高中生物第六章从杂交育种到基因工程6.2基因工程及其应用.pptx

杂交育种：,原理：,基因重组,方法：,优点：,使位于不一样个体上多个优良性状集中于一个个体上，即“集优”,能产生新基因型。,缺点：,育种所需时间较长,应用：,农作物育种、动物杂交育种等,杂交自交选优 自交,概念,：,第1页,二、诱变育种,原理：,基因突变,方法：,优点：,产生,新基因,和,新性状,，,能,提升变异频率,，后代变异性状能较快稳定，,加速育种进程。,缺点：,有利个体不多，须大量处理试验材料,，,工作量大,。,应用,:,太空辣椒培育,、青霉菌选育等,利用物理原因（如,x,射线，,射线、紫外线，激光等）或化学原因（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）处理生物，使生物发生基因突变。,概念：,第2页,诱变育种能够提升变异频率，在较短时间内取得更多优良变异类型，不过方向难以掌握，有利个体少。,杂交育种只能利用已经有基因进行重组，按需选择，并不能创造新基因,，这种育种方法只能在同种生物中进行。,有没有一个育种方法能够按照人类意愿直接定向改变生物，将一个生物优良性状，移植到另一个生物体？,第3页,基因工程及其应用,第4页,第5页,第6页,第7页,我 们 可 以 这 样 设 想,第8页,思索：,1,、为何能把一个生物基因“嫁接”到另一个生物上？,2,、推测这种“嫁接”怎样实现？,3,、这种嫁接对品种改良有什么意义？,第9页,1,、什么是基因工程？,2,、基因工程步骤和原理,3,、关注转基因生物和转基因食品安全性,课标要求,第10页,原理：,基因,重组,操作水平：,DNA,分子水平,操作环境：,生物体外,结 果：,定向,改造生物性状，取得人类所需要品种。,一、基因工程,目标基因,供体细胞,受体细胞,基因工程又叫做,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,地改造生物性状。,第11页,二、基因操作工具,1.基因,“,剪刀,”,限制性内切酶（限制酶）,一个限制酶只能识别一个特定核苷酸序列，并在特定切割点上将,DNA,分子切断。,专一性,第12页,基因针线：,DNA,连接酶,G,A A,T T,C,C,T T,A A,G,G,A A,T T,C,C,T T,A A,G,G,C,T T,A A,A A,T T,C,G,G,C,T T,A A,A A,T T,C,G,G,C,T T,A A,A A,T T,C,G,用同种限制酶切割,第13页,被同一个限制酶切断几个,DNA,是否含有相同黏性末端？,第14页,限制性内切酶,在生物体内有一类酶，它们能将外来,DNA,切断，即能够限制异源,DNA,侵入并使之失去活力，但对本身,DNA,却无损害。科学家还注意到，这种酶是从,DNA,分子内部切断,DNA,，所以，这种酶称做限制性内切酶。美国生物学家内森斯和史密斯因发觉了限制性内切酶而取得,1978,年度诺贝尔生理学或医学奖。,第15页,、基因针线,DNA,连接酶,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。,连接酶作用是：,第16页,第17页,3、基因运输工具,运载体,惯用运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒,标识基因，便于进行检测。,第18页,质粒习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中染色体（或拟核）以外,DNA,分子，它们在细菌中以独立于染色体或拟核之外方式存在。即使细菌细胞不含质粒，也能够正常地生活。质粒存在通常不会对寄主细胞产生不利影响，有时还会为寄主细胞提供新遗传特征。比如，有些质粒携带帮助本身从一个细胞转入另一个细胞信息；有些质粒含有对某种抗生素含有抗性基因,第19页,作为载体质粒通常含有以下特点,：,第一，能够在宿主细胞内保留并自主复制，,第二，要有一个或多个标识基因，用于筛选,。,在基因工程操作中，用肉眼无法看到载有目标基因载体是否真正进入细胞，这时，标识基因就为判别和筛选提供了标识。所谓选择标识指就是抗生素抗性基因，如抗四环素或抗氨苄青霉素基因。只要在培养基中加入四环素或氨苄青霉素就能够筛选已转化细胞。当质粒存在于细菌细胞时，细菌便取得了抗生素抗性，用来区分未转化细胞；,第三，质粒相对分子质量要小，方便于操作；,第四：含有多个限制酶识别位点，便于与外源基因连接,第20页,第一步：获取目标基因：,三、工程基本步骤,1,、直接从生物体中分离取得,2,、生物合成法,第21页,2、目标基因与运载体结合,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，在连接酶作用下连接形成重组,DNA,分子。,第22页,在连接酶作用下连接时，可能是,质粒和目标基因重组,，也可能是,质粒和质粒,结合，也可能是,目标基因和目标基因,第23页,第三步：将目标基因导入受体细胞,导入,扩增,惯用受体细胞,：,菌类和动植物细胞,第24页,4、目标基因检测和判定,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。利用是否含有标识基因,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25页,四、基因工程的应用,1,、基因工程与作物育种,第26页,生长快、肉质好转基因鱼(中国),乳汁中含有些人生长激素转基因牛(阿根廷),第27页,转黄瓜抗青枯病基因甜椒,转鱼抗寒基因番茄,第28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29页,胰岛素从猪、牛等动物胰腺中提取，,100,Kg,胰腺只能提取,4-5,g,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,100,g,胰岛素！使其价格降低了30%-50%!,第30页,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。,3、环境保护,第31页,利用基因工程培育,“,指示生物,”,能十分灵敏地反应环境污染情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还能够吸收和转化污染物,。,第32页,练习：,要使目标基因与对应载体重组，所需两种酶是（）,限制酶连接酶解旋酶还原酶,实施基因工程第一步一个方法是把所需基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一个限制性内切酶能识别分子次序，切点在和之间，这是利用了酶（）,高效性专一性,多样性催化活性易受外界影响,第33页,3,、基因工程正确操作步骤是（）使目标基因与运载体结合将目标基因导入受体细胞检测目标基因表示是否符合特定性状要求提取目标基因 ,第34页,采取基因工程方法培育抗虫棉，以下导入目标基因作法正确是（）将毒素蛋白注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白序列，注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉体细胞，在进行组织培养 将编码毒素蛋白序列，与细菌质粒重组，注射到棉子房并进入受精卵中 ,第35页,