人教版高中生物必修二第六章第2节《基因工程及其应用》 课件 (共50张PPT)
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质粒是染色体外能够进行自主复制的遗传单 位，包括真核生物的细胞器和细菌细胞中核区 外的DNA分子。现在习惯上用来专指细菌、酵 母菌和放线菌等生物中核以外的DNA分子。
质粒是基因工程最常用的运载体。
绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子。 有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多 个。
复制原点
标记基因
③ ④
②限制酶截取 DNA片断
③分离大肠杆 菌中的质粒
⑤ ⑥
④ DNA重组
⑤用重组质粒 转化大肠杆菌
⑥培养大肠杆菌 克隆大量基因
基因工程的原理
1
2
基因工程的操作工具
1.基因的剪刀 ——限制酶
2.基因的针线 ——ＤＮＡ连接酶
3.基因的运输工具 ——运载体
基因工程的操作步骤
1.目的基因的提取 2.目的基因与运载体结合 3.目的基因导入受体细胞 4.目的基因的检测与表具
• 3.基因的针线——DNA连接酶
磷酸二酯键
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝 合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来， 这样一个重组的DNA分子就形成了。
思考1：如何提取基因？ 利用限制酶
思考2：限制酶是如何起作用的？识别并剪切特
定脱氧核苷酸序列
思考3：如何将目的基因导入受体细胞？与运
思考1：如何提取基因？ 利用限制酶
思考2：限制酶是如何起作用的？
• 基因的剪刀——限制性核酸内切酶（简称限制 酶）
回文序列
大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶EcoRI能 识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。
基因操作的工具
• 1.基因的剪刀——限制性核酸内切酶（简称限 制酶）
特点：专一性。
思考1：如何提取基因？ 利用限制酶
思考2：限制酶是如何起作用的？识别并剪切特
定脱氧核苷酸序列
思考3：如何将目的基因导入受体细胞？
基因操作的工具
2.导入过程需要运输工具——运载体。
• 基因的运载工具——运载体：
常用的运载体主要有两类： 1）细菌细胞质的质粒 2）噬菌体或某些动植物病毒
• 质粒：
载体结合
思考4：如何让目的基因与运载体结合？利用
DNA连接酶
思考5：如何检测目的基因是否导入？
检测标记基因
基因操作的基本步骤
• 四个基本步骤：
1）提取目的基因 2）目的基因与运载体结合 3）将目的基因导入受体细胞 4）目的基因的检测和表达
？如何让大肠杆菌生产人胰岛素？
①从细胞中分 离出DNA
① ②
苏云金芽孢杆菌
普通棉花(无抗虫特性)
提取
与运载体DNA拼接
抗虫基因
棉花细胞(含抗虫基因)
导入
棉花植株(有抗虫特性)
2、基因工程与药物研制
我国生产的部分基因 工程疫苗和药物
胰岛素从猪、牛等动物的胰 腺中提取，100Kg胰腺只能提取 4-5g的胰岛素，其产量之低和价 格之高可想而知。
优点：能够高效率地生产出各种高质量，低成本 的药品将。合成的胰岛 素基因导入大肠杆 菌，每2000L培养液 就能产生100g胰岛 素！使其价格降低 了30%-50%!
A：紫外光照射下的转 绿色荧光蛋白的 Eustoma (Lisianthus) 花。
B：转没有绿色荧光 蛋白的空质粒的花，
会发光的转基因鱼
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。
• 基因工程培育抗虫棉的简要过程：
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。
• 基因的剪刀——限制性核酸内切酶（简称限制
酶）
限制
酶
动手试一试！
·模拟目的基因提取的过程
• 什么叫黏性末端？
被限制酶切开的DNA两条单链的切口， 带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互 补配对，这样的切口叫黏性末端。
第2节 基因工程及其应用
导入
某生物生长 激素基因
不想打针/(ㄒoㄒ)/~~
提取
导入
每100kg 猪或牛的胰腺中提取 4~5g胰岛素
1979年，利用大肠杆菌的DNA分子重组，2000L 培养液可提取100g ，相当于2吨猪胰腺中提取的量
我没有百宝袋 ，但是我会基 因工程技术！
学习目标： 1.简述基因工程的操作原理和基本步骤 2.尝试运用基因工程原理，提出解决某一实 际问题的方案 3.关注转基因生物和转基因食品的安全性。
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。
生长快、耐不良环境、肉 乳汁中含有人生长激素 质好的转基因鱼(中国) 的转基因牛(阿根廷)
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
一、基因工程——分子水平改变生命
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 生物的个别基因复制出来，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。
人们所需要转移或改造的基因
称为目的基因。
被转移进入的细胞称为受体细 胞。
▲基因工程的若干问题:
定脱氧核苷酸序列
思考3：如何将目的基因导入受体细胞？与运
载体结合
思考4：如何让目的基因与运载体结合？
动手操作！
·模拟目的基因与运载体结合过程
运载体（质粒）： 限制酶：
？？
DNA连接酶
AATTCCGTAG GGCATCTTAA
甲片段
CTTCATG AATTCCGTAG AATTCCCTAA
乙片段
GAAGTACTTAA GGCATCTTAAGGGATT
限制酶 切位点
质粒
▲作为载体必须具备哪些条件？
1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。 2）载体DNA必须有一个或多个限制酶切点，以
便目的基因插入到载体上去。 3）具有某些标记基因，便于进行筛选。如抗菌素
的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。
思考1：如何提取基因？ 利用限制酶
思考2：限制酶是如何起作用的？识别并剪切特
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作原理 操作对象
基因重组 基因
操作水平
DNA分子水平
操作环境
生物体外
结果
人们需要的新的生物类型和生物产品
思考1：如何提取基因？
• 基因的剪刀——限制性核酸内切酶（简称限制 酶）
限制酶是从原核生物中提取的一种酶 ，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 核酸内切酶，简称限制酶。
质粒是基因工程最常用的运载体。
绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子。 有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多 个。
复制原点
标记基因
③ ④
②限制酶截取 DNA片断
③分离大肠杆 菌中的质粒
⑤ ⑥
④ DNA重组
⑤用重组质粒 转化大肠杆菌
⑥培养大肠杆菌 克隆大量基因
基因工程的原理
1
2
基因工程的操作工具
1.基因的剪刀 ——限制酶
2.基因的针线 ——ＤＮＡ连接酶
3.基因的运输工具 ——运载体
基因工程的操作步骤
1.目的基因的提取 2.目的基因与运载体结合 3.目的基因导入受体细胞 4.目的基因的检测与表具
• 3.基因的针线——DNA连接酶
磷酸二酯键
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝 合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来， 这样一个重组的DNA分子就形成了。
思考1：如何提取基因？ 利用限制酶
思考2：限制酶是如何起作用的？识别并剪切特
定脱氧核苷酸序列
思考3：如何将目的基因导入受体细胞？与运
思考1：如何提取基因？ 利用限制酶
思考2：限制酶是如何起作用的？
• 基因的剪刀——限制性核酸内切酶（简称限制 酶）
回文序列
大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶EcoRI能 识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。
基因操作的工具
• 1.基因的剪刀——限制性核酸内切酶（简称限 制酶）
特点：专一性。
思考1：如何提取基因？ 利用限制酶
思考2：限制酶是如何起作用的？识别并剪切特
定脱氧核苷酸序列
思考3：如何将目的基因导入受体细胞？
基因操作的工具
2.导入过程需要运输工具——运载体。
• 基因的运载工具——运载体：
常用的运载体主要有两类： 1）细菌细胞质的质粒 2）噬菌体或某些动植物病毒
• 质粒：
载体结合
思考4：如何让目的基因与运载体结合？利用
DNA连接酶
思考5：如何检测目的基因是否导入？
检测标记基因
基因操作的基本步骤
• 四个基本步骤：
1）提取目的基因 2）目的基因与运载体结合 3）将目的基因导入受体细胞 4）目的基因的检测和表达
？如何让大肠杆菌生产人胰岛素？
①从细胞中分 离出DNA
① ②
苏云金芽孢杆菌
普通棉花(无抗虫特性)
提取
与运载体DNA拼接
抗虫基因
棉花细胞(含抗虫基因)
导入
棉花植株(有抗虫特性)
2、基因工程与药物研制
我国生产的部分基因 工程疫苗和药物
胰岛素从猪、牛等动物的胰 腺中提取，100Kg胰腺只能提取 4-5g的胰岛素，其产量之低和价 格之高可想而知。
优点：能够高效率地生产出各种高质量，低成本 的药品将。合成的胰岛 素基因导入大肠杆 菌，每2000L培养液 就能产生100g胰岛 素！使其价格降低 了30%-50%!
A：紫外光照射下的转 绿色荧光蛋白的 Eustoma (Lisianthus) 花。
B：转没有绿色荧光 蛋白的空质粒的花，
会发光的转基因鱼
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。
• 基因工程培育抗虫棉的简要过程：
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。
• 基因的剪刀——限制性核酸内切酶（简称限制
酶）
限制
酶
动手试一试！
·模拟目的基因提取的过程
• 什么叫黏性末端？
被限制酶切开的DNA两条单链的切口， 带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互 补配对，这样的切口叫黏性末端。
第2节 基因工程及其应用
导入
某生物生长 激素基因
不想打针/(ㄒoㄒ)/~~
提取
导入
每100kg 猪或牛的胰腺中提取 4~5g胰岛素
1979年，利用大肠杆菌的DNA分子重组，2000L 培养液可提取100g ，相当于2吨猪胰腺中提取的量
我没有百宝袋 ，但是我会基 因工程技术！
学习目标： 1.简述基因工程的操作原理和基本步骤 2.尝试运用基因工程原理，提出解决某一实 际问题的方案 3.关注转基因生物和转基因食品的安全性。
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。
生长快、耐不良环境、肉 乳汁中含有人生长激素 质好的转基因鱼(中国) 的转基因牛(阿根廷)
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
一、基因工程——分子水平改变生命
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 生物的个别基因复制出来，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。
人们所需要转移或改造的基因
称为目的基因。
被转移进入的细胞称为受体细 胞。
▲基因工程的若干问题:
定脱氧核苷酸序列
思考3：如何将目的基因导入受体细胞？与运
载体结合
思考4：如何让目的基因与运载体结合？
动手操作！
·模拟目的基因与运载体结合过程
运载体（质粒）： 限制酶：
？？
DNA连接酶
AATTCCGTAG GGCATCTTAA
甲片段
CTTCATG AATTCCGTAG AATTCCCTAA
乙片段
GAAGTACTTAA GGCATCTTAAGGGATT
限制酶 切位点
质粒
▲作为载体必须具备哪些条件？
1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。 2）载体DNA必须有一个或多个限制酶切点，以
便目的基因插入到载体上去。 3）具有某些标记基因，便于进行筛选。如抗菌素
的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。
思考1：如何提取基因？ 利用限制酶
思考2：限制酶是如何起作用的？识别并剪切特
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作原理 操作对象
基因重组 基因
操作水平
DNA分子水平
操作环境
生物体外
结果
人们需要的新的生物类型和生物产品
思考1：如何提取基因？
• 基因的剪刀——限制性核酸内切酶（简称限制 酶）
限制酶是从原核生物中提取的一种酶 ，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 核酸内切酶，简称限制酶。