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豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮

资料一：目前，全球的氮肥生产耗费世界总电力的 3%-4% ，且农作物只能吸收氮肥的 1/10, 造成了大面积土壤和水质的污染。. 豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮. 资料二：蛛丝是自然界最奇特的物质之一，它具有极强的韧度，其韧度是同样直径钢材的好几倍。但与家蚕不同，蜘蛛不能家养，因为它们会互相吞食，所以不可能建立人工饲养蜘蛛的农场。 30 多年来，科学家们一直试图找到利用其他生物体来制造蛛丝的办法。. 蜘蛛能够吐出蛛丝. 资料三

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豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮

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Presentation Transcript

  1. 资料一：目前，全球的氮肥生产耗费世界总电力的3%-4%，且农作物只能吸收氮肥的1/10,造成了大面积土壤和水质的污染。资料一：目前，全球的氮肥生产耗费世界总电力的3%-4%，且农作物只能吸收氮肥的1/10,造成了大面积土壤和水质的污染。 • 豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮

  2. 资料二：蛛丝是自然界最奇特的物质之一，它具有极强的韧度，其韧度是同样直径钢材的好几倍。但与家蚕不同，蜘蛛不能家养，因为它们会互相吞食，所以不可能建立人工饲养蜘蛛的农场。30多年来，科学家们一直试图找到利用其他生物体来制造蛛丝的办法。资料二：蛛丝是自然界最奇特的物质之一，它具有极强的韧度，其韧度是同样直径钢材的好几倍。但与家蚕不同，蜘蛛不能家养，因为它们会互相吞食，所以不可能建立人工饲养蜘蛛的农场。30多年来，科学家们一直试图找到利用其他生物体来制造蛛丝的办法。 • 蜘蛛能够吐出蛛丝

  3. 资料三 以往，治疗糖尿病的胰岛素是从动物胰腺中提取的，从100千克猪、牛等动物的胰腺只能提取3－4克胰岛素，治疗一个患者需宰杀40－50头牛，这种药物的造价就可想而知了。 能产生人胰岛素的大肠杆菌

  4. 能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？ 设想一 设想二 能否让细菌“吐出”蛛丝？ 能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？ 设想三 通过科学家多年的努力，于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术——基因工程。

  5. 第6章 从杂交育种到基因工程 第2节 基因工程及其应用

  6. 一、基因工程概念 基因工程：又叫基因拼接技术或DNA重组技术。在生物体外，按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰和改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向的改变生物的遗传性状。 原 理： 基因重组 思考：基因是具有效应的DNA片段，因此 基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，DNA分子的直径只有头发丝的十万分之一，其长度也是极其短小的，要在如此微小的DNA分子上进行剪切和拼接，是一项非常精细的工作，必须借助专门的工具。生物体内有哪些专门的工具呢？

  7. 二、基因工程操作的基本工具 1、限制性核酸内切酶（限制酶）---基因的“剪刀” 主要在微生物中，目前已发现的限制酶约有4000种。 （1）分布： （2）作用特点： 专一性，，即一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列（反向对称重复排列），并在特定的切点上切割DNA 分子，使磷酸二酯键断开

  8. 例如：大肠杆菌的一种限制酶（EcoRⅠ）能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。例如：大肠杆菌的一种限制酶（EcoRⅠ）能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。 （3）结果：产生黏性未端（碱基互补配对）。

  9. 思考： 基因进行了切割以后就有了切口， 怎样才能将有切口的基因与其他基因缝合在一起呢？

  10. 2.DNA连接酶——基因的“针线” 将互补配对的两个黏性末端连接起来，形成磷酸二酯键。 作用： 对比DNA聚合酶 DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，即相当于把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组DNA分子就形成了。

  11. 图1 磷酸二酯键的形成过程

  12. 注：限制酶与连接酶作用的位点都是 磷酸二酯键 ？如何将外源基因送入受体细胞呢？

  13. 大肠杆菌 DNA 质粒 （小的双链的 环状的DNA分子） 抗生素抗性基因 控制质粒DNA转移的基因 3、运载体 将外源基因送入受体细胞。 质粒、噬菌体和动植物病毒。 (2) 种类： (1)作用： 利用质粒将外源基因运载入受体细胞中

  14. ③ ②限制酶剪取目的基因 ① ④ ③分离大肠杆菌中的质粒 ② ④ DNA重组 ⑤ ⑤将重组质粒导入大肠杆菌 ⑥ ⑥培养大肠杆菌克隆大量基因和人胰岛素 思考：如何让大肠杆菌生产人胰岛素？ ①从细胞中分离出DNA

  15. 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、目的基因的检测和鉴定

  16. 三、基因工程的应用 1、基因工程与作物育种

  17. 转抗寒基因的番茄 转黄瓜抗青枯病基因的甜椒 获得高产、稳产和具有优良品质的农作物和具有抗逆性的作物新品种。

  18. 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 　　许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。 微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。

  19. 　　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。　　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。 　　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%!

  20. 3、基因工程与环境保护：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。3、基因工程与环境保护：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。

  21. 利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。

  22. 转基因食品 安全吗? 课后探究 利用网络资源并结合教材中的资料分析,就“转基因生物和转基因食品的安全性”以小论文的形式发表个人见解。

  23. 小结 基因工程的操作基本工具： 基因工程操作基本步骤： 1.基因的剪刀 ——限制酶 1.提取目的基因 2.目的基因与运载体结合 2.基因的针线 ——ＤＮＡ连接酶 3.目的基因导入受体细胞 3.基因的运输工具 ——运载体 4.目的基因的检测与鉴定 基因工程的应用： 1、基因工程与作物育种 2、基因工程与药物研制 3、基因工程与环境保护

  24. 练习： 1、下列是由限制酶切割形成的DNA片段，能用相应DNA连接酶将它们连接的组合是 A ④ AATTC… ③ G… ①…CTGCA …G ②…G G… …CTTAA ACGTC… A. ①③；②④B. ①②；③④C. ①④；②③D.以上都不对

  25. 2、DNA连接酶的作用是 C A.子链和母链之间形成氢键B.黏性末端之间形成氢键C.两个DNA末端间的缝隙连接D.A、B、C都对 3、基因工程的正确操作步骤是 C ①使目的基因与运载体结合 ②将目的基因导入受体细胞 ③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求 ④提取目的基因 • ③ ② ④ ① B. ② ④ ①③ • C. ④ ①② ③ D. ③ ④ ①②

  26. 4、以下说法正确的是 B A.目的基因是指重组DNA B.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C.DNA重组所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体D.只要受体细胞中含有目的基因，目的基因就一定能够成功表达

  27. 5、如图,下列有关酶功能的叙述中,正确的是(多选题）5、如图,下列有关酶功能的叙述中,正确的是(多选题） b a ABC A.切断a处的酶为限制性核酸内切酶B.连接a处的酶为DNA连接酶或DNA聚合酶 C.切断b处的酶为解旋酶D.连接b处的酶为RNA聚合酶

  28. 6、要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是　6、要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是　 ①限制酶　②DNA连接酶　③解旋酶　④还原酶　　Ａ．①②　Ｂ．③④　Ｃ．①④　Ｄ．②③ A 7、用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质,下列说法不正确的是 B A.常用相同的限制性核酸内切酶处理目的基因和质粒B.DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶C.可用抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒D.导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达.

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