选修三专题1基因工程-唐海.ppt
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普通高中课程标准实验教科书普通高中课程标准实验教科书选修选修3现代生物科技专题现代生物科技专题人民教育出版社生物室人民教育出版社生物室2010年年5月月现代现代生物生物科技科技专题专题科学科学技术技术现代现代基因工程基因工程克隆技术克隆技术胚胎工程胚胎工程生态工程生态工程基本概念和基本概念和基本原理基本原理技术流程、技术流程、操作和应用操作和应用伦理问题伦理问题生物技术的生物技术的安全性与伦安全性与伦理问题理问题社会社会社会社会交流、讨论、交流、讨论、辩论辩论基因工程专题专题1基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路科技探索之路早早期期基基础础理理论论达尔文达尔文达尔文达尔文提出提出提出提出生物进化论生物进化论生物进化论生物进化论基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路科技探索之路早早期期基基础础理理论论孟德尔孟德尔孟德尔孟德尔提出基因的提出基因的提出基因的提出基因的分离定律分离定律分离定律分离定律和和和和自由组合定律自由组合定律自由组合定律自由组合定律基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路科技探索之路早早期期基基础础理理论论摩尔根摩尔根摩尔根摩尔根证明证明证明证明基因在染色体上基因在染色体上基因在染色体上基因在染色体上,并提出基,并提出基,并提出基,并提出基因的因的因的因的连锁互换定律连锁互换定律连锁互换定律连锁互换定律。
基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路科技探索之路后后期期基基础础理理论论艾弗里艾弗里艾弗里艾弗里证明证明证明证明DNADNA是遗传物质是遗传物质是遗传物质是遗传物质,DNADNA可从可从可从可从一种生物个体一种生物个体一种生物个体一种生物个体转移转移转移转移到另一种生物个体。
到另一种生物个体。
到另一种生物个体。
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基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路科技探索之路后后期期基基础础理理论论沃森沃森沃森沃森、克里克克里克克里克克里克提出提出提出提出DNADNA的的的的双螺旋结构双螺旋结构双螺旋结构双螺旋结构模型。
模型。
模型。
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基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路科技探索之路后后期期基基础础理理论论梅塞尔松梅塞尔松梅塞尔松梅塞尔松、斯塔尔斯塔尔斯塔尔斯塔尔证明证明证明证明DNADNADNADNA的的的的半保留复制半保留复制半保留复制半保留复制基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路科技探索之路后后期期基基础础理理论论克里克克里克克里克克里克等提出等提出等提出等提出中心法则中心法则中心法则中心法则DNADNARNARNA蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质转录转录转录转录翻译翻译翻译翻译逆转录逆转录逆转录逆转录复制复制复制复制基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路科技探索之路后后期期基基础础理理论论1963196319631963年年年年尼伦伯格尼伦伯格尼伦伯格尼伦伯格和和和和马太马太马太马太破译编码氨基酸的破译编码氨基酸的破译编码氨基酸的破译编码氨基酸的遗传密码遗传密码遗传密码遗传密码,19661966年年年年霍拉纳霍拉纳霍拉纳霍拉纳用实验加以证明。
用实验加以证明。
用实验加以证明。
用实验加以证明。
基础理论和技术的发展催生了基因工程基础理论和技术的发展催生了基因工程科技探索之路科技探索之路1)基因转移载体的发现基因转移载体的发现2)工具酶的发现工具酶的发现3)DNA合成和测序技术的发明合成和测序技术的发明4)DNA体外重组的实现体外重组的实现5)重组重组DNA表达实验的成功表达实验的成功6)第一例转基因动物问世第一例转基因动物问世7)PCR技术的发明技术的发明技技术术发发明明每每100kg猪或牛的胰腺中仅可提取猪或牛的胰腺中仅可提取45g。
1979年,美国将年,美国将人的胰岛素基因人的胰岛素基因重组到重组到大肠杆菌大肠杆菌内,实现了细菌生产胰岛素,大大降低了生产成本。
内,实现了细菌生产胰岛素,大大降低了生产成本。
治疗糖尿病特效药治疗糖尿病特效药治疗糖尿病特效药治疗糖尿病特效药据据WTO调查:
调查:
20052005年全世界约有糖尿病患者年全世界约有糖尿病患者年全世界约有糖尿病患者年全世界约有糖尿病患者1.81.8亿亿亿亿人,我国约人,我国约人,我国约人,我国约60006000万。
万。
胰岛素胰岛素胰岛素胰岛素思考思考:
转基因技术转基因技术转基因技术转基因技术实现了实现了实现了实现了一种生物一种生物一种生物一种生物的某些的某些的某些的某些性状性状性状性状在在在在另一种生物另一种生物另一种生物另一种生物中中中中表达表达表达表达。
这些性状的表达与我们学这些性状的表达与我们学这些性状的表达与我们学这些性状的表达与我们学过的基因的什么过程有关?
过的基因的什么过程有关?
过的基因的什么过程有关?
过的基因的什么过程有关?
密码子在生物界是的!
密码子在生物界是的!
密码子在生物界是的!
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DNA(DNA(基因基因基因基因)mRNAmRNA蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质(性状性状性状性状)转录转录转录转录翻译翻译翻译翻译通用通用基因工程的产物基因工程的产物什么叫基因工程?
什么叫基因工程?
基因工程,又叫基因工程,又叫DNA重组技术重组技术。
通俗。
通俗的说,就是的说,就是按照人们的意愿按照人们的意愿,把,把一种生物一种生物的的某种基因某种基因提取出来,加以修饰改造,然提取出来,加以修饰改造,然后放到后放到另一种生物的细胞里另一种生物的细胞里,定向地改造,定向地改造生物的遗传特性。
生物的遗传特性。
基因工程的概念基因工程的概念基因工程的概念基因工程的概念基因工程的别名基因工程的别名操作环境操作环境操作对象操作对象操作水平操作水平基本过程基本过程DNA重组技术重组技术生物体外生物体外基因基因DNA分子水平分子水平剪切剪切拼接拼接导入导入表达表达问题探讨:
问题探讨:
苏苏云金芽云金芽云金芽云金芽孢孢杆菌含有一杆菌含有一杆菌含有一杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因。
种可以合成毒蛋白的基因。
种可以合成毒蛋白的基因。
种可以合成毒蛋白的基因。
让细让细菌的毒蛋白基因在菌的毒蛋白基因在菌的毒蛋白基因在菌的毒蛋白基因在棉花棉花棉花棉花细细胞中表达,可培育出胞中表达,可培育出胞中表达,可培育出胞中表达,可培育出抵抗棉抵抗棉抵抗棉抵抗棉铃铃虫害的抗虫棉。
虫害的抗虫棉。
虫害的抗虫棉。
虫害的抗虫棉。
想一想想一想想一想想一想需要做哪些关需要做哪些关需要做哪些关需要做哪些关键键工作?
工作?
工作?
工作?
苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌毒蛋白毒蛋白毒蛋白毒蛋白普通棉花抗虫棉普通棉花抗虫棉基因工程培育抗虫棉的简要过程:
基因工程培育抗虫棉的简要过程:
在以上过程中关键步骤或难点是什么?
在以上过程中关键步骤或难点是什么?
普通棉花普通棉花(无抗虫特性无抗虫特性)苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌提取提取提取提取抗虫基因抗虫基因通过运载体导入通过运载体导入通过运载体导入通过运载体导入转基因棉花含转基因棉花含抗虫基因抗虫基因转基因棉花产生转基因棉花产生伴胞晶体伴胞晶体转基因棉花有转基因棉花有抗虫特性抗虫特性一、一、DNADNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具基因工程培育抗虫棉的关键步骤:
基因工程培育抗虫棉的关键步骤:
关键步骤一:
关键步骤一:
抗虫基因从苏云金芽孢杆菌抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内细胞内提取出来提取出来关键步骤二:
关键步骤二:
抗虫基因抗虫基因与棉花与棉花DNA“缝合缝合”关键步骤三:
关键步骤三:
抗虫基因抗虫基因进入棉花细胞进入棉花细胞一、一、DNADNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具?
解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具?
“分子手术刀分子手术刀分子手术刀分子手术刀”限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶关键步骤一:
关键步骤一:
抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来内提取出来内提取出来内提取出来关键步骤二:
关键步骤二:
抗虫基因与棉花抗虫基因与棉花抗虫基因与棉花抗虫基因与棉花DNA“DNA“缝合缝合缝合缝合”关键步骤三:
关键步骤三:
抗虫基因进入棉花细胞抗虫基因进入棉花细胞抗虫基因进入棉花细胞抗虫基因进入棉花细胞“分子缝合针分子缝合针分子缝合针分子缝合针”DNADNADNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶“分子运输车分子运输车分子运输车分子运输车”基因进入受体细胞的基因进入受体细胞的基因进入受体细胞的基因进入受体细胞的载体载体载体载体1.11.1、DNADNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具思考:
思考:
自然界是否存在一种生物的自然界是否存在一种生物的DNADNA进入另一生物进入另一生物的情况?
的情况?
2.2.单细胞生物并没有在进化中灭绝,有何保护机单细胞生物并没有在进化中灭绝,有何保护机制?
制?
可能产生了一些特殊的酶来防范。
可而这种酶可能产生了一些特殊的酶来防范。
可而这种酶能识别外来侵入的能识别外来侵入的DNADNA并将其分解,而对自身的并将其分解,而对自身的DNADNA不能起作用。
不能起作用。
“分子手术刀分子手术刀”限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶思考与探究思考与探究P7
(2)为什么限制酶不剪切细菌本身的为什么限制酶不剪切细菌本身的DNADNA?
11、细菌中含有某种限制酶的细胞,其、细菌中含有某种限制酶的细胞,其DNADNA分子中分子中不具备不具备这种限制酶的这种限制酶的识别切割序列识别切割序列;22、通过甲基化酶、通过甲基化酶将甲基转移将甲基转移到所到所识别序列识别序列的的碱基上,使碱基上,使限制酶不能将其切开限制酶不能将其切开。
一、限制性核酸内切酶一、限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”主要来源:
主要来源:
主要来源:
主要来源:
种类与命名:
种类与命名:
种类与命名:
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作用特点(特异性)作用特点(特异性)作用特点(特异性)作用特点(特异性)4.4.4.4.限制酶识别序列限制酶识别序列限制酶识别序列限制酶识别序列5.5.5.5.作用结果:
作用结果:
作用结果:
作用结果:
识别识别识别识别特定特定特定特定核苷酸序列,并且使每条链中核苷酸序列,并且使每条链中核苷酸序列,并且使每条链中核苷酸序列,并且使每条链中特定部特定部特定部特定部位位位位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
主要从原核生物中分离纯化主要从原核生物中分离纯化主要从原核生物中分离纯化主要从原核生物中分离纯化产生黏性末端或平末端产生黏性末端或平末端产生黏性末端或平末端产生黏性末端或平末端GoonGoon大多数限制酶的识别序列由大多数限制酶的识别序列由大多数限制酶的识别序列由大多数限制酶的识别序列由6666个核苷酸组成个核苷酸组成个核苷酸组成个核苷酸组成少数的识别序列由少数的识别序列由少数的识别序列由少数的识别序列由4444、5555或或或或8888个核苷酸组成个核苷酸组成个核苷酸组成个核苷酸组成种类与命名:
种类与命名:
现现在已在已在已在已经经从从从从约约300300种微生物中分离出了种微生物中分离出了种微生物中分离出了种微生物中分离出了约约40004000种限制性内切种限制性内切种限制性内切种限制性内切酶酶(限制限制限制限制酶酶)。
EEcocoRRSSmama粘质沙雷氏杆菌粘质沙雷氏杆菌(Serratiamarcesens)大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌(EscherichiaEscherichiacolicoliRR)GobackGobackGobackGoback限制酶限制酶DNA解旋酶解旋酶区别区别限制性内切酶与限制性内切酶与DNA解旋酶的区别解旋酶的区别切割特定的核苷酸
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- 选修 专题 基因工程 唐海