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1、第二节第二节 基因工程及其应用基因工程及其应用原理?原理?水平水平? ?又叫基因拼接技术或又叫基因拼接技术或DNA重组技术。重组技术。一种生物的某种基因提出,修饰改造,一种生物的某种基因提出,修饰改造,放到另一种生物的细胞里,放到另一种生物的细胞里,定向地改定向地改造生物的遗传性状。造生物的遗传性状。基因基因重组重组目的?目的?对象?对象?DNADNA分子水平分子水平基因基因定向地改造生物的遗传性状定向地改造生物的遗传性状二基因操作工具二基因操作工具主要在原核生物中主要在原核生物中分布:EcoRIEcoRI:大肠杆菌的一种限制酶。能识别大肠杆菌的一种限制酶。能识别GAATTCGAATTC序列,
2、并在序列,并在GG和和A A之间切开。之间切开。CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 练习使用练习使用EcoRI EcoRI 剪切目的基因剪切目的基因CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 目的基因目的基因黏性末端黏性末端讨论:要想从讨论:要想从DNADNA上切下目的基因,应切几个切口?产上切下目的基因,应切几个切口?产生几个黏性末端?生几个黏性末端?2 2个切口个切口4 4个黏性末端个黏性末端磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸
3、二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键DNADNA连接酶连接两个连接酶连接两个DNADNA片段上的磷酸二酯键片段上的磷酸二酯键甲片段甲片段CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT 乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG 形成重组形成重组DNADNA分子分子GGCATCTTAAAATTCCGTAG 碱基互补配对形成氢键碱基互补配对形成氢键1.1.能在宿主细胞中复制并稳定保存能在宿主细胞中复制并稳定保存2.2.具多个限制酶切点具多个限制酶切点-能与能与目的基因连接目的基因连接3.3.对宿主细胞无害对宿主细胞无害 4.4.具有标记基因具有标记基因检测目的基因是
4、否导入到受检测目的基因是否导入到受体细胞体细胞 作为运载体必须具备哪些条件?作为运载体必须具备哪些条件?三基因工程的操作步骤三基因工程的操作步骤1 1提取目的基因提取目的基因2 2目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合3 3将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞4 4目的基因的检测目的基因的检测与鉴定与鉴定用同一种限制酶切割:用同一种限制酶切割:获得相同的粘性末端获得相同的粘性末端DNADNA连接酶连接形成重连接酶连接形成重组组DNADNA分子分子目的基因成功表达:目的基因成功表达:产生相应的蛋白质或产生相应的蛋白质或表达相应的形状表达相应的形状利用标记基因对受体利用标记基因对受体细胞
5、进行筛选细胞进行筛选1 1、基因工程与作物育种、基因工程与作物育种四基因工程的应用四基因工程的应用2 2、基因工程与药物研制、基因工程与药物研制3 3、环境保护、环境保护: :基因工程做成的基因工程做成的“超级细菌超级细菌”能吞食和分解多种污染环境能吞食和分解多种污染环境的物质。的物质。环境监测:环境监测:基因工程做成的基因工程做成的DNADNA探针能够十分灵敏地检探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。测环境中的病毒、细菌等污染。优点:目的性强,育种周期短,克服远缘杂优点:目的性强,育种周期短,克服远缘杂交不亲和的障碍交不亲和的障碍原理:基因重组原理:基因重组2 2下列有关基因工程技
6、术的叙述,正确的是下列有关基因工程技术的叙述,正确的是 A A重组重组DNADNA技术所用的工具酶是限制酶、技术所用的工具酶是限制酶、DNADNA连连接酶和运载体接酶和运载体B B所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列酸序列C C选用细菌作为重组质粒的受体细胞时因为细选用细菌作为重组质粒的受体细胞时因为细菌繁殖快菌繁殖快D D只要目的基因进入了受体细胞就能实现成功只要目的基因进入了受体细胞就能实现成功表达表达C C【例例1 1】 如图为如图为DNADNA分子在不同酶的作用下所发生的分子在不同酶的作用下所发生的变化,图中依次表示限制性核酸内切酶、变化,
7、图中依次表示限制性核酸内切酶、DNADNA聚合酶、聚合酶、DNADNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是连接酶、解旋酶作用的正确顺序是 ( () )。A A B B C C D DC C 规律总结 几种酶的比较 种类种类项目项目限制酶限制酶DNADNA连连接酶接酶DNADNA聚合酶聚合酶解旋酶解旋酶作用底物作用底物作用部位作用部位作用特点作用特点作用结果作用结果DNADNA分子分子DNADNA片段片段脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNADNA分子分子磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键氢键氢键切割特定部切割特定部位的两个核位的两个核苷酸之间的苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键断开断开连接
8、双链连接双链DNADNA片段片段两两个核苷酸之个核苷酸之间的磷酸二间的磷酸二酯键酯键只能将单个只能将单个脱氧核苷酸脱氧核苷酸添加到脱氧添加到脱氧核苷酸链上核苷酸链上将将DNADNA两条链之两条链之间的氢键间的氢键打开打开形成黏性形成黏性末端末端形成重组形成重组DNADNA分子分子形成新的形成新的DNADNA分子分子形成单链形成单链DNADNA分子分子3 3、环境保护:、环境保护: “超级细菌超级细菌”自然环境中有一类叫做假单胞杆菌的细菌能分解自然环境中有一类叫做假单胞杆菌的细菌能分解石油,但是每一种假单胞杆菌只能分解石油中的一石油,但是每一种假单胞杆菌只能分解石油中的一种烃类。种烃类。1975
9、1975年,科学家用基因工程的方法,把能年,科学家用基因工程的方法,把能分解三种烃类的基因都转移到能分解另一种烃类的分解三种烃类的基因都转移到能分解另一种烃类的假单胞杆菌中,创造出了能同时分解四种烃类的假单胞杆菌中,创造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌超级细菌”,可以高效分解泄漏的石油。,可以高效分解泄漏的石油。 安全吗安全吗?!三、转基因生物、食品的安全性三、转基因生物、食品的安全性有利:有利:不利:对人有害的超级细菌、病毒不利:对人有害的超级细菌、病毒1 1下列有关基因工程的叙述,正确的是下列有关基因工程的叙述,正确的是 A A限制酶只用于提取目的基因限制酶只用于提取目的基因B B细菌体
10、内的环状的细菌体内的环状的DNADNA均可作运载体均可作运载体C CDNADNA连接酶可用于目的基因与运载体的连接连接酶可用于目的基因与运载体的连接D D重组重组DNADNA分子一旦进入受体细胞,基因工程则分子一旦进入受体细胞,基因工程则完成完成C C转入荧光素酶蛋白转入荧光素酶蛋白基因的发荧光烟草基因的发荧光烟草世界上的花颜色众多,可仔细想来,蓝色的并不多见,这是因为花瓣里的花青素不容易形成蓝色物质。但的确存在蓝色的玫瑰,在荷兰,科学家运用基因技术,将蓝色的基因转入玫瑰当中,培育成一种新的玫瑰品种,并命名为“第一夫人”,从而使玫瑰王国里有了蓝色的成员。由于技术含量高,加上栽培困难,所以产量很
11、少,因此价格不菲。目前国内见到的绝大多数蓝色玫瑰都是采用染色的方式制作,很少能见到真正的蓝色妖姬。 DNADNA连接酶连接两个连接酶连接两个DNADNA片段上的磷酸二酯键片段上的磷酸二酯键甲片段甲片段CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT 乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG 形成重组形成重组DNADNA分子分子GGCATCTTAAAATTCCGTAG 碱基互补配对形成氢键碱基互补配对形成氢键 规律总结 几种酶的比较 种类种类项目项目限制酶限制酶DNADNA连连接酶接酶DNADNA聚合酶聚合酶解旋酶解旋酶作用底物作用底物作用部位作用部位作用特点作用
12、特点作用结果作用结果DNADNA分子分子DNADNA片段片段脱氧核苷酸脱氧核苷酸DNADNA分子分子磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键氢键氢键切割特定部切割特定部位的两个核位的两个核苷酸之间的苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键断开断开连接双链连接双链DNADNA片段片段两两个核苷酸之个核苷酸之间的磷酸二间的磷酸二酯键酯键只能将单个只能将单个脱氧核苷酸脱氧核苷酸添加到脱氧添加到脱氧核苷酸链上核苷酸链上将将DNADNA两条链之两条链之间的氢键间的氢键打开打开形成黏性形成黏性末端末端形成重组形成重组DNADNA分子分子形成新的形成新的DNADNA分子分子形成单链形成单链DNADNA分子分子三、转基因生物、食品的安全性三、转基因生物、食品的安全性有利:有利:不利:对人有害的超级细菌、病毒不利:对人有害的超级细菌、病毒转入荧光素酶蛋白转入荧光素酶蛋白基因的发荧光烟草基因的发荧光烟草世界上的花颜色众多,可仔细想来,蓝色的并不多见,这是因为花瓣里的花青素不容易形成蓝色物质。但的确存在蓝色的玫瑰,在荷兰,科学家运用基因技术,将蓝色的基因转入玫瑰当中,培育成一种新的玫瑰品种,并命名为“第一夫人”,从而使玫瑰王国里有了蓝色的成员。由于技术含量高,加上栽培困难,所以产量很少,因此价格不菲。目前国内见到的绝大多数蓝色玫瑰都是采用染色的方式制作,很少能见到真正的蓝色妖姬。
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