6基因工程及其他育种方法.

基因工程及五种育种方法复习要点：1.基因工程的概念、工具（剪刀、针线、运载体）、过程、应用2.五种育种方法的原理、优缺点对比3.根据育种目的选择合适的育种方法一、基因工程概念基因工程概念工具过程应用又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，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。基因工程的别名操作环境操作对象操作水平基本过程结果基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平获得人类需要的基因产物剪切→拼接→导入→表达实质基因重组基因工程的基本内容基因工程基本步骤基因工程的工具限制性内切酶DNA连接酶运载体2.目的基因与运载体结合4.目的基因的检测和表达3.将目的基因导入受体细胞1.提取目的基因2020/1/12二基因操作的工具１、基因的剪刀──限制性核酸内切酶（限制酶）（2）特点：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将DNA分子切断。（1）指一类酶，非一种酶。基因工程概念工具过程应用（3）作用部位：磷酸二酯键（4）作用结果：形成黏性末端重播•思考：要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？切两个切口，就会产生四个黏性末端。•如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢？会产生相同的黏性末端，然后让两者的黏性末端黏合起来，就可以合成重组的DNA分子了。2020/1/12基因的针线：DNA连接酶GAATTCCTTAAGGAATTCCTTAAGGCTTAAAATTCGGCTTAAAATTCGGCTTAAAATTCG用同种限制酶切割２、基因的针线──DNA连接酶（1）连接的部位：DNA聚合酶DNA连接酶化学本质作用部位模板（2）结果：DNA双链片段间的磷酸二酯键，不是氢键。（3）与DNA聚合酶的异同蛋白质蛋白质单个脱氧核苷酸+片段磷酸二酯键磷酸二酯键DNA片段+DNA片段需要（DNA一条链）不需要形成重组DNA3、基因的运输工具——运载体3.种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。1.作用：将外源基因送入受体细胞。2.条件：1)能在宿主细胞内自主复制并稳定地保存。2)具有一个至多个限制酶切点，使外源基因插入其中。3)具有某些标记基因，以便进行筛选。如抗菌素抗性基因、产物具有颜色反应的基因4）对受体细胞无害，不影响其正常活动。2020/1/123、基因的运输工具——运载体常用的运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒等标记基因，便于进行检测。质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子.四个基本步骤：三基因操作的基本步骤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基因工程概念工具过程应用•2.目的基因的提取方法直接分离基因人工合成基因反转录法根据已知的氨基酸序列合成DNA：鸟枪法（从基因文库中获取）•1.目的基因:人们所需要转移的基因。蛋白质的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列推测推测目的基因化学合成目的基因的mRNA单链DNA(cDNA)双链DNA(即目的基因)反转录合成目的基因的扩增：PCR技术（一）提取目的基因质粒DNA分子同一种限制酶处理一个切口两个黏性末端两个切口获得目的基因DNA连接酶重组DNA分子（重组质粒）三种情况：目的基因与目的基因结合质粒与质粒结合目的基因与质粒结合（二）目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合的结果可能有几种情况？2020/1/12（三）将目的基因导入受体细胞（1）导入方法：（唯一没有出现碱基互补配对的过程）（2）受体种类不同，导入方法不同①导入植物细胞---农杆菌转化法导入微生物细胞----受体细胞：细菌细胞壁的通透性增大重组质粒进入受体细胞目的基因随受体细胞的繁殖而复制氯化钙借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径感受态细胞法②导入动物细胞---（体细胞、卵细胞）（卵细胞）显微注射法2020/1/12（四）目的基因的检测和表达无表达产物无表达产物有表达产物无表达产物（2）表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达（1）检测：如抗菌素抗性基因、产物具有颜色反应的基因2020/1/12从细胞中分离出DNA从大肠杆菌中提取质粒限制酶提取目的基因限制酶目的基因与运载体结合DNA连接酶目的基因导入受体细胞目的基因的表达与检测基因工程操作的基本步骤2.工具基因的“剪刀”：基因的“针线”：基因的：常用的有质粒、噬菌体和动植物病毒，目的是将目的基因送入细胞限制酶DNA连接酶运载体受体3．步骤：提取目的基因→目的基因与________结合→将目的基因导入________→目的基因的__________运载体受体细胞检测与鉴定4．基因工程的应用基因工程与作物，如抗虫棉基因工程与研制，如胰岛素、乙肝疫苗等基因工程与保护，如超级菌分解泄漏石油育种药物环境1、基因工程与农牧业、食品工业运用基因工程技术，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、肉质好的转基因鱼(中国)乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)育种通过研究“基因敲除”的耗子将帮助研究人类的癌症、糖尿病和高血压等慢性疾病与遗传的关系。转基因羊具有生长快、毛质、肉质好、疾病少及耐粗饲料等优点。药物3、基因工程与环境保护⑴环境监测：基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来环境⑵环境污染治理：基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。2020/1/122．(2013·大纲全国卷，5)下列实践活动包含基因工程技术的是()A．水稻F1花药经培养和染色体加倍，获得基因型纯合新品种B．抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组获得抗虫矮秆小麦C．将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组织培养获得抗病植株D．用射线照射大豆使其基因结构发生改变，获得种子性状发生变异的大豆C1.（2008上海高考生物巻）以重组DNA技术为核心的基因工程正在改变着人类的生活。请回答下列问题。（1）获得目的基因的方法通常包括和。（2）切割和连接DNA分子所使用的酶分别是和。（3）运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或，后者的形状成。（4）由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率，所以在转化后通常需要进行操作。（5）将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌与酵母菌，从两者中生产的胰岛素在功能和序列上是相同的。答案：（1）从基因文库中获取化学合成（人工合成）（2）限制性核酸内切酶（限制酶）DNA连接酶（3）质粒小型环状（4）低筛选（5）氨基酸2020/1/122.下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图作答。(1)图中基因工程的基本过程可以概括为“四步曲”：________；_____________；_______________；_____________。(2)能否利用人的皮肤细胞来完成①过程？________，为什么？______________________________________________________。提取目的基因构建基因表达载体将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定不能皮肤细胞中的胰岛素基因未表达(或未转录)，不能形成胰岛素mRNA2020/1/12(4)若A中共有a个碱基对，其中鸟嘌呤有b个，则③④⑤过程连续进行4次，至少需提供胸腺嘧啶________个。(5)在利用A、B获得C的过程中，常用__________________切割A和B，使它们产生_____________________，再加入___________才可形成C。(3)过程②必需的酶是_______酶，过程③必需的酶是_______酶。同一种限制性核酸内切酶相同的黏性末端DNA连接酶逆转录解旋15(a－b)2020/1/12DNA连接酶、DNA聚合酶等的比较：名称作用参与生理过程及应用限制性核酸内切酶切割某种特定的脱氧核苷酸序列基因工程DNA连接酶连接两个DNA片段DNA聚合酶在脱氧核苷酸链上添加单个脱氧核苷酸DNA复制RNA聚合酶在核糖核苷酸链上添加单个核糖核苷酸转录解旋酶使碱基间氢键断裂形成脱氧核苷酸单链DNA复制逆转录酶以RNA为模板合成DNA逆转录，基因工程