高中生物《基因工程概述》課件1（28張PPT）（蘇教版選修3）

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歡迎進入生物課堂 現(xiàn)代生物技術(shù)概述ModernBiotechnology 什么是生物技術(shù) 1 生物技術(shù)生物技術(shù)是應用自然科學及工程學的原理 以微生物 動物 植物作為反應器 將物料進行加工 以提供產(chǎn)品為社會服務的技術(shù) 2 現(xiàn)代生物工程 發(fā)酵工程 酶工程 細胞工程 基因工程 蛋白質(zhì)工程 生物工程 生物技術(shù)現(xiàn)狀如何 生物技術(shù)現(xiàn)狀如何 世界生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 2001統(tǒng)計數(shù)據(jù) 全球生物技術(shù)公司4284家 美國1457家 全球收入384 7億美元 美國253 19億美元全球研發(fā)費用164 27億美元 美國115 32億美元我國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀300家公司 有能力生產(chǎn)的150家 上市40多家 產(chǎn)品總銷售額200億RMB 基因工程 基因工程 20世紀70年代隨著DNA重組技術(shù)的出現(xiàn)而發(fā)展出來 對基因進行加工 使生物體發(fā)展成為新的有機生物體 是生物工程四兄弟中發(fā)展最迅速 威力最大的一個 各種生物工程在實施上大多離不開基因工程手段 現(xiàn)代生物技術(shù)中 主要的是基因工程 基因工程定義 基因工程 geneengineering 又稱基因操作 genemanipulation 重組DNA recombinantDNA 基因工程是以分子遺傳學為理論基礎 以分子生物學和微生物學的現(xiàn)代方法為手段 將不同來源的基因 DNA分子 按預先設計的藍圖 在體外構(gòu)建雜種DNA分子 然后導入活細胞 以改變生物原有的遺傳特性 獲得新品種 生產(chǎn)新產(chǎn)品 或是研究基因的結(jié)構(gòu)和功能 轉(zhuǎn)基因魚 轉(zhuǎn)基因魚 轉(zhuǎn)基因魚 轉(zhuǎn)基因蠶 轉(zhuǎn)基因蠶 轉(zhuǎn)基因猴 這種蠶被導入了水母 珊瑚等的熒光蛋白質(zhì)基因 所結(jié)的繭在自然光照射下呈淡綠色或粉色 但經(jīng)藍色發(fā)光二極管等光線照射后 通過濾鏡觀察則呈熒光色 該成果有望應用于衣料及家裝等領域 由于以前用熱水煮繭抽絲的方法會破壞熒光蛋白質(zhì) 研究組在低于60度的真空鍋中加入藥劑煮繭抽絲 此外 研究組還培養(yǎng)出了新的轉(zhuǎn)基因蠶 這種蠶吐出的絲比普通絲細一成且不易斷 還具有易于粘合細胞的性質(zhì) 據(jù)稱這一成果有望被應用于人造血管等領域 據(jù)日本共同社報道 日本農(nóng)業(yè)生物資源研究所與群馬縣蠶絲技術(shù)中心等研究組10月24日宣布成功大量培養(yǎng)出了可結(jié)出熒光色蠶繭的轉(zhuǎn)基因蠶 并研發(fā)出了能保持發(fā)光特性而將蠶繭轉(zhuǎn)為生絲的方法 研究組通過多次對轉(zhuǎn)基因蠶進行交配 解決了蠶繭較小的缺點 并培養(yǎng)出含綠 紅 橙3色熒光蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)基因蠶各兩三萬只 轉(zhuǎn)基因番茄 為人類最終戰(zhàn)勝糖尿病 乳腺癌 愛滋病 帕金森氏癥和艾滋病等頑癥提供幫助 世界上首例轉(zhuǎn)基因靈長類動物 轉(zhuǎn)基因猴 安迪 完成此項研究的美國俄勒岡保健科學大學提供的新聞公報稱 這只名為 安迪 Andi 的恒河猴于2000年10月2日誕生 它是由一粒被植入追蹤基因的未受精卵孕育而成的轉(zhuǎn)基因猴 它目前健康活潑 與另外兩只小猴生活在特制的 公寓 里 俄勒岡州波特蘭市俄勒岡衛(wèi)生科技大學俄勒岡區(qū)域靈長類研究中心的專家沙藤說 舉例而言 我們可以輕易的植入老年癡呆癥基因 以加速發(fā)展出治療此種疾病的疫苗 轉(zhuǎn)基因番茄 問題 以色列研究人員日前宣布 他們利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育出一種具有檸檬和玫瑰香味的新品種番茄 生成類胡蘿卜素的其他農(nóng)作物和花也可以像番茄一樣 通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)改變氣味和口味 吃個番茄也能抗乙肝 這絕非天方夜譚 每天坐在家里 吃上三五只西紅柿 人們體內(nèi)就能產(chǎn)生乙型肝炎病毒的抗體 達到和注射疫苗一樣的效果 中國農(nóng)科院生物研究所有關(guān)研究人員指出 利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)乙型肝炎口服疫苗 是國家863高新生物技術(shù)領域中的一項研究 該項研究經(jīng)過研究人員的共同努力 現(xiàn)已取得重大成果 科研人員在研制出轉(zhuǎn)基因馬鈴薯后 現(xiàn)又將乙型肝炎病毒包膜中蛋白抗原基因成功導入西紅柿并獲得穩(wěn)定和高效表達 這就意味著 人們不必忍痛 輕松地吃幾個西紅柿就能將談之色變的乙型肝炎輕松拒之于身外 問題 1 已學過的育種方法有哪些 雜交育種 誘變育種 單倍體育種 多倍體育種 轉(zhuǎn)基因技術(shù) 2 基因工程方法育種的優(yōu)越性體現(xiàn)在哪里 能定向改造生物的性狀 3 什么是基因工程 基因工程的原理是什么 1 基因工程 又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)通俗的說 就是按照人們的意愿 把一種生物的某種基因提取出來 加以修飾改造 然后放到另一種生物的細胞里 定向地改造生物的遺傳性狀 2 原理 通過基因重組技術(shù) 讓目的基因在受體細胞中穩(wěn)定和高效表達 操作水平 3 操作水平 4 結(jié)果 DNA分子水平 定向地改造生物的遺傳性狀 獲得人類所需要的品種 想一想 為什么能把一種生物的基因 嫁接 到另一種生物上 推測這種 嫁接 怎樣才能實現(xiàn) DNA是生物的主要遺傳物質(zhì)DNA都是由四種脫氧核苷酸形成的規(guī)則的雙螺旋結(jié)構(gòu) 基因工程操作的工具 基因工程操作的工具 將目的基因片斷從受體細胞內(nèi)提取 需要基因的剪刀 限制性核酸內(nèi)切酶 將目的基因與質(zhì)粒DNA連接 需要基因的針線 DNA連接酶 將目的基因運入大腸桿菌 需要基因的運輸工具 運載體 限制性核酸內(nèi)切酶 1 限制性內(nèi)切酶作用過程 限制性核酸內(nèi)切酶 一種限制性內(nèi)切酶只能識別一種特定的核苷酸序列 酶分布在細菌中特點特異性 限制性核酸內(nèi)切酶 2 分布 主要在細菌中 3 特點 特異性 即識別特定核苷酸序列 切割特定切點 例如 大腸桿菌的一種限制性核酸內(nèi)切酶能識別GAATTC序列 并在G和A之間切開 4 結(jié)果 產(chǎn)生黏性未端 被同一種限制酶切斷的幾個DNA是否具有相同的黏性末端 基因的針線 DNA連接酶 被同一種限制酶切斷的幾個DNA是否具有相同的黏性末端 用同種限制酶切割 DNA連接酶 DNA連接酶 磷酸二酯鍵 不是氫鍵 1 連接酶的作用 將互補配對的兩個黏性末端連接起來 使之成為一個完整的DNA分子 2 連接的部位 運載體 運載體 要讓一個從甲生物細胞內(nèi)取出來的基因在乙生物體內(nèi)進行表達 首先得將這個基因送到乙生物的細胞內(nèi)去 能將外源基因送入細胞的工具就是運載體 1 條件 2 種類 細菌 酵母質(zhì)粒 改造和修飾后的噬菌體 病毒DNA 質(zhì)粒 質(zhì)粒是能自主復制的雙鏈環(huán)狀DNA分子 質(zhì)粒 質(zhì)粒 質(zhì)粒 標記基因 便于進行檢測 基因操作的基本步驟 基因操作的基本步驟 獲取目的基因形成重組DNA分子將重組DNA分子導入受體細胞4 篩選含有目的基因的受體細胞5 目的基因的表達 提取目的基因的方法 將需要的基因從供體生物的細胞內(nèi)提取出來 取出DNA 用限制酶切斷DNA 目前被較廣泛提取使用的目的基因有 蘇云金桿菌抗蟲基因 人胰島素基因 人干擾素基因 種子貯藏蛋白基因 植物抗病基因等 提取目的基因的方法 1 直接分離基因 人工基因合成法 2 人工基因合成法 直接合成法 已知某基因的序列的前提下 可以用化學方法合成或用PCR技術(shù)擴增大量獲取目的因 如胰島素基因 想一想 還有其他的方法可以合成目的基因嗎 逆轉(zhuǎn)錄法 以信使RNA為模板 在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下將脫氧核苷酸合成合成DNA 基因 根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸順序推算出信使RNA核苷酸順序 再據(jù)此推算出基因DNA的脫氧核苷酸順序 用游離脫氧核苷酸直接合成相應的基因 DNA合成儀 PCR擴增儀 目的基因與運載體結(jié)合 形成重組DNA 目的基因與運載體結(jié)合 形成重組DNA 用限制酶切割目的基因和用相同的限制酶切割質(zhì)粒使之出現(xiàn)一個切口 將目的基因插入切口處 讓目的基因的黏性末端與切口上的黏性末端互補配對后 在DNA連接酶的作用下連接形成重組DNA分子 提取質(zhì)粒并用限制酶切割 用連接酶將目的基因和質(zhì)粒連接 將重組DNA導入受體細胞并擴增 將重組DNA導入受體細胞并擴增 基因工程中常用的受體細胞有大腸桿菌 枯草桿菌 酵母菌和動植物細胞等 如用質(zhì)粒作運載體 則選大腸桿菌為受體細胞導入受體細胞常用的方法是借鑒細菌或者病毒侵染細胞的途徑 通常還要對一些受體細胞進行增大通透性的處理 目的基因可以隨著受體細胞進行快速的繁殖 在很短的時間內(nèi)獲得大量的基因 將目的基因?qū)胧荏w細胞 將受體細胞進行擴增 篩選含有目的基因的受體細胞 篩選含有目的基因的受體細胞 前三步的處理十分繁鎖 為保證目的基因得到有效利用 通常用大量的受體細胞來接受不多的目的基因 這樣 處理的受體細胞中真正攝入了目的基因的很少 必須將它從中檢測出來 受體細胞是否具運載體特有的 標記基因 所控制的性狀 檢測依據(jù) 目的基因的表達 目的基因的表達 是否有目的基因表達的產(chǎn)物 1 外源基因在受體細胞內(nèi)表達的理論基礎基因是控制生物性狀的基本單位生物界共用一套遺傳密碼遺傳信息的傳遞都遵循中心法則的信息流動方向 2 表達的依據(jù) 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全