平舆一高,第二节 基因工程及其应用 ,第六章从杂交育种到基因工程,平舆一高,教学目标,知识技能目标 简述基因工程的基本原理 举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用 情感态度价值观目标 关注转基因生物和转基因食品的安全性简 教学重点难点 述基因工程的基本原理 教学方法手段 类比猜想创设情境 例证法,平舆一高,基因工程及其应用,T,T,T,T,A,G,C,C,G,G,A,A,平舆一高,什么叫基因工程? 基因工程 的基本操作步骤有哪些?,归纳出科学家实施基因工程 的总体思路,阅读教材 P102，解决以下问题：,能力体现,平舆一高,又称基因拼接技术,或重组DNA 技术。 通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向的改造生物的遗传性状。, 基因工程(gene engineering),平舆一高,原 理：,操作水平：,结 果：,基因重组,DNA分子水平,定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。, 基因工程(gene engineering),平舆一高,培育转基因大肠杆菌的简要过程：,你认为上述培育转基因大肠杆菌的关键步骤有哪些？,普通大肠杆菌 (不能分泌胰岛素),实例展示,平舆一高,培育转基因大肠杆菌的关键步骤：,平舆一高,如:EcoRI,1、该限制酶只能识别GAATTC的序列，说明了限制酶具有的特性是 。,2、 EcoRI限制酶识别了GAATTC的序列后，将会发生什么样的变化？,积极思考,专一性,1.基因的剪刀限制性内切酶,基因操作(gene engineering)的工具,平舆一高,模型构建1,练习使用EcoRI 剪切目的基因,黏性末端,平舆一高,（2006.台州质检）下列是由限制酶切割形成的DNA片段，能用相应DNA连接酶将它们恢复连接的组合是,CTGCA G,G,CTTAA, G,ACGTC, AATTC,G,A. ； B. ； C. ； D.以上都不对,A,平舆一高,2.分子针线DNA连接酶 (DNA linking-enzyme),积极思考,DNA连接酶连接的是两个脱氧核苷酸(deoxyribonucleotide)分子的什么部位？,基因操作(gene engineering)的工具,平舆一高,模型构建2,使用DNA连接酶制作重组DNA分子,甲片段,重组DNA分子 Recombinant DNA,平舆一高,DNA连接酶的作用是：,A.子链和母链之间形成氢键 B.黏性末端之间形成氢键 C.两个DNA末端间的缝隙连接 D.A、B、C都对,C,平舆一高,目的基因(如人的胰岛素基因)怎样才能导入受体细胞(如大肠杆菌细胞)？,3.基因的运输工具运载体 (carrying),常用的运载体(carrying)有两类：1）细菌细胞质的质粒( plasmid)2）噬菌体(bacteriophages)或某些动植物病毒 (virus),基因操作(gene engineering)的工具,平舆一高,大肠杆菌的质粒 (plasmid)：,运载体(carrying)应该具有什么特点呢?,？,基因操作(gene engineering)的工具,平舆一高,运载体(carrying) 1能够在宿主细胞内复制并稳定保存； 具有多个限制酶切点以便与外源基因相连； 具有标记基因，便于进行筛选,平舆一高,香 蕉 鱼,你见过吗?,平舆一高,平舆一高,基因工程(gene engineering)的“四步曲”,提取目的基因,1,目的基因与运载体结合,2,将目的基因导入受体细胞,3,目的基因的检测和表达,4,平舆一高,基因工程的操作工具,1.基因的剪刀限制性内切酶,2.基因的针线连接酶,3.基因的运输工具运载体,基因工程的操作步骤,1.目的基因的提取,2.目的基因与运载体结合,3.目的基因导入受体细胞,4.目的基因的检测与表达,基因工程(gene engineering)的原理,小结,平舆一高,四、 基因工程的应用,一、基因工程与作物育种,平舆一高,生长快、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),平舆一高,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,获得高产、稳产和具有优良品质的农作物和具有抗逆性的作物新品种。,平舆一高,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,许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。,微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。,平舆一高,胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。,将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！使其价格降低了30%-50%!,平舆一高,3、 环境保护 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。,平舆一高,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。,平舆一高,转基因食品,安全吗?,平舆一高,课,究,探,后,课题：利用网络资源并结合教材中的资料分析,就“转基因生物和转基因食品的安全性”以小论文的形式发表个人见解。,平舆一高,exercise,基因工程的正确操作步骤是:,使目的基因与运载体结合 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 提取目的基因, B. C. D. ,小试身手,平舆一高,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 ,A,平舆一高,基因工程技术中的目的基因主要来源于,A.自然界现存在生物体内的基因 B.自然突变产生的新基因 C.人工诱变产生的新基因 D.科学家在实验室中人工合成的基因,A,平舆一高,下列关于基因工程的叙述中,正确的是:,A.限制酶只用于提取目的基因 B.细菌体内的环状DNA均可作运载体 C.DNA连接酶可用于目的基因和运载体的连接 D.重组DNA分子一旦进入受体细胞,基因工程则完成.,以下说法正确的是:,A.目的基因是指重组DNA B.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 C.DNA重组所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体 D.只要受体细胞中含有目的基因，目的基因就一定能够成功表达,C,B,平舆一高,A.常用相同的限制性核酸内切酶处理目的 基因和质粒 B.DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶 C.可用抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒 D.导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达.,（2006年.四川）用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列说法不正确的是,B,平舆一高,切取牛的生长激素或人的生长激素基因,用显微注射技术将它们分别注入小鼠的受精卵中,从而获得了”超级鼠”,次项技术遵循的原理是,A.基因突变 DNA RNA 蛋白质,B.基因工程 RNA DNA 蛋白质,C.细胞工程 DNA RNA 蛋白质,D.基因工程 DNA RNA 蛋白质,D,平舆一高,(多选题)如图,下列有关酶功能的叙述中,正确的是,A.切断a处的酶为限制性内切酶 B.连接a处的酶为DNA连接酶 C.切断b处的酶为解旋酶 D.连接b处的酶为RNA聚合酶,ABC,平舆一高,(多选题)科学家运用基因工程技术,让羊合成并分泌抗体,相关叙述中正确的是,A.该技术导致生物定向变异 B.DNA连接酶把目的基因与运载体黏性末端碱基对连接起来 C.蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供材料 D.受精卵是理想的受体,ACD,平舆一高,基因工程技术在培育抗旱植物用于发展沙漠农业和改造沙漠方面显示了良好的前景,荷兰一家公司将大肠杆菌中的海藻糖合成酶基因导入植物(如甜菜、马铃薯等)中并获得有效表达，使“工程植物”增强了耐旱性、耐寒性的基本操作步骤是：, ,（2）基因表达的含义是：,（3）写出酶基因工程在植物体内的表达过程：,（4）基因工程操作中的工具是：,海藻糖合成酶基因的获取,目的基因与运载体结合,将目的基因导入受体细胞,目的基因的表达和检测,基因通过转录、翻译合成蛋白质，体现出相应的性状,