整的的DNADNA分子。分子。连接的部位：磷酸二酯键，不是氢键。磷酸二酯键，不是氢键。DNA连接酶的作用过程运载体1. 作用：将外源基因送入受体细胞。将外源基因送入受体细胞。2. 条件：1) 能在宿主细胞内复制并稳定地保存。2) 具有多个限制酶切点。3) 具有某些标记基因3. 种类：质粒质粒、噬菌体和动植物病毒。、噬菌体和动植物病毒。质粒的特点细胞染色体外能自主复制的小型环状DNA分子；质粒是基因工程中最常用的运载体；最常用的质粒是大肠杆菌的质粒；存在于许多细菌及酵母菌等生物中；质粒的存在对宿主细胞无影响；质粒的复制只能在宿主细胞内完成。基因操作的基本步骤提取目的基因将需要的基因从供体生物的细胞内提取出来。 目前被较广目前被较广泛提取使用的目的泛提取使用的目的基因有：苏云金杆基因有：苏云金杆菌抗虫基因、人胰菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗蛋白基因、植物抗病基因等。病基因等。提取目的基因的方法（一） 直接分离基因鸟枪法 将供体生物的将供体生物的DNADNA用限制用限制酶切割为许多片段，再用运载酶切割为许多片段，再用运载体将这些片段都运载到受体生体将这些片段都运载到受体生物的不同细胞中去。只要有一物的不同细胞中去。只要有一个细胞获得了需要的目的基因个细胞获得了需要的目的基因并得以表达，基因工程就算成并得以表达，基因工程就算成功了。功了。该法最大的缺点是带有很该法最大的缺点是带有很大的盲目性，工作量大，成功大的盲目性，工作量大，成功率低。且不能将真核生物的基率低。且不能将真核生物的基因转移到原核生物中去。因转移到原核生物中去。提取目的基因的方法（二） 人工基因合成法1.1. 逆转录法：以信使逆转录法：以信使RNARNA为模板，在逆转录酶的为模板，在逆转录酶的作用下将脱氧核苷酸合作用下将脱氧核苷酸合成合成成合成DNA(DNA(基因基因) )。2.2. 直接合成法：根据蛋白直接合成法：根据蛋白质的氨基酸顺序推算出质的氨基酸顺序推算出信使信使RNARNA核苷酸顺序，核苷酸顺序，再据此推算出基因再据此推算出基因DNADNA的脱氧核苷酸顺序。用的脱氧核苷酸顺序。用游离脱氧核苷酸直接合游离脱氧核苷酸直接合成相应的基因。成相应的基因。DNA合成仪PCR扩增仪目的基因与运载体结合 用与提取目的基因相用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，使之出现一个切口，将目的基因插入切口将目的基因插入切口处，让目的基因的黏处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，性末端互补配对后，在连拉酶的作用下连在连拉酶的作用下连接形成接形成重组重组DNADNA分子分子。将目的基因导入受体细胞并扩增 基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌和动植物细胞等。 导入受体细胞常用的方法是借鉴细菌或者病毒侵染细胞的途径。通常还要对一些受体细胞进行增大通透性的处理。 目的基因可以随着受体细胞进行快速的繁殖，在很短的时间内获得大量的基因。目的基因的检测和表达（一） 前三步的处理十分繁锁，为保证目的基因得到有效利前三步的处理十分繁锁，为保证目的基因得到有效利用，通常用大量的受体细胞来接受不多的目的基因。这样，用，通常用大量的受体细胞来接受不多的目的基因。这样，处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。从中检测出来。 细菌的检测，将每个受体细胞单独培养形成细菌的检测，将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。步培养、研究。无表达产物无表达产物无表达产物无表达产物有表达产物有表达产物无表达产物无表达产物目的基因的检测和表达（二） 多细胞生物的检测，将每个受体细胞单独培养并诱导多细胞生物的检测，将每个受体细胞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，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、汰无变化的个体，保留有相应变化的个体进一步培养、研究。研究。例：用棉铃饲喂棉例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入中毒症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。抗虫基因并得到表达。结 束 语几种限制性内切酶返回DNA连接酶的作用过程返回DNA连接酶的作用原理返回质 粒返回目的基因与质粒的连接返回