从杂交育种到基因工程ppt课件

目标导航,预习导引,目标导航,预习导引,一,二,一、基因工程的原理 1.基因工程的概念 基因工程,又叫作基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说,就是按照人们的意愿,把一种生物的某种基因提取出来,并加以修饰改造,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。 2.基因工程最基本的工具 (1)基因的“剪刀”是指限制性核酸内切酶(简称限制酶)。一种该物质只能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。例如,大肠杆菌中的一种叫EcoR的限制酶,能够专一识别GAATTC的序列,并在G和A之间将这段序列切开。,目标导航,预习导引,一,二,(2)基因的“针线”即DNA连接酶,可以“缝合”磷酸和脱氧核糖交替连接而构成的DNA骨架上的缺口。 (3)基因工程中,目前常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。 (4)质粒存在于许多细菌及酵母菌等生物中,是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子。 3.基因工程的操作步骤 (1)提取目的基因;(2)目的基因与运载体结合;(3)将目的基因导入受体细胞;(4)目的基因的检测与鉴定。,目标导航,预习导引,一,二,基因工程的基因重组与减数分裂过程中发生的基因重组有何不同? 答案:基因工程能实现不同种生物间的基因重组;进行有性生殖的生物在减数分裂过程中发生的基因重组是在同种生物体内的。,目标导航,预习导引,一,二,二、基因工程的应用及安全性 1.基因工程的应用 (1)作物育种 利用基因工程的方法,获得高产、稳产和具有优良品质的农作物,培育各种抗逆性作物新品种。如抗虫棉等。 (2)药物研制 利用基因工程的方法能够高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。如胰岛素、干扰素、乙肝疫苗等。 (3)环境保护 利用转基因细菌降解有毒有害的化合物,吸收环境中的重金属,分解泄漏的石油,处理工业废水等。,目标导航,预习导引,一,二,2.转基因生物和转基因食品的安全性 (1)全球范围的转基因生物和转基因食品的安全性大辩论起因源于英国生物学家对老鼠的实验。 (2)我国从一开始进行基因工程的研究就十分重视基因工程的安全性问题。2001年5月,国务院公布了农业转基因生物安全管理条例,对转基因生物的研究和试验、生产和加工、经营和进出口等作了具体规定。,目标导航,预习导引,一,二,据报道,中国科学院学部主席团发布关于负责任的转基因技术研发行为的倡议,倡议“从事转基因基础研究、应用研究和产品开发的科研人员,以及在相关机构中负责转基因技术安全监测和评价、检测技术研究的科研人员,以对人类社会发展高度负责任的态度,加强职业操守,规范科研行为,履行社会责任,积极与社会沟通,促进转基因技术良性发展”。 (1)转基因技术和基因工程是何种关系? 答案:转基因技术就是指基因工程,也叫基因拼接技术、DNA重组技术等。,目标导航,预习导引,一,二,(2)转基因技术可用于遗传育种,和杂交育种相比,其优点主要表现在哪一方面? 答案:杂交育种只能在同一物种个体之间进行,不能实现异种生物之间的基因转移。转基因技术的操作对象为异种生物,能实现异种生物间的基因转移。 (3)关于负责任的转基因技术研发行为的倡议暗示了转基因技术存在何种问题以及科学家对转基因技术应持有何种态度? 答案:转基因技术存在着安全性问题,科学家对转基因技术应持有谨慎和严肃的态度(合理即可)。,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,一、基因工程的工具分析 1.限制酶与DNA连接酶 (1)基因的“剪刀”限制酶 作用特点:专一性和特异性。 作用结果:产生黏性末端或平末端。 作用部位:脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。 (2)基因的“针线”DNA连接酶 作用结果:将不同DNA分子片段的末端连接起来。 作用部位:脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。 限制酶与DNA连接酶的关系,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,2.运载体应具备的条件 (1)能在宿主细胞内稳定保存并大量复制这是保证目的基因能在细胞分裂过程中复制并传递给子代细胞的基础。 (2)有多个限制酶切点这是运载体能够接入多种目的基因所必备的条件。 (3)有标记基因这是检测目的基因是否导入受体细胞中的重要判断依据。,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,【例1】 下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化,图中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是( ) A. B. C. D. 审题:本题主要考查几种酶的特点。可从几种酶的作用部位和作用结果等方面分析。 解析:限制酶用于切割DNA片段,而与之作用相反的是DNA连接酶,用于连接DNA片段,DNA聚合酶用于DNA的复制过程,它需要模板,解旋酶会使DNA双链解旋而分开,它作用于碱基对之间的氢键。 答案:C,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,在基因工程中,科学家所用的“剪刀”“针线”和“运载体”分别是指( ) A.病毒、质粒、DNA连接酶 B.DNA连接酶、RNA聚合酶、质粒 C.限制酶、RNA连接酶、质粒 D.限制酶、DNA连接酶、质粒 解析:基因工程中的“剪刀”是限制酶,用来切割DNA分子;“针线”是DNA连接酶,用来连接DNA片段;运载体最常用的是质粒,用来携带目的基因进入受体细胞。 答案:D,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,【例2】 基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因工程操作的步骤中,不进行碱基互补配对的是( ) A.人工合成目的基因 B.目的基因与运载体结合 C.将目的基因导入受体细胞 D.目的基因的检测和鉴定 审题:从基因工程操作步骤的具体过程分析与碱基互补配对的关系。 解析:人工合成目的基因是将单个的脱氧核苷酸在相关的模板、酶、ATP的作用下,按照碱基互补配对原则合成双链DNA。目的基因与运载体结合的过程就是将黏性末端的碱基互补配对结合。目的基因的检测和表达过程中,当然也要遵循碱基互补配对原则。将目的基因导入受体细胞主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径,与碱基互补配对原则没有关系。 答案:C,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,用基因工程的方法培育抗虫棉,下列导入目的基因的做法正确的是( ) 将毒素蛋白注射到棉花受精卵中 将编码毒素蛋白的DNA序列注射到棉花受精卵中 将编码毒素蛋白的DNA序列,与质粒重组,导入细菌,用该细菌感染棉花的体细胞,再进行组织培养 将编码毒素蛋白的DNA序列,与细菌质粒重组,注射到棉花的子房并使之进入受精卵 A. B. C. D.,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,解析:基因工程中,在导入目的基因前,首先要获得目的基因即编码毒素蛋白的DNA序列,然后要将目的基因与运载体结合即与细菌质粒重组。完成上述两步以后才能将目的基因导入受体细胞(即棉花的体细胞或受精卵),目的基因导入受体细胞后,可随受体细胞的繁殖而复制。将毒素蛋白直接注射到棉花受精卵中,没有获得目的基因,子代细胞不会有抗虫性状。将编码毒素蛋白的DNA序列,直接注射到棉花受精卵中而没有将目的基因与运载体结合,这样目的基因是不会被保留下来的,很容易被水解掉。 答案:C,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,一,二,知识精要,典题例解,迁移应用,易错点一,易错点二,易错点一:混淆几种与DNA分子有关的酶的作用及作用部位。 (1)断开氢键的酶:解旋酶。(2)断开(相邻脱氧核苷酸之间的)磷酸二酯键的酶:若结果生成若干DNA片段,可判定为限制酶;若生成其基本单位脱氧核苷酸,可判定为DNA水解酶。(3)生成(相邻脱氧核苷酸之间的)磷酸二酯键的酶:若将两个DNA片段连接在一起,可判定为DNA连接酶;若作用于DNA复制的过程中,或将游离的脱氧核苷酸连接到DNA链上,可判定为DNA聚合酶。,易错点一,易错点二,【例1】 下图为DNA分子的某一片段,其中分别表示某种酶的作用部位,则相应的酶依次是( ) A.DNA连接酶、限制酶、解旋酶 B.限制酶、解旋酶、DNA连接酶 C.解旋酶、限制酶、DNA连接酶 D.限制酶、DNA连接酶、解旋酶 解析:处为氢键,解旋酶可断开氢键,使DNA分子解旋;处为磷酸和脱氧核糖形成的化学键,限制酶可断开此化学键,常在基因工程中用于切割运载体和目的基因;处为断开的DNA片段,可将此连接起来的酶是DNA连接酶。 答案:C,易错点一,易错点二,易错点二:质粒是基因工程中最常用的运载体,而不是唯一的运载体。常见的运载体还有噬菌体和动植物病毒等。 【例2】 以下说法正确的是( ) A.所有的限制酶只能识别同一种特定的核苷酸序列 B.质粒是基因工程中唯一的运载体 C.运载体必须具备限制酶切点,以便与外源基因连接 D.DNA连接酶与DNA聚合酶作用相同 解析:不同的限制酶能识别不同的核苷酸序列;质粒是基因工程中最常用的运载体,但不是唯一的;运载体必须具备限制酶切点,以便与外源基因连接;DNA连接酶连接的是DNA片段,DNA聚合酶连接的是单个的脱氧核苷酸。 答案:C,