高中生物 第一單元第一節(jié) 基因工程的原理課件 中圖版選修3

第一節(jié) 基因工程的原理普通玫瑰藍(lán)色妖姬思考：藍(lán)色妖姬如何培育的？ “藍(lán)色妖姬”最早來(lái)自荷蘭是一種加工花卉。它是用一種對(duì)人體無(wú)害的染色劑和助染劑調(diào)合成著色劑，等白玫瑰（或白月季）快到花期時(shí)，開(kāi)始用染料澆灌花卉，讓花像吸水一樣，將色劑吸入進(jìn)行染色。 據(jù)花卉專(zhuān)家介紹，目前世界上極少有自然生長(zhǎng)的藍(lán)色玫瑰花，現(xiàn)在市場(chǎng)上出售的“藍(lán)色妖姬”都是人工染色后的產(chǎn)物。比較正規(guī)的“藍(lán)色妖姬”是在花卉的成長(zhǎng)期開(kāi)始染色，顏色能均勻地附著在花瓣上，看上去比較自然；部分商販直接將普通的白玫瑰花采摘后染成藍(lán)色，顏色不自然，也容易掉色。 2008年11月1日閉幕的東京國(guó)際花卉博覽會(huì)上，全球首批真正的藍(lán)玫瑰首次在公眾面前亮相。這種藍(lán)玫瑰是轉(zhuǎn)基因玫瑰，被植入三色紫羅蘭所含一種能刺激藍(lán)色素產(chǎn)生的基因，花瓣因而自然呈現(xiàn)藍(lán)色。一、基因工程所需的工具 限制性?xún)?nèi)切酶 1.來(lái)源： 大腸桿菌等微生物 2.特點(diǎn)： 識(shí)別特異的脫氧核苷酸序列，并在特定的位點(diǎn)切割磷酸二酯鍵。 3.結(jié)果： 產(chǎn)生包含粘性末端的DNA片段一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切割點(diǎn)上將在特定的切割點(diǎn)上將DNA DNA 分子切斷。目前已發(fā)現(xiàn)的限分子切斷。目前已發(fā)現(xiàn)的限制酶有制酶有200200多種。多種。限制性?xún)?nèi)切酶作用過(guò)程DNA連接酶 1. 1.連接酶的作用：將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來(lái)，使之成為一個(gè)完整的性末端連接起來(lái)，使之成為一個(gè)完整的DNADNA分子。分子。 2.2.連接的部位連接的部位：磷酸二酯鍵，不是氫鍵。：磷酸二酯鍵，不是氫鍵。DNA連接酶的作用過(guò)程DNA連接酶的作用過(guò)程返回二、基因工程 概念： 按照人們的意愿，將一種生物的基因在體外剪切，并與特殊的運(yùn)載工具進(jìn)行重新組合，然后轉(zhuǎn)入另一種生物的體內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)增，并使之表達(dá)產(chǎn)生所需蛋白質(zhì)的技術(shù)。 意義： 能夠打破生物種屬的界限，在分子水平上定向改造生物的遺傳特性。 二、基因工程的操作程序 目的基因的獲得 重組載體的構(gòu)建 重組載體的轉(zhuǎn)化和篩選 目的基因的表達(dá)和鑒定 獲取目的基因的方法用限制酶切用限制酶切斷成許多片段斷成許多片段直接分離法 鳥(niǎo)槍法用限制酶將完整的DNA隨機(jī)切成許多片段，然后用某種檢測(cè)方法挑選出所需要的基因。如用“核酸探針?lè)ā?，核酸探針是用放射性同位素?biāo)記的DNA單鏈，具有非常特異的脫氧核苷酸序列，能與DNA互補(bǔ)鏈結(jié)合。人工合成法反轉(zhuǎn)錄法和化學(xué)合成法反轉(zhuǎn)錄法 ： mRNA單鏈DNA雙鏈DNA（目的基因）化學(xué)合成法： 氨基酸序列基因序列合成目的基因 返回運(yùn)載工具載體 條件：能在受體細(xì)胞中復(fù)制 具適宜的限制酶切割位點(diǎn)，供外源DNA片段插入 具有標(biāo)記基因，便于選擇含有載體的細(xì)胞 對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害 類(lèi)型 質(zhì)粒、噬菌體或其它一些病毒，最常用的是質(zhì)粒 返回 用與提取目的基因相同的限用與提取目的基因相同的限制酶切割質(zhì)粒使之出現(xiàn)一個(gè)制酶切割質(zhì)粒使之出現(xiàn)一個(gè)切口，將目的基因插入切口切口，將目的基因插入切口處，讓目的基因的黏性末端處，讓目的基因的黏性末端與切口上的黏性末端互補(bǔ)配與切口上的黏性末端互補(bǔ)配對(duì)后，在對(duì)后，在DNADNA連接酶的作用下連接酶的作用下連接形成連接形成重組重組DNADNA分子分子。重組載體的構(gòu)建目的基因與質(zhì)粒的連接返回重組載體的轉(zhuǎn)化和篩選 轉(zhuǎn)化方法： 基因槍法、顯微注射法和花粉管通道法。 受體是動(dòng)物細(xì)胞時(shí)最常用的是顯微注射法，是植物細(xì)胞時(shí)常用基因槍法。 篩選： 利用載體上的標(biāo)記基因，借助選擇培養(yǎng)基進(jìn)行篩選。有表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物( (導(dǎo)入）導(dǎo)入）無(wú)表達(dá)產(chǎn)物無(wú)表達(dá)產(chǎn)物（未導(dǎo)入）（未導(dǎo)入）返回目的基因的表達(dá)和鑒定 基因工程成功的標(biāo)志： 目的基因表達(dá)，進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的性狀。 鑒定： 檢測(cè)轉(zhuǎn)化的生物有沒(méi)有顯示出目的基因控制的性狀。例：用轉(zhuǎn)基因棉鈴飼喂棉例：用轉(zhuǎn)基因棉鈴飼喂棉鈴蟲(chóng)，如蟲(chóng)吃后不出現(xiàn)中毒癥鈴蟲(chóng)，如蟲(chóng)吃后不出現(xiàn)中毒癥狀，說(shuō)明目的基因未表達(dá)；如狀，說(shuō)明目的基因未表達(dá)；如蟲(chóng)吃后中毒死亡，則說(shuō)明目的蟲(chóng)吃后中毒死亡，則說(shuō)明目的基因表達(dá)。基因表達(dá)。返回探究活動(dòng)：嘗試DNA的提取與鑒定 實(shí)驗(yàn)原理： DAN不溶于酒精溶液，但細(xì)胞中的許多其他物質(zhì)可以溶于酒精溶液。利用這一原理，可以提取出含雜質(zhì)較少的DNA。 DNA遇二苯胺（沸水浴）會(huì)被染成藍(lán)色，因此，二苯胺可以作為鑒定DNA的試劑。 實(shí)驗(yàn)程序： 材料準(zhǔn)備(新鮮菠菜和體積分?jǐn)?shù)為95%的酒精溶液，冷凍處理)研磨（冰上操作）過(guò)濾離心加冷酒精鑒定（沸水浴）課堂反饋1.某科學(xué)家從細(xì)菌中分離出耐高溫淀粉酶（Amy）基因a,通過(guò)基因工程的方法，將a轉(zhuǎn)到馬鈴薯植株中，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)Amy在成熟塊莖細(xì)胞中存在。這一過(guò)程涉及 （ ）A.目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞后，可隨著馬鈴薯的DNA分子的復(fù)制而復(fù)制，傳給子代細(xì)胞B.基因a導(dǎo)入成功后，將抑制細(xì)胞原有的新陳代謝，開(kāi)辟新的代謝途徑C.細(xì)菌的DNA分子較小，可直接作為目的基因，導(dǎo)入受體中不需要整合到馬鈴薯的DNA分子中D.目的基因來(lái)自細(xì)菌，可以不需要運(yùn)載體直接導(dǎo)入受體細(xì)胞A2.在基因工程中用來(lái)修飾改造基因的工具是 （ ）A.限制酶和DNA連接酶 B.限制酶和DNA水解酶C.限制酶和RNA聚合酶 D.DNA連接酶和RNA聚合酶 3.下列哪項(xiàng)敘述不是運(yùn)載體必須具備的條件 （ ）A.具有某些標(biāo)記基因 B.決定宿主細(xì)胞的生存C.能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制 D.有多個(gè)限制酶切點(diǎn)BA