基因工程及其他育种方法课件
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几种育种方式.ppt
造新变异类型而选育新品种的方法。其特点 是将两个纯合亲本的优__良__性__状_通过杂交集中
在一起，再经过选择和培育获得新品种。
（2）若这两个杂交亲本各具有期望的优点，
则杂交后，F1自交能产生多种非亲本类型， 其原因是F1在______减__数_分形裂成配子的过程中， 位于_______非__同_源____染___色___体___上___的___非_ 等基位因通过自 由组合，或者位于_______同__源_染__色___体___上__基的因 通非等过位非姐妹染色单体交换进行重新组合。
基因工程育种 基因重组
育种方法 用秋水仙素处理
剪、连、导、检
萌发的种子或幼苗
育种优点
育种缺点 举例
可培育出自然界中没 有的新品种,且培育 出的植物器官大,产 量高，营养丰富。
可以定向改变生 物的性状，创造 微生物性新类型
结实率低，发育延迟。可能会引起生态危 机，技术难度大。
三倍体无子西瓜、八 抗虫棉、
应用的遗传学原理是 基因重组 。
花药离体 秋水仙素处
2)用③培育⑤所采用的Ⅲ和Ⅳ步骤分别是 培养 和 理幼苗 。其
应用的遗传学原理是 染色体变异（单倍体育种。）
3）用③培育⑥所采用的Ⅴ步骤是__秋__水__仙_素__处_理__幼__苗_ 。
其遗传学原理是_染__色_体__变_异__（__多_倍__体。育种）
（3）假设杂交涉及到n对相对性状，每对 相对性状各受一对等位基因控制，彼此间 各自独立遗传。在完全显性的情况下，从
理纯论合上基讲因，型共F2表有现__型_2_共n__有___种_2_，n__杂_种合，基其因中型 共有__3_n_-___2_n_种。
（4）从F2起，一般还要进行多代自交和 选择。自交的目的是_获__得__基__因__型__纯___合____的；个体 选择的作用是_保__留__所__需__的__类__型__ 。
在一起，再经过选择和培育获得新品种。
（2）若这两个杂交亲本各具有期望的优点，
则杂交后，F1自交能产生多种非亲本类型， 其原因是F1在______减__数_分形裂成配子的过程中， 位于_______非__同_源____染___色___体___上___的___非_ 等基位因通过自 由组合，或者位于_______同__源_染__色___体___上__基的因 通非等过位非姐妹染色单体交换进行重新组合。
基因工程育种 基因重组
育种方法 用秋水仙素处理
剪、连、导、检
萌发的种子或幼苗
育种优点
育种缺点 举例
可培育出自然界中没 有的新品种,且培育 出的植物器官大,产 量高，营养丰富。
可以定向改变生 物的性状，创造 微生物性新类型
结实率低，发育延迟。可能会引起生态危 机，技术难度大。
三倍体无子西瓜、八 抗虫棉、
应用的遗传学原理是 基因重组 。
花药离体 秋水仙素处
2)用③培育⑤所采用的Ⅲ和Ⅳ步骤分别是 培养 和 理幼苗 。其
应用的遗传学原理是 染色体变异（单倍体育种。）
3）用③培育⑥所采用的Ⅴ步骤是__秋__水__仙_素__处_理__幼__苗_ 。
其遗传学原理是_染__色_体__变_异__（__多_倍__体。育种）
（3）假设杂交涉及到n对相对性状，每对 相对性状各受一对等位基因控制，彼此间 各自独立遗传。在完全显性的情况下，从
理纯论合上基讲因，型共F2表有现__型_2_共n__有___种_2_，n__杂_种合，基其因中型 共有__3_n_-___2_n_种。
（4）从F2起，一般还要进行多代自交和 选择。自交的目的是_获__得__基__因__型__纯___合____的；个体 选择的作用是_保__留__所__需__的__类__型__ 。
植物分子育种
在特定的组织器官中，特异表达的基因就会转录出 特异的mRNA。提取mRNA反转录合成cDNA，构建 cDNA。经差示筛选技术获得特异表达基因。
后来又与PCR技术结合，发明了mRNA差异显示技 术。
园艺植物育种学—分子育种
第一节 基因工程与育种
二、植物基因工程的方法和步骤 1、目的基因的分离和克隆 （3）转座子标签法及T-DNA插入突变法
园艺植物育种学—分子育种
第一节 基因工程与育种
一、基因工程的概念与作用 2、基因工程的作用 抗病基因工程 抗虫基因工程 抗除草剂基因工程 抗逆境基因工程 提高果实耐贮性和切花寿命基因工程 提高产量和改良品质基因工程
园艺植物育种学—分子育种
第一节 基因工程与育种
一、基因工程的概念与作用 2、基因工程的作用 （1）抗病基因工程 植物病原物有病毒、细菌和真菌，分别针对三者的抗病 基因有： 抗病毒基因： CP基因 （病毒外壳蛋白基因）、病毒复制酶基因、 干扰素基因 、核糖体失活蛋白基因
园艺植物育种学—分子育种
第一节 基因工程与育种
一、基因工程的概念与作用 2、基因工程的作用 （6）提高产量和改良品质基因工程 在品质方面，维生素、颜色（色泽）有关基因。
园艺植物育种学—分子育种
第一节 基因工程与育种
二、植物基因工程的方法和步骤 1、目的基因的分离和克隆 （1）鸟枪法 （2）mRNA分离法 （3）转座子标签法及T-DNA插入突变法 （4）基因图谱的克隆法 （5）其他方法
一、基因工程的概念与作用 2、基因工程的作用 （3）抗除草剂基因工程 抗除草剂基因： Bar基因 Tfda基因
园艺植物育种学—分子育种
第一节 基因工程与育种
一、基因工程的概念与作用 2、基因工程的作用 （4）抗逆境基因工程 甜菜碱醛脱氢酶基因、脯氨酸合成酶有关基因、 山梨醇和甘露醇合成酶的基因。
后来又与PCR技术结合，发明了mRNA差异显示技 术。
园艺植物育种学—分子育种
第一节 基因工程与育种
二、植物基因工程的方法和步骤 1、目的基因的分离和克隆 （3）转座子标签法及T-DNA插入突变法
园艺植物育种学—分子育种
第一节 基因工程与育种
一、基因工程的概念与作用 2、基因工程的作用 抗病基因工程 抗虫基因工程 抗除草剂基因工程 抗逆境基因工程 提高果实耐贮性和切花寿命基因工程 提高产量和改良品质基因工程
园艺植物育种学—分子育种
第一节 基因工程与育种
一、基因工程的概念与作用 2、基因工程的作用 （1）抗病基因工程 植物病原物有病毒、细菌和真菌，分别针对三者的抗病 基因有： 抗病毒基因： CP基因 （病毒外壳蛋白基因）、病毒复制酶基因、 干扰素基因 、核糖体失活蛋白基因
园艺植物育种学—分子育种
第一节 基因工程与育种
一、基因工程的概念与作用 2、基因工程的作用 （6）提高产量和改良品质基因工程 在品质方面，维生素、颜色（色泽）有关基因。
园艺植物育种学—分子育种
第一节 基因工程与育种
二、植物基因工程的方法和步骤 1、目的基因的分离和克隆 （1）鸟枪法 （2）mRNA分离法 （3）转座子标签法及T-DNA插入突变法 （4）基因图谱的克隆法 （5）其他方法
一、基因工程的概念与作用 2、基因工程的作用 （3）抗除草剂基因工程 抗除草剂基因： Bar基因 Tfda基因
园艺植物育种学—分子育种
第一节 基因工程与育种
一、基因工程的概念与作用 2、基因工程的作用 （4）抗逆境基因工程 甜菜碱醛脱氢酶基因、脯氨酸合成酶有关基因、 山梨醇和甘露醇合成酶的基因。
高中生物-专题-第节-基因工程的应用课件-新人教版选修
有病毒，不可以抗虫。抗病毒基因和植物体的其他基因一样存 在基因突变的可能性。
[答案] B
金茶花是中国特有的观赏品种，但易被有害真菌感染得 枯萎病，降低观赏价值。科学家在某种植物中找到了抗枯萎 病的基因，用转基因方法培育出了抗枯萎病的新品种。请据 图回答：
(1)将②连接到①上并形成③，常用到的酶有______。 (2)抗枯萎病的金茶花培育成功，从变异的角度来说，属于 ________。 (3)通过检测，被③侵染的金茶花叶片细胞具备了抗病性， 这说明②已经________。抗病基因是否表达可以从个体水平上 做________实验，简述实验过程______________________。
三、基因治疗 基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产 物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最 有效的手段。 1．基因治疗种类和方法 (1)体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞进行培养， 然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养 ，最后重新输入患者体内。如腺苷酸脱氨酶基因的转移。 (2)体内基因治疗：用基因工程的方法，直接向人体组织细 胞中转移基因。
高中生物 专题 第节 基 因工程的应用课件 新人
教版选修
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
2023年5月11日星期四
专题一 第三节 基因工程的应用
1 目标定位
2 预习导学 3 要点精析 4 思维升华
5 知识构建 6 应用探究 7 课时作业
目标定位
1．举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。(重点) 2．了解基因工程的进展。 3．了解基因工程在农业和医疗等方面的应用。
受体生物
备注
①抗虫但不抗病 毒、细菌、真菌 等；
②培育抗虫作物 的优点：减少环 棉花、水 境污染、降低生 稻等 产成本；
[答案] B
金茶花是中国特有的观赏品种，但易被有害真菌感染得 枯萎病，降低观赏价值。科学家在某种植物中找到了抗枯萎 病的基因，用转基因方法培育出了抗枯萎病的新品种。请据 图回答：
(1)将②连接到①上并形成③，常用到的酶有______。 (2)抗枯萎病的金茶花培育成功，从变异的角度来说，属于 ________。 (3)通过检测，被③侵染的金茶花叶片细胞具备了抗病性， 这说明②已经________。抗病基因是否表达可以从个体水平上 做________实验，简述实验过程______________________。
三、基因治疗 基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产 物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最 有效的手段。 1．基因治疗种类和方法 (1)体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞进行培养， 然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养 ，最后重新输入患者体内。如腺苷酸脱氨酶基因的转移。 (2)体内基因治疗：用基因工程的方法，直接向人体组织细 胞中转移基因。
高中生物 专题 第节 基 因工程的应用课件 新人
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2023年5月11日星期四
专题一 第三节 基因工程的应用
1 目标定位
2 预习导学 3 要点精析 4 思维升华
5 知识构建 6 应用探究 7 课时作业
目标定位
1．举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。(重点) 2．了解基因工程的进展。 3．了解基因工程在农业和医疗等方面的应用。
受体生物
备注
①抗虫但不抗病 毒、细菌、真菌 等；
②培育抗虫作物 的优点：减少环 棉花、水 境污染、降低生 稻等 产成本；
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38张PPT)
A.同种限制酶
B.两种限制酶
C.同种连接酶
D.两种连接酶
2、DNA连接酶的主要功能是
（）
A.DNA复制时母链与子链之间形成的氢键
B.粘性末端碱基之间形成的氢键
C.将两条DNA末端之间的缝隙连接起来
D.将碱基、脱氧核糖、磷酸之间的键连接起来
3、下列有关质粒的叙述，正确的是（ A.质粒是广泛存在于细菌细胞内的一种颗粒状
DNA聚合酶：DNA复制时分别以DNA的两 条链为模板形成磷酸二酯键合成新的脱氧 核苷酸链。
逆转录酶：以RNA为模板形成磷酸二酯键 合成新的脱氧核苷酸链
限制酶：切割DNA，断开磷酸二酯键
DNA连接酶：连接两个DNA片段，形成磷 酸二酯键。
（三）基因的运载体
常见种类：质粒、噬菌体和动植物病毒等
质粒
存在于许多细菌以及酵母菌 等生物的细胞中，是拟核或 细胞核外能够自主复制的很 小的环状DNA分子。
运载体特点： 1、能自主复制并能够转移到
受体细胞并稳定保存 2、有限制酶切位点 3、有标记基因 4、对受体细胞无害
三、基因工程的“四步曲”
提取目的基因
三、基因工程的“四步曲”
提取目的基因 目的基因与运载体结合
B.质粒是仅存于细菌细胞中能自我复制的小型 环状DNA C. D.质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立地 进行
4下列有关基因工程技术的叙述，正确的是（） A.重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、DNA
连接酶和运载体
B.所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷 酸序列
C.选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细 菌繁殖快
A.① B.
C.①②③ D.②③④
再见！
C.DNA
D.RNA
高中生物必修二第六章《从杂交育种到基因工程》ppt课件
以下是杂交的育种参考方案：
杂交 Ｐ 自交 Ｆ１
高抗 DDTT
矮不抗 ddtt
思考：要第培一育年出 一个能稳定遗传
的植物品种至少 DdTt 高抗 要几年？第二年
选优 Ｆ２ 连续自交
高抗 D_T_ 矮抗
高不抗 D_tt
ddTT
矮抗 矮不抗 选优 ddddTT矮tT 抗ddddttT第t 三年
直至后代
不再发生 性状分离
提示 ①与杂交育种相比较明显的优点：克服 远缘杂交不亲合障碍。 ②与诱变育种相比较明显的优点：定向改造生 物性状，目的性强。
1、2、1、基因工程的
分布特点:
“ ” :
指“ 限制性核酸内切酶 ”
主要存在于微生物
一种限制酶只能识别一种特定的核苷 这个特点酸说序明列了,：并酶在具特有定专的一切性点上切割DNA分
3、作用于： 磷酸二酯键子
4、作用结果： 产生粘性末端 将外源基因送入宿主细胞。 b使目的基因在宿主细胞内大量复制
（2） ①能够在宿主细胞中复制并稳定地保存
条 ②具有多个限制酶切点，以便与外源基 件 因连接
③具有标记基因，便于进行筛选
（3）常用 质粒、噬菌体和动、植物病 的运载体： 毒等
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练习 :1 、请写出下面各项培育方法：
（1）通过花药离体培养再用秋水仙素加倍得到烟草新品种的方法 是 单倍体育。种
（2）用60Co 辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种， 所用方法是 诱变育。种
（3）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法是
。
多倍体育种
（4）将青椒的种子搭载人造卫星，在太空中飞行数周后返回地面，
① AABB
E Ab ------------④
从杂交育种到基因工程 ppt课件
3、杂交育种的优点：使位于不同个体上的优良性状集中在一个个体 上，预见性强。 4、杂交育种的不足：不能创造出新的基因，进程缓慢，过程繁琐， 后代易出现性状分离。 5、应用：在农业生产中，杂交育种是改善农作物品质，提高农作物 单位面积产量的常规方法。杂交育种的方法也用于家禽、家畜的育种。
【回扣 . 主干知识】
（1）过程a叫 ___杂__交__ 过程，过程b是指_减__数__分__裂_过程，c是 _花_药__离_体__培_ 养过程；过程d是指 诱_ 导染__色__体__加_ 倍 ，此过程最常用的物 质是 秋__水__仙__素__ 。
(2)F1的基因型是_D_d_T__t ___，表现型是_高__秆__抗__病___， （3）该育种的优点：缩__短__育__种__年__限
从杂交育种到基因工程
考纲内容
1.生物变异在育种上的应用 2．转基因食品的安全
能力要求
Ⅱ Ⅰ
2013 年高考风向标
以与人类生产生活相关的社 会热点问题及科技新成果为 背景，考查生殖发育、基因 表达、遗传定律、变异、育 种等问题
从杂交育种到基因工程
概念 原理 方法 特点
工具 步骤
杂交育种 诱变育种
基因突变
体育 体变
种
异
辐射、 激光、 空间诱 变等
花药离 体培 养,用 秋水仙 素处理
提高变异频 率,加速育 种进程,大 幅度改良性 状
①明显缩短 育种年限; ②子代均为 纯合子
有很大盲目 性,有利变 异少,需大 量处理实验 材料
技术复杂, 需与杂交 育种配合
青霉素 高产菌 株
单倍体 育种获 得矮秆 抗病小 麦
②技术复杂，需与杂交育种配合。
【典例训练】
1.用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦 培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下，下列有关此育种方法
【回扣 . 主干知识】
（1）过程a叫 ___杂__交__ 过程，过程b是指_减__数__分__裂_过程，c是 _花_药__离_体__培_ 养过程；过程d是指 诱_ 导染__色__体__加_ 倍 ，此过程最常用的物 质是 秋__水__仙__素__ 。
(2)F1的基因型是_D_d_T__t ___，表现型是_高__秆__抗__病___， （3）该育种的优点：缩__短__育__种__年__限
从杂交育种到基因工程
考纲内容
1.生物变异在育种上的应用 2．转基因食品的安全
能力要求
Ⅱ Ⅰ
2013 年高考风向标
以与人类生产生活相关的社 会热点问题及科技新成果为 背景，考查生殖发育、基因 表达、遗传定律、变异、育 种等问题
从杂交育种到基因工程
概念 原理 方法 特点
工具 步骤
杂交育种 诱变育种
基因突变
体育 体变
种
异
辐射、 激光、 空间诱 变等
花药离 体培 养,用 秋水仙 素处理
提高变异频 率,加速育 种进程,大 幅度改良性 状
①明显缩短 育种年限; ②子代均为 纯合子
有很大盲目 性,有利变 异少,需大 量处理实验 材料
技术复杂, 需与杂交 育种配合
青霉素 高产菌 株
单倍体 育种获 得矮秆 抗病小 麦
②技术复杂，需与杂交育种配合。
【典例训练】
1.用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦 培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下，下列有关此育种方法
《回交育种》课件
回交育种的基本步骤
01
02
03
04
05
选择合适的供体 品种和受…
进行回交操作
回交世代的选择 与鉴定
连续回交与自交
品系鉴定与推广
选择具有优良性状、遗传 背景清晰的供体品种，以 及遗传背景清晰、易于回 交的受体品种。
将供体品种的花粉授给受 体品种，获得回交世代。
在回交世代中，对改良的 性状进行选择和鉴定，选 育出符合育种目标的品系 。
可预测性
通过回交育种，可以在一定程 度上预测新品种的表现，有助
于提前评估和选择。
缺点
01
02
03
04
复杂性
回交育种需要大量的人工操作 和时间投入，同时需要精确控 制回交的次数和亲本的选择。
遗传背景狭窄
回交育种通常在有限的遗传背 景下进行，可能导致新品种的
遗传多样性降低。
潜在风险
回交育种可能导致基因污染或 基因漂移，对生态环境造成潜
在威胁。
不确定性
回交育种的成功与否很大程度 上取决于亲本的配合和环境条 件，具有一定的不确定性。
改进措施
加强基础研究
深入研究回交育种的原 理和机制，为实际操作
提供理论支持。
优化技术流程
简化操作流程，提高效 率，降低成本。
加强监测与评估
对新品种进行长期监测 和评估，确保其安全性
和稳定性。
加强合作与交流
ห้องสมุดไป่ตู้交育种的历史与发展
历史
回交育种最早可追溯到20世纪初， 随着分子生物学和基因工程技术的不 断发展，回交育种技术也在不断改进 和完善。
发展
现代回交育种技术结合了分子标记辅 助选择和转基因技术，大大提高了育 种效率和准确性。
从杂交育种到基因工程开课课件
两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB，这两 对基因按自由组合定律遗传。要培育出基因型为aabb的新品 种，最简捷的方法是( ) A．人工诱变育种 B．细胞工程育种 C．单倍体育种 D．杂交育种 解析 用单倍体育种快速但不简便，因为单倍体育种 需要一定的设备和条件；人工诱变处理量大且变异具有不定 向性；杂交育种应是最简捷的，首先让亲本杂交，得到F1， 然后让F1 自交，即可得到新品种；细胞工程育种无法得到 aabb的个体。 答案 D
例3（学案）: 某育种学家在农田中发现一株大穗不抗 病的小麦，(控制麦穗大与小的基因分别用D、d表示，控制 不抗病与抗病的基因分别用T、t表示)自花传粉后获得160粒 种 子 ， 这些 种 子 发育 成 的 小麦 中 有 30株 为 大 穗抗 病 ， 有 x(x≠0)株为小穗抗病，其余都不抗病。分析回答下列的问题： (1)30株大穗抗病小麦的基因型为______________， DDtt、Ddtt 其中从理论上推测能稳定遗传的约为________株。 10 (2)将选出的大穗抗病小麦种子晒干后放在容器内，采 用什么措施可延长贮存期(答案不得少于三种措施) ___________________________________________。 低温、干燥、充氮气或CO2等(或低温、低氧、干燥)
4．(2010·山东潍坊质检)已知番茄的红果(R)对黄果(r)为显性， 高茎(H)对矮茎(h)为显性。两对性状的遗传遵循基因的自由组合定律。 右图为用基因型为RrHH的番茄花粉进行有关操作的示意图，下列说 法错误的是（ ） A．图中的A操作称为植物组织培养，产生的幼苗的基因型有2 种 B．秋水仙素通常作用于细胞有丝分裂的前期 C．基因型为RrHH的番茄自交，后代中表现型为红果高茎的 植株的基因型为RRHH和RrHH，比例为1∶2 D．图中所示方法产生的植物体是纯合子的几率为1/2
1.育种与优生(PPT课件(初中科学)19张)
剪NA
培养转基因细菌的过程
可以合成胰岛素
普通番茄
转基因抗冻番茄
普通棉花
转基因抗虫棉
改进果蔬的加工品质, 提高营养物质含量等。
改造过的动物可以为人类生产一些重要的药物。
乳汁中含有凝血因
子的转基因奶牛
3.克隆
骡具有驴的负重能力、马的灵 活性和奔跑能力，力量也比马 大，而且省草料。然而骡不能 繁育后代，那么良好的骡如何 扩大繁育呢？
半野生的海水稻 × 栽培稻
易倒伏、产量低、耐 盐碱、营养价值高
抗倒伏、产量高、不耐 盐碱、营养价值一般
连续多代培养
新品种
抗倒伏、产量高、耐盐碱、营养价值高 杂交水稻的获得
骡的获得
人工选择
根据人们的需求和爱 好进行选择而培养生 物新品种的方法。
产奶量不同的奶牛 选择、繁育 选择、繁育
高产奶牛
2.基因工程
克隆
第一只克隆猫cc
克隆是指生物在繁育过程中，不经 过两性生殖细胞的结合，产生与原 个体遗传物质完全相同的新个体的 现象。
植物的组 织培养
4.太空育种
我国自1987年以来，已成功进 行了近20次航天育种实验。经 航天诱变育种培养出的华航一 号水稻穗大，粒多、结实率高。
太空育种具有什么特点？ 有益的变异多、高产、优质、抗病力强等。
第1章 演变的自然
第5节 遗传与进化
第2课时 育种与优生
一、育种
1.传统育种
袁隆平及其团队利用杂种优势，成功 改进了水稻的品质，推广后极大地提 高了稻米的产量。
202X年6月，袁隆平团队在青海柴达 木盆地试种的高寒耐盐碱水稻（又称 海水稻）在盐碱地里长出了水稻。
袁隆平与杂交水稻
杂交育种
第五章 微生物基因工程育种
1960年，F.Jacob和J.Monmd提出了操纵元 （操纵子）的概念，揭示了原核生物基因表达 调控的重要规律。
基因的现代概念
移动基因（movable gene） 断裂基因（split gene） 假基因（pseudogene） 重复基因（repeated genes） 重叠基因（overlapping genes） 或嵌套基因（nested genes）
基 因 工 程 流 程 示 意 图
基因工程的应用
基因工程技术已经在医学、工业、 农业等各个领域得到了广泛的应用。
在医学上的应用
基因工程被用于大量生产过
去难以得到或几乎不可能得到的
蛋白质－肽类药物。
转基因动物和植物
转基因动物首先在小鼠获得成功。现在
转基因动物技术已用于牛、羊，使得从 牛/
第五章 工业微生物基因育种
王陶 2012年2月
目的与要求
了解和掌握基因工程育种的原理与方法； 了解基因工程的主要载体与基因定位诱变的 原理与方法。
教学重点：质粒的特性与基因工程操作原理 教学难点：基因定位诱变的原理
教学内容
1、概述 基因工程在微生物育种中的地位和作用，原理 2、基因工程载体 几种常见的载体 3、基因工程所用的酶 限制性内切酶，核酸酶，连接酶，聚合酶等 4、基因工程的主要步骤 5、基因定位诱变
孟 德 尔 研 究 的 七 对 性 状
豌豆杂交操作
孟 德 尔 分 离 律
孟 德 尔 自 由 组 合 律
黄圆 绿圆 黄皱 绿皱
1909年，丹麦的遗传学家W.
Johanssen 根据希腊语“给予生命”之义，创造了 “gene‖一词。但它只是一个抽象的单 位，并不代表物质实体。
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１、基因的剪刀──限制性核酸内切酶（限制酶）
应用
过程
（1）指一类酶，非一种酶。
（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。
（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？
目的基因的mRNA 反转录
蛋白质的氨基酸序列 推测
mRNA的核苷酸序列
单链DNA(cDNA)
推测
合成
结构基因的核苷酸序列
化学合成
双链DNA (即目的基因)
目的基因的扩增：PCR技术 目的基因
（二）目的基因与运载体结合
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）
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。
GAA T AA G
C TT AA G
用同种限制酶切割
G AA TT C
G AA TT C
概念 工具
基因工程
应用 过程 一、 基因工程概念
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 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境
生物体外
操作对象
基因
操作水平
三 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
（一）提取目的基因
• 1.目的基因人: 们所需要转移的基因。
• 2.目的基因的提取录法 根据已知的氨基酸序列合成DNA
磷酸二酯键 单个脱氧核苷酸+片段
磷酸二酯键 DNA片段+DNA片段
需要（DNA一条链）
不需要
3、基因的运输工具——运载体
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
1、基因工程与农牧业、食品工业 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的转
质好的转基因鱼(中国)
基因牛(阿根廷)
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。
动植物病毒，目的是将目的基因
送入 受体 细胞
3．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__与__鉴__定_ 4．基因工程的应用
基 基因 因工 工程 程与 与作物药物育种研制， ，如 如胰 抗虫 岛棉 素、乙肝疫苗等 基因工程与 环境 保护，如超级菌分解泄漏石油
②导入动物细胞--- 显微注射法
（卵细胞）
导入微生物细胞----感受态细胞法
受体细胞：细菌
氯化钙
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
（四）目的基因的检测和表达
（1）检测：如抗菌素抗性基因、产物具有颜色反应的基因 （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
C TT AA G
C TT AA G
基因的针线：DNA连接酶
G AA TT C
C TT AA G
２、基因的针线──DNA连接酶
（1）连接的部位： DNA双链片段间的磷酸二酯键，不是氢键。 （2）结果： 形成重组DNA （3）与DNA聚合酶的异同
DNA聚合酶
DNA连接酶
化学本质
蛋白质
蛋白质
作用部位 模板
目的基因与运载体结合的结果可能有几种情况？ 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
（三）将目的基因导入受体细胞
（唯一没有出现碱基互补配对的过程）
（1）导入方法：借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径
（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 （体细胞、卵细胞）
无表达产物 无表达产物
有表达产物
无表达产物
基因工程操作的基本步骤
从细胞中分 离出DNA
限制 酶
提取目的基因
限制酶 DNA连 接酶
从大肠杆菌 中提取质粒
目的基因与 运载体结合
目的基因导 入受体细胞
目的基因的 表达与检测
基因的“剪刀”： 限制酶
基因的“针线”： DNA连接酶
2.工具基因的 运载体 ：常用的有质粒、噬菌体和
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。
2．(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
药物
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。
3、基因工程与环境保护 ⑴ 环境监测：
环境
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
⑵ 环境污染治理： 基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分
DNA分子水平
基本过程 剪切 → 拼接 → 导入→ 表达
结果
获得人类需要的基因产物
实质
基因重组
基
基因工程
限制性内切酶
因
的工具
DNA连接酶
工
运载体
程
的
基
1.提取目的基因
本
基因工程 2.目的基因与运载体结合
内
基本步骤 3.将目的基因导入受体细胞
容
4.目的基因的检测和表达
概念 工具
二 基因操作的工具
基因工程
4）对受体细胞无害，不影响其正常活动。
3.种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。
3、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.
概念 工具
基因工程
应用
过程