2023年高中生物竞赛辅导课件：基因工程

第二章 基因工程 1 基因工程 中央电教馆资源中心 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 2 基因工程 第一节 基因工程概况 中央电教馆资源中心 基因决定性状（二） 豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮 基因工程 中央电教馆资源中心 基因决定性状（三） 家蚕能够吐出蚕丝为人类利用 基因工程 中央电教馆资源中心 定向基因改造设想 5 设想一 能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？ 能否让细菌“吐出”蚕丝？ 设想二 能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？ 设想三 经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术——基因工程。 基因工程 中央电教馆资源中心 6 发现限制性内切酶的科学家阿尔伯 发现连接酶的科学家 科恩伯格、奥乔亚 基因工程 中央电教馆资源中心 美国生物化学家、现代基因工程的创始人P·伯格 首次实现两种不同生物的DNA体外连接，获得了第一批重组DNA分子,这标志着基因工程技术的诞生。 7 基因工程 中央电教馆资源中心 首次实现重组的dna分子在受体细胞表达 8 基因工程 中央电教馆资源中心 一、基因工程的含义 按照人们的愿望，进行严密的设计，通过体外DNA重组和转基因等技术，有目的地改造生物种性，使现有的物种在较短的时间内趋于完善，创造出更符合人们需求的新的生物类型，或者利用这种技术对人类疾病进行基因治疗，这就是基因工程。 9 中央电教馆资源中心 二、基因工程研究的理论依据 不同基因具有相同的物质基础 基因是可切割的 基因是可转移的 多肽与基因之间存在对应关系 遗传密码是通用的 基因可以通过复制将遗传信息传递给下一代 10 基因工程 中央电教馆资源中心 三、基因工程过程操作的基本路线 11 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ①从细胞中分离出DNA ②限制酶截取DNA片断 ③分离大肠杆菌中的质粒 ④ DNA重组 ⑤用重组质粒转化大肠杆菌 ⑥培养大肠杆菌克隆大量基因 基因工程 中央电教馆资源中心 四、基因工程操作的工具 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。 将目的基因与运载体DNA连接， 需要基因的针线——DNA连接酶。 将目的基因运入大肠杆菌， 需要基因的运输工具——运载体。 12 基因工程 中央电教馆资源中心 1、限制性内切酶 分布：主要在微生物中。 特点：特异性，即识别特定核苷酸序列， 切割特定切点。 结果：产生黏性未端（碱基互补配对）。 举例：大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。 13 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DNA 分子切断。目前已发现的限制酶有200多种。 基因工程 中央电教馆资源中心 命名：HindIII由Haemophilus influenzae Rd中属名的H,种名的in 和菌株代号的d组成, III表示从此菌株中提取的第三种限制性内切核酸酶。 14 基因工程 中央电教馆资源中心 限制性内切酶作用过程 15 点击播放 基因工程 中央电教馆资源中心 几种限制性内切酶 16 中央电教馆资源中心 2、DNA连接酶 连接酶的作用：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。 连接的部位：磷酸二酯键，不是氢键。 17 问题 用DNA连接酶连接两个相同的黏性未端要连接几个磷酸二酯键？ 基因工程 中央电教馆资源中心 DNA连接酶的作用过程 18 点击播放 基因工程 中央电教馆资源中心 DNA连接酶的作用过程 19 中央电教馆资源中心 DNA连接酶的作用原理 20 基因工程 中央电教馆资源中心 3、运载体 作用：将外源基因送入受体细胞。 条件： 能在宿主细胞内复制并稳定地保存。 具有多个限制酶切点。 具有某些标记基因 种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。 21 　　要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去。能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。 基因工程 中央电教馆资源中心 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。 22 问题 要想将某个特定基因与质粒相连，需要几种限制性内切酶和几种DNA连接酶处理？ 基因工程 中央电教馆资源中心 常用的质粒（用于原核生物） 23 质粒载体pBR332:研究最多，最常用的一种载体。 4363bp 复制起点+1个抗氨苄青霉素基因+1个抗四环素基因