高三第一轮复习 基因工程及其应用

高三第一轮复习高三第一轮复习 基因工程及其应用基因工程及其应用谁能告诉我这是谁能告诉我这是“神马神马”东东？东东？第1页/共42页第第2 2节节第2页/共42页第3页/共42页步骤：_。提取目的基因目的基因与运载体的结合将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定第4页/共42页 一、基因工程的步骤一、基因工程的步骤1 1、获取目的基因、获取目的基因（1）用（限制酶）从供体）用（限制酶）从供体DNA上切下，上切下，PCR扩增而得扩增而得第5页/共42页主要在原核生物中主要在原核生物中特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点磷酸二酯键磷酸二酯键EcoEcoRIRI限制酶能识别限制酶能识别GAATTCGAATTC序列，并在序列，并在G G和和A A之间切开之间切开分布：分布：作用特点：作用特点：切点：切点：举例：举例：结果结果：产生黏性末端或平末端：产生黏性末端或平末端第6页/共42页作用于：作用于：磷酸二酯键磷酸二酯键结果：结果： 产生黏性末端产生黏性末端第7页/共42页依右图有关基因工程的工具酶功能的依右图有关基因工程的工具酶功能的 叙述，不正确的是叙述，不正确的是 A A切断切断a a处的酶为限制核酸性内切酶处的酶为限制核酸性内切酶 B B连接连接a a处的酶为处的酶为DNADNA连接酶连接酶 C C切断切断b b处的酶为解旋酶处的酶为解旋酶 D D切断切断b b处的为限制性内切酶处的为限制性内切酶D第8页/共42页基因组文库基因组文库: :一种生物所有的基因一种生物所有的基因部分基因文库部分基因文库: :一种生物的部分基因（一种生物的部分基因（cDNAcDNA）第9页/共42页第10页/共42页第11页/共42页标记基标记基因，便因，便于进行于进行检测。检测。 来源：来源： 细菌和酵母菌细菌和酵母菌等等 生物中生物中本质：很小的环状本质：很小的环状DNADNA分子。分子。（2）质粒）质粒 条件：条件： 能自我复制、能自我复制、 一个至多个酶切位点、一个至多个酶切位点、 特殊的标记基因特殊的标记基因 对受体细胞无害对受体细胞无害第12页/共42页B第13页/共42页1.1.用一定的用一定的_切割切割质粒，使其出现一个切质粒，使其出现一个切 口，露出口，露出_。2.2.用用_切断目切断目 的基因，使其产生的基因，使其产生_ _ _。 核心核心3.3.将切下的目的基因片段插入质粒的将切下的目的基因片段插入质粒的_处，处， 再加入适量再加入适量_，形成了一个重组，形成了一个重组 DNADNA分子（重组质粒）分子（重组质粒）限制酶限制酶黏性末端黏性末端同一种限制酶同一种限制酶的黏性末端的黏性末端切口切口DNADNA连接酶连接酶相同相同(3)基因表达载体的构建基因表达载体的构建第14页/共42页G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G用同种限制酶切割用同种限制酶切割第15页/共42页针线：针线：第16页/共42页第17页/共42页 DNADNA连接酶的作用位点连接酶的作用位点是：相邻的两个是：相邻的两个脱氧核苷酸的切口。即生成：脱氧核苷酸的切口。即生成：磷酸二酯键磷酸二酯键。第18页/共42页基因表达载体的组成：基因表达载体的组成：复制原点复制原点+ +启动子启动子+ +目的基因目的基因+ +终止子终止子+ +标记基因标记基因启动子：启动子：结合结合RNARNA聚合酶聚合酶 开始转录开始转录mRNAmRNA终止子：终止子：位于基因尾端位于基因尾端 终止转录终止转录mRNAmRNA标记基因：标记基因：鉴别目的基因鉴别目的基因 是否导入是否导入(筛选筛选)目的：使目的基因在受体细胞中稳定存目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。的基因能够表达和发挥作用。第19页/共42页要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是（ ）限制酶连接酶解旋酶还原酶实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限制性内切酶能识别分子的顺序，切点在和之间，这是利用了酶的（ ） 高效性专一性 多样性催化活性易受外界影响第20页/共42页3 3、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞转化转化导入方法导入方法动物细胞动物细胞显微注射法显微注射法( (受精卵受精卵) )微生物细胞微生物细胞感受态细胞（感受态细胞（CaCa2+2+）植物细植物细-目的基因进入目的基因进入_内，并且在内，并且在 受体细胞内维持受体细胞内维持_和和_的过程的过程受体细胞受体细胞表达表达稳定稳定农杆菌转化法农杆菌转化法花粉管通道法花粉管通道法基因枪法基因枪法第21页/共42页(4)(4)目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定分子水平分子水平检测检测个体水平鉴定个体水平鉴定检测染色体的检测染色体的DNADNA上是否插入目的基因上是否插入目的基因检测目的基因是否转录出了检测目的基因是否转录出了mRNAmRNA检测目的基因是否翻译成蛋白质检测目的基因是否翻译成蛋白质抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等DNADNA探针和目的基因单链杂交探针和目的基因单链杂交方法：方法：DNADNA分子杂交分子杂交方法方法: :分子杂交分子杂交方法：抗原抗体杂交方法：抗原抗体杂交DNADNA探针和目的基因的探针和目的基因的mRNAmRNA杂交杂交检查是否成功检查是否成功第22页/共42页基因工程的正确操作步骤是（基因工程的正确操作步骤是（ ）使目的基因与运载体结合使目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞检测目的基因的表达是否符合特定性状要求检测目的基因的表达是否符合特定性状要求提取目的基因提取目的基因 1976年，美国的年，美国的H.Boyer教授首次将人的生长抑制素释教授首次将人的生长抑制素释放因子的基因转入大肠杆菌，并获得表达，此文中的表放因子的基因转入大肠杆菌，并获得表达，此文中的表达是指该基因在大肠杆菌达是指该基因在大肠杆菌 A能进行能进行DNA复制复制 B能进行转录和翻译能进行转录和翻译 C能控制合成抑制生长素释放因子能控制合成抑制生长素释放因子 D能合成人的生能合成人的生长激素长激素C第23页/共42页第24页/共42页二、基因工程的应用二、基因工程的应用抗虫、抗病、抗逆、改变品质抗虫、抗病、抗逆、改变品质1 1、植物基因工程、植物基因工程（1 1）加快生长、改善品质）加快生长、改善品质2、动物基因工程、动物基因工程（2 2）生产药物（乳腺反应器）生产药物（乳腺反应器） （3 3）器官移植（供体）器官移植（供体） 3、基因工程药品、基因工程药品（工程菌：外源基因高效表达的菌系）（工程菌：外源基因高效表达的菌系） 4、基因诊断和基因治疗、基因诊断和基因治疗基因诊断：基因诊断：用标记探针通过用标记探针通过DNADNA分子杂交，鉴定遗传信息分子杂交，鉴定遗传信息基因治疗：基因治疗：把正常基因导入病人体内表达，发挥正常功能把正常基因导入病人体内表达，发挥正常功能体外基因治疗、体内基因治疗体外基因治疗、体内基因治疗 5基因工程与环境保护基因工程与环境保护环境监测环境监测（DNADNA探针检测微生物）探针检测微生物）污染治理污染治理（超级细菌）（超级细菌）第25页/共42页基因工程与作物育种第26页/共42页第27页/共42页生长快、肉质好的转基因生长快、肉质好的转基因鱼鱼( (中国中国) )乳汁中含有人生长激素的乳汁中含有人生长激素的转基因牛转基因牛( (阿根廷阿根廷) )第28页/共42页转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基转鱼抗寒基因的番茄因的番茄第29页/共42页胰岛素从猪、牛等动物的胰胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，腺中提取，100Kg100Kg胰腺只能提取胰腺只能提取4-5g4-5g的胰岛素，其产量之低和价的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。格之高可想而知。将合成的胰岛将合成的胰岛素基因导入大肠杆素基因导入大肠杆菌，每菌，每2000L2000L培养液培养液就能产生就能产生100g100g胰岛胰岛素！使其价格降低素！使其价格降低了了30%-50%!30%-50%!基因工程与药物研制基因工程与药物研制第30页/共42页 转基因抗乙肝西红柿转基因抗乙肝西红柿(中国中国)，虽然不能治愈，虽然不能治愈乙肝，但一年只吃几个抗乙肝西红柿，就完全能乙肝，但一年只吃几个抗乙肝西红柿，就完全能代替注射乙肝疫苗。抗乙肝西红柿属于转基因食代替注射乙肝疫苗。抗乙肝西红柿属于转基因食品，就是将乙肝疫苗植入西红柿内，经过多代繁品，就是将乙肝疫苗植入西红柿内，经过多代繁殖，使转入的基因稳定化。殖，使转入的基因稳定化。第31页/共42页基因工程做成的基因工程做成的“超级细菌超级细菌”能吞食和能吞食和分解多种污染环境的物质。分解多种污染环境的物质。通常一种假单孢通常一种假单孢杆菌只能分解石油中杆菌只能分解石油中的一种烃类用基因的一种烃类用基因工程培育成功的工程培育成功的“超超级细菌级细菌”却能分解石却能分解石油中的多种烃类化合油中的多种烃类化合物。物。 科学家还培育出能吞食转化汞、镉等重金属，分科学家还培育出能吞食转化汞、镉等重金属，分解解DDTDDT等毒害物质的细菌。等毒害物质的细菌。环境污染治理环境污染治理第32页/共42页 利用基因工程培育的利用基因工程培育的“指示生物指示生物”能十分灵敏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亡，甚至还可以吸收和转化污染物。第33页/共42页 安全吗安全吗?!第34页/共42页3转基因生物和转基因食品的优、缺点(1)优点解决粮食短缺问题。减少农药使用，从而减少环境污染。节省生产成本，降低粮食售价。增加食物营养，提高附加价值。增加食物种类，提升食物品质。促进生产效率的提高，带动相关产业发展。第35页/共42页(2)缺点可能产生新毒素和新过敏原。可能产生抗除草剂的杂草。可能使疾病的散播跨越物种障碍。可能会损害农作物的生物多样性。可能干扰生态系统的稳定性。第36页/共42页原理实质常用方法优点缺点实例无性繁殖细胞的全能性亲子代的遗传物质保持稳定扦插、嫁接、压条保持亲本保持亲本优良性状优良性状后代变异后代变异性和生活性和生活力较弱力较弱玫瑰扦插杂交育种基因重组同源染色体上的非姐妹染色单体的交叉互换和非同源染色体上的非等位基因自由组合杂交自交选种自交选种纯合子使位于不同个体的优良性状集中于一个个体(即“集优集优”)时间长时间长局限于局限于亲缘关系亲缘关系较近的个较近的个体体抗倒伏抗锈病小麦考点不同的育种方法的比较第37页/共42页原理实质常用方法优点缺点实例诱变诱变育种育种基因突变促使基因的分子结构发生改变，即DNA 碱基对的排列顺序发生改变物理方法：激光或辐射等化学方法：化学药剂处理(秋水仙素、硫酸二乙酯)可以提高提高变异的频率变异的频率大幅度改良某些性状，出现新出现新性状性状有利变异有利变异少少，需大量处理实验材料青霉素高产菌株太空椒单倍单倍体育体育种种染色体变异染色体组数目成倍减少花药离体培养单倍体人工诱导染色体加倍自交后代不发生性状分离缩短育种缩短育种的年限的年限技术复技术复杂，需与杂，需与杂交育种杂交育种配合配合单育 1号烟草多倍多倍体育体育种种染色体变异染色体组数目成倍增加秋水仙素处理萌发的种子或幼苗培育出新新品种品种器官大、产量高产量高、营养丰富发育延发育延迟，结实迟，结实率低率低三倍体无子西瓜八倍体小黑麦续表第38页/共42页原理实质常用方法优点缺点实例基因基因工程工程育种育种基因重组不同生物的DNA(基因)按需要剪切后再拼接“提”“装”“导”“检” “选”打破物种界打破物种界限限，定向定向改造生物的遗传性状技术复技术复杂且有杂且有可能引可能引起生态起生态危机危机产生人胰岛素的大肠杆菌抗虫棉植物植物体细体细胞杂胞杂交育交育种种植物细胞的全能性细胞融合“去壁”“诱融”“组培”“筛选”克服远缘杂交的不亲和性，培育出作物新品种等技术复杂萝卜甘蓝动物动物体细体细胞克胞克隆育隆育种种动物细胞核的全能性细胞核移植核移植和胚胎移植培育优良品种，保存濒危物种，有选择地繁殖某性别动物技术复杂多利羊鲤鲫移核鱼续表第39页/共42页A 诱变育种B 杂交育种C 基因工程育种D 单倍体育种E 多倍体育种第40页/共42页小结：基因工程操作基本步骤小结：基因工程操作基本步骤第41页/共42页感谢您的观看。感谢您的观看。第42页/共42页