4.1 基因工程赋予生物新的遗传特性（第1课时）（教学课件）生物浙科版选择性必修3

1982年2月5日，著名学术期刊《科学》发表了科学家运用基因工程技术使大肠杆菌合成人胰岛素的研究成果。此项基因工程技术经过完善，最终实现了大肠杆菌能够在装有培养液的发酵罐中大量生产人胰岛素，再经加工制成药品。通过基因工程获得的人胰岛素不仅价格低廉，而且疗效好，拯救了大批糖尿病患者。 运用转基因大肠杆菌生产人胰岛素 那么，什么是基因工程？ 科学家是如何完成上述过程的呢？ 第一节　体液调节是通过化学信号实现的调节 第一节　体液调节是通过化学信号实现的调节 第四章 基因工程 第二节　神经系统通过下丘脑控制内分泌系统 第二节　神经系统通过下丘脑控制内分泌系统 第一节　基因工程赋予生物新的遗传特性 第1课时　基因工程的工具与DNA的粗提取和鉴定 目 录 基因工程的概念、诞生的理论基础 基因工程重要工具 活动:DNA的粗提取和鉴定 转基因大肠杆菌的简要过程 普通的大肠杆菌 胰岛 转基因大肠杆菌 （分泌胰岛素） 问：基因工程在实施这些精确的操作的时候又需要哪些工具呢？目的基因是如何提取，又是如何导入的呢？ 胰岛素基因 大肠杆菌 （含胰岛素基因） 基因工程需要什么工具？如何进行？ 单击此处编辑母版文本样式 1.基因工程定义：有意识地把一个人们所需要的基因转入另一个生物体中，使后者获得新的遗传性状或表达所需要产物的技术。其核心是构建重组的DNA分子，又称重组DNA技术。 （1）.操作对象：基因 （2）.操作水平：分子水平。 一.基因工程是在多个生物学分支学科的基础上发展而来 基因重组 （3）.基本原理： （4）.操作结果： （不产生新基因，产生新物种吗？） 从此大肠杆菌的身上得到了世界上从没有过的基因？ 赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物制品 被转移的基因仍然具有一定的独立性和完整性，其结构不变，只是位置改变 单击此处编辑母版文本样式 2.基因工程的诞生: (5)1973年,科学家证明质粒可以作为基因工程的载体,构建重组DNA,使外源基因在原核细胞中成功表达,并实现物种间的基因交流。 （1）1944年,艾弗里等人通过肺炎链球菌的转化实验证明了DNA是遗传物质，还证明了DNA可以在同种生物的不同个体之间转移。 (2)1953年,沃森和克里克建立了DNA双螺旋结构模型。随后，克里克提出中心法则，阐明了遗传信息的传递和表达的机制。 (3)1961年,尼伦伯格和马太破译了第一个编码氨基酸的密码子。截至1966年，64个密码子均被破译成功。 (4)20世纪70年代初,多种限制酶、DNA连接酶和逆转录酶被相继发现,为DNA的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件。 基因工程诞生的理论基础包括： （1）DNA是遗传物质的证明 （2）DNA双螺旋结构的发现和“中心法则”的确立、 （3）遗传信息的传递和表达的机制认定、 （4）遗传密码的破译。 不同种生物的DNA能拼接成功的原因： 所有生物的DNA具有相同的化学组成（脱氧核苷酸）和空间结构（双螺旋结构）。 各种生物共用一套遗传密码。 即同一个基因在不同生物体内内能够表达出相同的蛋白质的原因： 人的胰岛素基因在大肠杆菌细胞内，合成人的胰岛素。 单击此处编辑母版文本样式 “分子手术刀” 准确切割DNA分子 “分子缝合针” “分子运输车” 将DNA片段连接起来 将体外重组好的DNA分子导入受体细胞 培育能生产人胰岛素的转基因大肠杆菌 3.基因工程诞生的技术保障（工具）： 限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体的发现与应用。其中，限制性内切核酸酶和DNA连接酶为基因的分离和重组提供了必要的手段（工具酶），而载体能够将外源基因运送到细胞中。 思考：基因工程操作导致的基因重组与有性生殖中的基因重组的主要区别是什么？ 有性生殖中的基因重组是随机的，并且只能在同一物种内进行；基因工程可以在不同物种间进行，并且方向性强，可以定向地改变生物的性状。 基因工程育种的优点 与杂交育种相比： 与诱变育种相比： 能定向地改造生物的遗传性状 克服远缘杂交不亲和障碍 单击此处编辑母版文本样式 1．限制性内切核酸酶（限制酶） 二、对DNA进行剪切、连接和复制，实现重组DNA技术的基础 基因工程重要工具的发现将体外重组DNA技术变为现实 2、DNA连接酶（T4噬菌体、大肠杆菌） 3．载体：具备自主复制能力的DNA分子。 单击此处编辑母版文本样式 （1）来源: 从微生物(主要是原核生物)体内分离出来 （2）作用: 1.限制性核酸内切酶——基因的“剪刀” （3）切割部位： 磷酸二酯键 （消耗水） 切点 目的基因 5’ 3’ 5’ 3’ 注意：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子 （专一性） 原核生物容