生物必修2：基因工程及其应用 优秀课件

新课导入
抗虫棉
正常棉花
第2节 基因工程及其应用
一、基因工程的原理 二、基因工程的应用 三、转基因生物及食品的安全性
教学目标
知识目标
1.能说基因工程的主要步骤。 2.能说出基因工程应用的优势、应用方 面和现状。 3.了解转基因生物和食品的安全性。
能力目标
1. 通过动手实践,了解基因工程的主 要步骤。 2. 通过学习,能够了解基因工程应用 现状,并预测发展。 3. 通过讨论,对转基因生物和食品持 理性态度。
DNA
合 成 仪
ห้องสมุดไป่ตู้
2.目的基因与运载体结合
用特定的限制酶切割质粒，然后将目的基因 插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的 黏性末端互补配对后，在连接酶的作用下连接形 成重组DNA分子。
细菌的质粒 切割 DNA 目的基因 粘性末端
供体细胞的DNA (同种限制性 切割 内切酶) DNA 目的 基因 （目的基因 的提取以及 其与运载体 的结合）
情感态度与价值观
1.了解基因工程，认识基因工程技术的 优势，同时理性对待基因工程技术及产物。 2.培养科学、严谨、为人类谋福利的主 体科学思想。
教学重难点
重点
1.基因工程的主要步骤。 2.基因工程的应用。 3.转基因生物和食品的安全性。
难点
基因工程经历的四个步骤。
一.基因工程的原理
基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组 技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一 种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造， 然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生 物的遗传性状。
动画：
实
例
人们通过基因工程培育一种抗虫棉，它可以 产生毒素，杀死害虫。毒素是蛋白质，表达它的 基因是从苏云金芽孢杆菌中提取出来，放入棉的 细胞中，与棉细胞中的DNA结合起来，在棉中表 达并发挥作用。
苏云金杆菌 质粒 棉花 棉花细胞 毒蛋白基因
抗 虫 棉 的 构 建
质粒构建 农杆菌 侵染转移
转基因棉花
DNA连接酶
重组DNA
DNA
提供质 粒细菌
质 粒
供体 细胞
同种限制酶 重组DNA （重组质粒）
DNA 连接酶
3.将目的基因导入受体细胞
重 组
DNA
4.目的基因的检测和表达
(1)检测的意义：鉴别目的基因是否真正导 入受体细胞。 (2)检测方法：大肠杆菌质粒具有抗青霉素 基因（标记基因），只要检测受体细胞具有抗青 霉素的能力，就说明导入了目的基因。 (3)目的基因的表达：受体细胞表现出特定 性状，说明目的基因导入和完成表达过程。
二.基因工程的应用
1.基因工程与作物育种
运用基因工程技术，不但可以培养优质、 高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可 以培养出具有特殊用途的动、植物。
噬 菌 体 λ 的 抑 制 子
大肠杆菌
(二)基因工程的步骤 四个基本步骤：
提取目的基因 目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测和表达
1.提取目的基因
可应用的目的基因主 从细胞中取出DNA 要有：苏云金芽孢杆菌抗 虫基因、植物的抗病（抗 病毒、抗细菌）基因、种 用限制性内切酶切断DNA 子的贮藏蛋白的基因、人 的胰岛素基因、干扰素基 获得目的基因 因等。
DNA
序 列 自 动 测 序 仪
DNA 测 序 仪 显 示 的 碱 基 排 列 顺 序
获得目的基因的两种途径
直接取自 （鸟枪法） 供体细胞 人工合成 两条途径 信使RNA 逆转 录合 成 目的基因 推 测 目的基因
供体DNA 限制酶 DNA片段 扩增筛选
两种方案
目的基因
肽链氨基酸序列 信使RNA序列 基因DNA序列
多细胞生物的检测
将每个受体细胞单独培养并诱导发育成完整个 体，检测这些个体是否摄入目的基因，摄入的基因 是否表达（是否表现出相应的性状）。淘汰无变化 的个体，保留有相应变化的个体进一步培养、研究。 例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒 症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。 如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到 表达。
大肠杆菌
噬菌体λ
当噬菌体感染宿主细胞后, 双链DNA分子通过 cos而成环状。在感染早期, 环状DNA 分子进行转 录.在此期间, 噬菌体有两条复制途径可供选择: (1)裂解生长。环状DNA 分子在宿主细胞里复 制若干次, 合成了大量的噬菌体基因产物, 形成子 代噬菌体颗粒。 (2)溶源性生长,噬菌体DNA 整合进宿主菌的基 因组。
（一）基因操作的工具 1.基因的“剪刀 ”
指的是限制性内切酶。是在生物体(主要是微 生物)内的一种酶，能将外来的DNA切断，由于这 种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性 内切酶。 特点：专一性。 即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序 列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。
实 例
如下图所示，大肠杆菌中的内切酶a可 以准确的在G和A之间将基因片段切开。
a
重播
DNA被限制酶切断后，两条单链的切口各有几 个伸出的核苷酸，它们正好互补配对，这样的切 口称“黏性末端”。被同一种限制酶切断的几个 DNA具有相同的黏性末端，能够通过碱基互补配对 原则进行配对。
2.DNA连接酶
在基因工程中起到“针线”的作用，可以将 DNA片断的粘性末端之间的缝隙“缝合”起来，使 之重新组合为完整的DNA分子。
质
粒
存在：存在于细菌及酵母菌的染色体以外。 特性：是很小的环状DNA分子，在细胞染色 体外能够自我复制。 大肠杆菌质粒是大肠杆菌中发现的染色体外 的遗传因子, 它是闭合环状的双链DNA分子。应 用的最广泛的质粒载体是pbr322, 它属松弛型质 粒,有抗氨苄青霉素和抗四环素两个抗性基因可 作为标记基因, 有许多种常用的限制酶的切点。 它全长4352个核苷酸, 排列顺序已全部测定。
连接酶的缝合作用
3.基因的运载工具-运载体
作为运载体的条件：
(1)有某种限制酶的一个切点, 最好是有许 多种限制酶的切点, 而且每种酶的切点只有一 个; (2)外源DNA插入后不影响载体在受体细胞 中进行自我复制, 载体应对受体细胞无害, 以 及载体能接纳尽可能大的外源DNA片段;
(3)有利于选择的标记基因, 可以很方便地 知道外源DNA已经插入,以及把接受了载体的受体 细胞选出; (4)具有促进外源DNA表达的调控区。 常用的运载体主要有两类： (1)噬菌体或某些动植物病毒 (2)细菌细胞质的质粒