高中生物必修二第六章第2节基因工程及其应用示范课市公开课一等奖省优质课赛课一等奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,？,细菌和人是差异非常大两种生物,经过基因重组后,细菌能够合成人体胰岛素，这说明了什么？,这可不是普通细菌，它是嫁接了人胰岛素基因工程菌，能大量合成人胰岛素,。,不一样生物DNA结构上统一性,几乎全部生物共用一套遗传密码,第1页,定向,改造基因构想,能否让细菌“吐出”蚕丝？,构想,第2节 基因工程及其应用,家蚕能够吐出蚕丝为人类利用,第2页,又称,基因拼接技术,或,DNA重组 技术。,通俗说，就是按照人们意愿，把,一个生物,某种基因提取出来，加以,修饰改造,，然后放到,另一个生物,细胞里，,定向,改造生物遗传性状。,原理,：基因重组,操作水平：,DNA分子水平,结 果：定向地改造生物遗传性状，取得人类所需要品种。,一、基因工程原理：,(一)概念：,第3页,(二)基因工程工具,1、基因剪刀限制性核酸内切酶(限制酶),（1）作用：,切割DNA分子,（2）特征：,第4页,限制性核酸内切酶（简称限制酶）,大肠杆菌一个,Eco,RI限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。,限制酶,第5页,限制酶,第6页,黏性末端,被限制酶切开DNA两条单链切口，带有几个伸出核苷酸，他们之间恰好互补配对，这么切口叫黏性末端。,第7页,(二)基因工程工具,1、基因剪刀限制性核酸内切酶(限制酶),（1）作用：,一个限制性内切酶只能识别一个特定核 苷酸序列，,形成,黏性末端,。,切割DNA分子,（2）特征：,只能在特定切点切割，,第8页,限制性内切酶,识别特定,碱基序列,第9页,(1)功效：,2、基因针线DNA连接酶,DNA被限制酶切断后有两个反向互补“黏性末端”。被同一个限制酶切断几个DNA含有相同黏性末端，能够经过互补进行配对。,第10页,基因针线DNA连接酶,连接酶作用（功效）是：,将互补配正确两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整DNA分子。,所连接化学键是磷酸二酯键。,连接“梯子”断口“扶手”而非“梯子”中间“踏板”。,第11页,2、基因针线DNA连接酶,(1)功效：,两条DNA末端之间缝隙“缝合”起来。,(2)连接部位：,将两个DNA分子“磷酸脱氧核糖”连接起来。,所连接化学键是磷酸二酯键。,第12页,3、基因运载体,目基因,（1）、,条,件：,A、能够,在宿主细胞中,复制,并,稳定地,保留,B、含有,多个限制酶切点，方便与,外源基因,连接,C、含有,标识基因,，便于进行筛选,第13页,动植物病毒,噬菌体（,细菌病毒）,动物病毒,植物病毒,（3）当前惯用两类运载体,质粒,(,最惯用运载体,),很小、环状、能自我复制,细菌及酵母菌染拟核或细胞核外DNA,常有抗药基因,（2）作用：,3、基因运载体,将外源基因（目基因）送到受体细胞中去,第14页,从细胞中分离出DNA,从大肠杆菌中提取质粒,限制 酶,提取目基因,限制酶,目基因与运载体结合,DNA连 接酶,目基因导入受体细胞,目标基因表示与检测,（三）基因工程基本操作步骤,第15页,1、提取目基因,（三）基因操作基本步骤,目标基因,是人们所,需要转移,或,改造,基因。,如苏云金芽孢杆菌,抗虫基因,，还有植物,抗病（抗病毒、抗细菌）基因,、种子,贮藏蛋白基因,，以及人,胰岛素基因,、,干扰素基因,等。,第16页,2、目基因与运载体结合,用与提取目标基因相同限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目标基因插入切口处，让目标基因黏性末端与切口上黏性末端互补配对后，在DNA连接酶作用下连接形成重组DNA分子。,目标基因与运载体结合过程，实际上是,不一样起源基因重组过程,。,第17页,3、将目基因导入受体细胞,导入,扩增,惯用受体细胞：菌类和动植物细胞,第18页,4、目标基因检测与判定,大量受体细胞接收不多目标基因。处理受体细胞中真正摄入了目标基因极少，必须将它从中检测出来。,将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目标基因表示产物。淘汰无表示产物菌落，保留有表示产物深入培养、研究。,无表示产物,无表示产物,有表示产物,无表示产物,第19页,二、基因工程应用：,1、基因工程与作物育种,农业上,取得高产、稳产和含有优良品质农作物,培养含有各种抗逆性作物新品种,如：“向日葵豆”,如：转基因抗虫棉,第20页,基因工程在农业上应用,培育抗逆性品种,将细菌,抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温,等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物特征。如转基因抗虫棉。,抗虫基因作物意义：,降低农药用量，降低了生产成本，降低了农药对环境污染。,第21页,转黄瓜抗青枯病基因甜椒,转鱼抗寒基因番茄,转黄瓜抗青枯病基因马铃薯,不会引发过敏转基因大豆,第22页,转基因龙胆花色奇异,转基因蓝猪耳改变花色,转基因牵牛花改变了花色,第23页,蓝色妖姬,第24页,转基因马铃薯,转基因烟草,第25页,年，中国转基因棉花到达150万公顷，已经占到棉花产量13.,我国大豆食用油近七成是“转基因”产品,与杂交育种、诱变育种相比较，基因工程育种优点有哪些？,目性强、克服远源杂交不亲和性、育种周期短,第26页,二、基因工程应用：,1、基因工程与作物育种,农业上,取得高产、稳产和含有优良品质农作物,培养含有各种抗逆性作物新品种,如：“向日葵豆”,如：转基因抗虫棉,畜牧养殖业上,培养含有各种优良品质转基因动物,第27页,基因工程在畜牧业应用,繁殖含有,抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量皮毛,等优良品质转基因动物（如奶牛）。,该过程主要步骤是,重组DNA,转移到,动物受精卵,中。,将人生长激素基因和牛生长素基因分别注射到小白鼠受精卵中，得到“超级小鼠”。,第28页,全身散发绿色荧光转基因鱼,乳汁中分泌人凝血因子转基因山羊,超凡嗅觉能力转基因鼠,第29页,二、基因工程应用：,1、基因工程与作物育种,2、基因工程与药品研制,第30页,2、基因工程与药品研制,我国生产部分基因工程疫苗和药品,许多药品生产是从生物组织中提取。受材料起源限制产量有限，其价格往往十分昂贵,。,微生物生长快速，轻易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成对应药品成份基因导入微生物细胞内，让它们产生对应药品，不但能处理产量问题，还能大大降低生产成本。,第31页,临床常见,生长激素，干扰素和乙肝疫苗等,药品都能够用基因工程来大规模生产,1987年开始上市干扰素,生产胰岛素历史？,第32页,胰岛素从猪、牛等动物胰腺中提取，,100Kg,胰腺只能提取,4-5g,胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。,将合成胰岛素基因导入大肠杆菌，每,L,培养液就能产生,100g,胰岛素！使其价格降低了30%-50%!,第33页,干扰素是病毒侵入细胞后产生一个糖蛋白。,干扰素几乎能抵抗全部病毒引发感染，是一个抗病毒特效药。,另外干扰素对治疗一些癌症和白血病也有一定疗效。,传统干扰素生产方法是从人血液中白细胞内提取，,每300L血液只能提取出1mg干扰素。19801982年，科学家用基因工程方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内取得了干扰素，,是传统生产量12万倍,。1987年上述干扰素大量投放市场。,基因工程药品,干扰素,第34页,治疗侏儒症唯一方法，是向人体注射生长激素。而生长激素取得很困难。以前，要取得生长激素，需解剖尸体，从大脑底部摘取垂体，并从中提取生长激素。,现可利用基因工程方法，将人生长激素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。人们,从 450 L大肠杆菌培养液中提取生长激素，相当于6万具尸体全部产量。,基因工程药品 生长激素,第35页,二、基因工程应用：,1、基因工程与作物育种,2、基因工程与药品研制,如胰岛素、干扰素、乙肝疫苗,高效率、高质量、低成本,3、基因工程与环境保护,如：利用转基因细菌降解有毒有害化合物，吸收环境中重金属，分解泄露石油，处理工业废水等。,第36页,3、环境保护,基因工程做成“超级细菌”能吞食和分解各种污染环境物质。,通常一个细菌只能分解石油中一个烃类，用基因工程培育成功“超级细菌”却能分解石油中各种烃类化合物。有还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。,第37页,三、转基因生物和转基因食品安全性：,第38页,1998年英国研究人员普斯陶伊经过新闻媒体向人展示了他研究结果：试验鼠在食用转基因土豆十天后，其肾、脾和消化道都出现了不一样程度损伤。你们怎样对待转基因生物和转基因食品安全性呢？,三、转基因生物和转基因食品安全性：,第39页,1、转基因生物可能对人体健康产生不利影响，严重能够致癌和其它疾病。,2、转基因生物可能对环境质量、生态系统或生态系统稳定性产生不利影响。,3、基因武器可能给人类带来毁灭性危险。,三、转基因生物和转基因食品安全性：,不安全观点：,第40页,4、可能使疾病散播跨越物种障碍；,5、可能损害农作物生物多样性；,6、认为创造新物种，可能干扰生态系统稳定性；,7、可能产生新毒素和新过敏源。,第41页,当人类拥有了只有大自然才拥有改造生物、创造生物能力时，我们是否感到很坦然呢？,第42页,怪物 1,第43页,怪物 2,第44页,安全观点：,1、转基因食品与非转基因食品组成是一样；,2、降低农药使用、降低环境污染；,3、节约生产成本，降低粮食售价；,4、增加食品营养、提升食品产量等。,第45页,第46页,练习P106,基础题,1.基因工程操作通常包含以下4步：,（1）取得目标基因（外源基因）；,（2）目标基因与运载体结合，形成重组DNA分子；（3）将重组DNA分子导入受体细胞；（4）目标基因检测与表示。,3.惯用运载体有质粒、噬菌体、农杆菌、动植物病毒等。,第47页,拓展题,1.提醒：这是因为在基因水平上，,人和细菌遗传机制是一致。细菌和人遗传物质都是DNA，都使用同一套遗传密码子，都遵照中心法则,。所以，经过基因重组，细菌能够合成人体一些蛋白质。,2.提醒：比如，能够向客户说明农场具备对应安全检测设施和办法，已经领取了农业转基因生物安全证书，产品中所含有成份都是自然界天然存在物质，产品经过试用表明对人体无害等。,3.提醒：比如，“转基因土豆肝炎患者希望！”,第48页,自我检测答案和提醒P108,一、概念检测,连线题,1B，2C，3E，4D，5F，6A。,判断题,1.。,2.。,3.。,4.。,第49页,二、知识迁移,提醒：此题是一道开放性题目，答案从略。,三、技能应用,提醒：这是一幅含有讽刺意味卡通图。画面中两位研究人员在培养室中面对人工栽培人形大头菜，说道：“看来我们把太多人基因转移到大头菜里了。”暗示他们已能够利用基因工程技术随心所欲地把人基因转入蔬菜中生产出“人形”大头菜。,本题属于开放型题目，手法夸大，教师应启发学生充分发挥想像力，利用本章所学知识对此作出评价，而且认识到理智地利用科学技术结果必要性。,第50页,四、思维拓展,提醒：很多生物基因组当前并不清楚，所以，寻找目标基因仍是十分艰巨工作。另外，基因提取、分离和转移需要昂贵仪器设备。,而杂交育种和诱变育种作为常规育种方法，操作简便易行，是基因工程技术所不能取代。,第51页,几个常见育种方法比较,育种,方法,杂交,育种,单倍体,育种,多倍体,育种,诱变,育种,基因工,程育种,基本,原理,方法,优点,缺点,实例,杂交自交选优,基因重组,不一样个体优良性状可集中到同一个个体上,育种时间长，需及时发觉优良性状,杂交水稻,中国荷斯坦牛,花药离体培养、秋水仙素诱导加倍,染色体,变异,显著缩短育种年限，后代普通都为纯种,技术复杂，成本高,普通小麦花药离体培养,秋水仙素处理萌发种子、幼苗,染色体,变异,植物茎杆粗壮，果实、种子大，营养高,发育延迟，坚固率低,无籽西瓜,物理或化学方法处理动植物,、微生物,基因突变,提升变异频率，大幅度改良一些性状，加速育种进程,有利变异少，需要处理大量试验材料，含有不确定性,青霉菌高产菌株培育,黑农五号大豆,基因重组,将一个生物特定基因转移到另一个生物体内,染色体变异,定向地,改造生物遗传性状,可能引发生态危机，技术难度大,转基因抗虫棉,第52页,