1、第三章 遗传与基因工程 知识结构体系： 一细胞质 遗传 二基因的 结构 三基因工程 简介 概念：由细胞质遗传物质控制的遗传现象。 特点 物质基础:线粒体或叶绿体中的DNA （细胞质基因） 实践应用：三系配套 母系遗传 杂交后代不出现一定的分离比 原核细胞基因结构 真核细胞基因结构 人类基因组研究 概念 基因工 程工具 剪刀：限制酶 针线：链接酶 运载体：质粒等 步骤：提取结合导入检测和表达 基因工程的成果和发展前景 第二节基因结构第二节基因结构 基因操作工具 1、剪刀 2、针线 3、运输工具 基因操作步骤 1 2 3 4 第三节基因工程第三节基因工程 原核基因结构 真核基因结构 原、真基因异同
2、 人类基因组计划 细胞质遗传概念 细胞质遗传特点 物质基础 第一节细胞质遗传第一节细胞质遗传 成果与发展前景 与医药卫生 与农牧业 食品业 与环境保护 （一）、（一）、细胞质遗传概念：由细胞质遗传物质控制的遗传现象。细胞质遗传概念：由细胞质遗传物质控制的遗传现象。 紫茉莉花质体的遗传 质体 含叶绿素含叶绿素 叶绿体叶绿体 含胡萝卜素含胡萝卜素 有色体有色体 不含色素不含色素 白色体白色体 紫茉 莉花 枝条 绿色：只含叶绿体细胞 白色：只含白色体细胞 花斑状：只含叶绿体的；只含白色体的；既只含叶绿体的；只含白色体的；既 含叶绿体又含白色体的细胞含叶绿体又含白色体的细胞 接受花粉的 枝条() 提供
3、花粉 的枝条() F1的表现 白色 白色 绿色 花斑 白色 绿色 白色 绿色 花斑 绿色 花斑 白色 绿色 花斑 白色 绿色 花斑 第一节 细胞质遗传 第二节基因结构第二节基因结构 基因操作工具 1、剪刀 2、针线 3、运输工具 基因操作步骤 1 2 3 4 第三节基因工程第三节基因工程 原核基因结构 真核基因结构 原、真基因异同 人类基因组计划 细胞质遗传概念 细胞质遗传特点 物质基础 第一节细胞质遗传第一节细胞质遗传 成果与发展前景 与医药卫生 与农牧业 食品业 与环境保护 1.图片对齐 在我们插入PPT图片或是输入文字的时候，为了整齐都需要将插入的文本框对齐 ，但是又不想一个一个的进行操
4、作，这时按住Ctrl键将需要进行对齐的文本选中 ，点击开始排列对齐垂直居中即可； 2.巧用格式刷 在制作PPT的时候为了保证PPT风格的统一，很多任通常会使用复制粘贴来确保 每一页PPT格式相同，这样对于少页数来说可以进行操作，但是碎玉多页面的话 就有点麻烦了，其实我们可以巧用格式刷：首先，在开始菜单栏下方有一个格式 刷，点击格式刷，很快就能看到效果； 3.去除所有动画效果 很多人在制作PPT的时候都是直接在模板库里下载模板进行使用的，但是下载的 模板大多数都是有幻灯片的，这样在演讲的时候很不方便，怎样将其进行去除呢 ？单击幻灯片放映选择设置幻灯片放映，放映类型选择演讲者放映；换片方式 选择手
5、动即可； 4.PPT快键 PPT逼格提升技巧逼格提升技巧 1、F1总是表现为母本性状母系遗传 （二）、细胞质遗传的特点 P 配子配子 F1 2、细胞质遗传的后代不会出现一定的分离比 卵细胞卵细胞 卵细胞卵细胞 卵细胞卵细胞 第二节基因结构第二节基因结构 基因操作工具 1、剪刀 2、针线 3、运输工具 基因操作步骤 1 2 3 4 第三节基因工程第三节基因工程 原核基因结构 真核基因结构 原、真基因异同 人类基因组计划 细胞质遗传概念 细胞质遗传特点 物质基础 第一节细胞质遗传第一节细胞质遗传 成果与发展前景 与医药卫生 与农牧业 食品业 与环境保护 （三）细胞质遗传的物质基础 细胞质中线粒体、
6、叶绿体等细胞质结构中具有DNA， 含有基因。 生物体遗传是细胞质遗传和细胞核遗传共同作用的结果 核遗传和质遗传的比较 比较 细胞核遗传 细胞质遗传 物质基础 F1表现性状 杂交后代性状比例 减数分裂形成的子细 胞中遗传物质的分配 核基因 显性性状 有规律 均等 质基因 母本性状 没规律 不均等 第二节基因结构第二节基因结构 基因操作工具 1、剪刀 2、针线 3、运输工具 基因操作步骤 1 2 3 4 第三节基因工程第三节基因工程 原核基因结构 真核基因结构 原、真基因异同 人类基因组计划 细胞质遗传概念 细胞质遗传特点 物质基础 第一节细胞质遗传第一节细胞质遗传 成果与发展前景 与医药卫生 与
7、农牧业 食品业 与环境保护 第二节 基因的结构 一、教材分析 原核细胞的基因结构 真核细胞的基因结构 人类基因组研究 基 因 的 结 构 第二节基因结构第二节基因结构 基因操作工具 1、剪刀 2、针线 3、运输工具 基因操作步骤 1 2 3 4 第三节基因工程第三节基因工程 原核基因结构 真核基因结构 原、真基因异同 人类基因组计划 细胞质遗传概念 细胞质遗传特点 物质基础 第一节细胞质遗传第一节细胞质遗传 成果与发展前景 与医药卫生 与农牧业 食品业 与环境保护 （一）原核细胞的基因结构 非编码区 非编码区 编码区 编码区下游 编码区上游 RNA聚合酶 结合位点 调控遗传信息的表达 RNA聚
8、合酶能够识别调控序列中的结合位点，并 与其结合。转录开始后，RNA聚合酶沿DNA分子移动， 并与DNA分子的一条链为模板合成RNA。转录完毕后， RNA链释放出来，紧接着RNA聚合酶也从DNA模板链 上脱落下来。 编码区：能够转录为相应的信史RNA，进而指导蛋白 质的合成，能够编码蛋白质的区段。 非编码区：有调控遗传信息表达的核苷酸序列。 第二节基因结构第二节基因结构 基因操作工具 1、剪刀 2、针线 3、运输工具 基因操作步骤 1 2 3 4 第三节基因工程第三节基因工程 原核基因结构 真核基因结构 原、真基因异同 人类基因组计划 细胞质遗传概念 细胞质遗传特点 物质基础 第一节细胞质遗传第
9、一节细胞质遗传 成果与发展前景 与医药卫生 与农牧业 食品业 与环境保护 （二）真核细胞的基因结构 能够编码蛋白质的序列叫做外显子 不能够编码蛋白质的序列叫做内含 子，内含子能转录为信使RNA 内含子: 外显子: 编码区 非编码区 非编码区 与RNA聚酶 结合位点 内含子 外显子 编码区上游 编码区上游 不同种类的蛋白质的基因所含的外显子和内含 子的数目和长度是不同的。 每个编码蛋白质的基因都含有若干个外显子和内含子 第二节基因结构第二节基因结构 基因操作工具 1、剪刀 2、针线 3、运输工具 基因操作步骤 1 2 3 4 第三节基因工程第三节基因工程 原核基因结构 真核基因结构 原、真基因异
10、同 人类基因组计划 细胞质遗传概念 细胞质遗传特点 物质基础 第一节细胞质遗传第一节细胞质遗传 成果与发展前景 与医药卫生 与农牧业 食品业 与环境保护 1、 人的血红蛋白中，有一种蛋白质叫做珠蛋 白，它的基因有1700个碱基对，其中有3个外显子和 2个内含子，能够编码146个氨基酸，其外显子的碱 基对在整个基因碱基对中所占的比例是多少 2、 人的一种凝血因子的基因，在它的186000个碱 基对中，有26个外显子和25个内含子，能够编码 2552个氨基酸，其外显子的碱基对在整个基因碱基 对中所占的比例是多少 14631700100%=26% 25523186000100%=4% 练习： 比较：
11、原核细胞和真核细胞基因的异同 相同点：都是由能够编码蛋白质的编码 区和具有调控作用的非编码区组成的。 不同点：原核细胞基因的编码区是连续的，真核细胞 基因的编码区是间隔的、不连续的。 第二节基因结构第二节基因结构 基因操作工具 1、剪刀 2、针线 3、运输工具 基因操作步骤 1 2 3 4 第三节基因工程第三节基因工程 原核基因结构 真核基因结构 原、真基因异同 人类基因组计划 细胞质遗传概念 细胞质遗传特点 物质基础 第一节细胞质遗传第一节细胞质遗传 成果与发展前景 与医药卫生 与农牧业 食品业 与环境保护 （三）人类基因组计划 1、人类基因组：是指人体DNA分子所携带动全部的遗传信息 22
12、常常X、Y（24个个DNA） 约有约有30亿个亿个碱基对碱基对 33.5万个基因。万个基因。 2、人类基因组计划：分析测定人类基因组的核苷酸序列 主要内容绘 制四张图 遗传图：基因间的相对值 物理图：基因间的实际距离 序列图：核苷酸的序列 转录图：DNA形成RNA 3、参与国家：中、美、英、法、德、日 第二节基因结构第二节基因结构 基因操作工具 1、剪刀 2、针线 3、运输工具 基因操作步骤 1 2 3 4 第三节基因工程第三节基因工程 原核基因结构 真核基因结构 原、真基因异同 人类基因组计划 细胞质遗传概念 细胞质遗传特点 物质基础 第一节细胞质遗传第一节细胞质遗传 成果与发展前景 与医药
13、卫生 与农牧业 食品业 与环境保护 第三节 基因工程简介 一、教材分析 基因工程的 基本内容 在实践中的应用 基 因 工 程 （一）基因 操作的工具 （二）基因操 作的基因步骤 基因的剪刀 基因的针线 基因的运输工具 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 目的基因的检测与表达 基因工程与医药卫生 基因工程与农牧业、食品工业 基因工程与环境保护 基因工程又叫做基因工程又叫做基因拼接技术或基因拼接技术或DNADNA重组技术重组技术。这种技术。这种技术 是在生物是在生物 体外，通过对体外，通过对DNADNA分子进行人工分子进行人工“剪切剪切” 和和“拼接拼接”， 对生物的基因进
14、行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行 无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要 的基因产物。的基因产物。( (分子水平）分子水平） 苏云金芽孢杆菌抗虫基因普通棉花细胞含抗虫基因棉花抗虫棉 提取 与运载体拼接并导入 第二节基因结构第二节基因结构 基因操作工具 1、剪刀 2、针线 3、运输工具 基因操作步骤 1 2 3 4 第三节基因工程第三节基因工程 原核基因结构 真核基因结构 原、真基因异同 人类基因组计划 细胞质遗传概念 细胞质遗传特点 物质基础 第一节细胞质遗传第一
15、节细胞质遗传 成果与发展前景 与医药卫生 与农牧业 食品业 与环境保护 （一）基因操作的工具 1.基因的剪刀限制性内切酶（限制酶） 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列(特异 性），并在特定的切割点上将DNA 分子切断。目前 已发现的限制酶有200（数量）多种。 如 大肠杆菌中的一种限制酶，识别GAATTC 序列，并切割G-A序列 结果：产生黏性末端 第二节基因结构第二节基因结构 基因操作工具 1、剪刀 2、针线 3、运输工具 基因操作步骤 1 2 3 4 第三节基因工程第三节基因工程 原核基因结构 真核基因结构 原、真基因异同 人类基因组计划 细胞质遗传概念 细胞质遗传特点 物质基础 第一
16、节细胞质遗传第一节细胞质遗传 成果与发展前景 与医药卫生 与农牧业 食品业 与环境保护 、基因的针线DNA连接酶 连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末端连接 起来，使之成为一个完整的DNA分子。 连接部位：磷酸二酯键 第二节基因结构第二节基因结构 基因操作工具 1、剪刀 2、针线 3、运输工具 基因操作步骤 1 2 3 4 第三节基因工程第三节基因工程 原核基因结构 真核基因结构 原、真基因异同 人类基因组计划 细胞质遗传概念 细胞质遗传特点 物质基础 第一节细胞质遗传第一节细胞质遗传 成果与发展前景 与医药卫生 与农牧业 食品业 与环境保护 3、基因的运输工具运载体 作用：将外源基因导入受
17、体细胞 种类：质粒（最常用的运载体，是染色体外能够自我复制的很（最常用的运载体，是染色体外能够自我复制的很 小的环状小的环状DNADNA。）。） 噬菌体 动植物病毒 能够在宿主细胞中 复制并稳定的保存。 具有多个限制酶切点， 以便与外源基因连接。 具有标记基因便 于筛选。 第二节基因结构第二节基因结构 基因操作工具 1、剪刀 2、针线 3、运输工具 基因操作步骤 1 2 3 4 第三节基因工程第三节基因工程 原核基因结构 真核基因结构 原、真基因异同 人类基因组计划 细胞质遗传概念 细胞质遗传特点 物质基础 第一节细胞质遗传第一节细胞质遗传 成果与发展前景 与医药卫生 与农牧业 食品业 与环境
18、保护 （二）基因工程的基本步骤 第一步：提取目的基因 1、直接分离法：鸟枪法（散弹射击法） 2、人工 合成法 逆转录法：以信使RNA为模板，在逆转录酶 的作用下将脱氧核苷酸合成合成DNA(基因)。 化学合成：根据蛋白质的氨基酸顺序推算 出信使RNA核苷酸顺序，再据此推算出基因 DNA的脱氧核苷酸顺序。用游离脱氧核苷酸 直接合成相应的基因。 用限制用限制 酶切断成酶切断成 许多片段许多片段 将供体生物的DNA用限制酶切割为许多 片段，再用运载体将这些片段都运载到受 体生物的不同细胞中去。只要有一个细胞 获得了需要的目的基因并得以表达，基因 工程就算成功了。 第二节基因结构第二节基因结构 基因操作
19、工具 1、剪刀 2、针线 3、运输工具 基因操作步骤 1 2 3 4 第三节基因工程第三节基因工程 原核基因结构 真核基因结构 原、真基因异同 人类基因组计划 细胞质遗传概念 细胞质遗传特点 物质基础 第一节细胞质遗传第一节细胞质遗传 成果与发展前景 与医药卫生 与农牧业 食品业 与环境保护 优点:是操作简便，缺点:是带有很大的 盲目性，工作量大，成功率低。且不能 将真核生物的基因转移到原核生物中去。 第二步：目的基因与运载体结合 用与提取目 的基因相同的限 制酶切割质粒使 之出现一个切口， 将目的基因插入 切口处，让目的 基因的黏性末端 与切口上的黏性 末端互补配对后， 在连接酶的作用 下连
20、接形成重组 DNA分子。 第二节基因结构第二节基因结构 基因操作工具 1、剪刀 2、针线 3、运输工具 基因操作步骤 1 2 3 4 第三节基因工程第三节基因工程 原核基因结构 真核基因结构 原、真基因异同 人类基因组计划 细胞质遗传概念 细胞质遗传特点 物质基础 第一节细胞质遗传第一节细胞质遗传 成果与发展前景 与医药卫生 与农牧业 食品业 与环境保护 第三步：将目的基因导入受体细胞 借鉴细菌或病毒侵 染细胞的途径，通 过运载体把目的基 因带入某生物体内， 并使目的基因在受 体细胞内能准确地 转录和翻译。 导入导入 扩增（增殖）扩增（增殖） 为使重组的DNA分 子更容易进入受 体细胞，通常要
21、 用CaClCaCl2 2对受体细 菌进行处理，使 受体细菌具有更 大的通透性。 第二节基因结构第二节基因结构 基因操作工具 1、剪刀 2、针线 3、运输工具 基因操作步骤 1 2 3 4 第三节基因工程第三节基因工程 原核基因结构 真核基因结构 原、真基因异同 人类基因组计划 细胞质遗传概念 细胞质遗传特点 物质基础 第一节细胞质遗传第一节细胞质遗传 成果与发展前景 与医药卫生 与农牧业 食品业 与环境保护 第四步：目的基因的检测与表达 大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的受体 细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测 出来。 将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌 落中是否有目
22、的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌 落，保留有表达产物的进一步培养、研究。 无表达产物无表达产物 无表达产物无表达产物 有表达产物有表达产物 无表达产物无表达产物 1、检测；判断目的基因是否导入受体细胞 2、表达：有没有产生特定的性状 第二节基因结构第二节基因结构 基因操作工具 1、剪刀 2、针线 3、运输工具 基因操作步骤 1 2 3 4 第三节基因工程第三节基因工程 原核基因结构 真核基因结构 原、真基因异同 人类基因组计划 细胞质遗传概念 细胞质遗传特点 物质基础 第一节细胞质遗传第一节细胞质遗传 成果与发展前景 与医药卫生 与农牧业 食品业 与环境保护 第二节基因结构第二节基因结构
23、基因操作工具 1、剪刀 2、针线 3、运输工具 基因操作步骤 1 2 3 4 第三节基因工程第三节基因工程 原核基因结构 真核基因结构 原、真基因异同 人类基因组计划 细胞质遗传概念 细胞质遗传特点 物质基础 第一节细胞质遗传第一节细胞质遗传 成果与发展前景 与医药卫生 与农牧业 食品业 与环境保护 三、基因工程的成果和前景 、基因工程与医药卫生 基因工程药品的生产 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。；利用转基因 技术得到产品。如：胰岛素，乙肝疫苗 基因诊断与基因治疗 运用基因工程设计制造的“DNA探针”检测肝炎病 毒等病毒感染及遗传缺陷，不但准
24、确而且迅速。 通过基因工程给患有遗传病的人体内导入正常基因 可“一次性”解除病人的疾苦。 、基因工程与农牧业、食品工业 农业：获得高产稳产高品质的农作物、抗逆行新品种。 畜牧业：高产仔率，高产奶量的品种。如：超级小鼠 食品业：将鸡蛋白基因移入酵母菌来生产卵清蛋白 第二节基因结构第二节基因结构 基因操作工具 1、剪刀 2、针线 3、运输工具 基因操作步骤 1 2 3 4 第三节基因工程第三节基因工程 原核基因结构 真核基因结构 原、真基因异同 人类基因组计划 细胞质遗传概念 细胞质遗传特点 物质基础 第一节细胞质遗传第一节细胞质遗传 成果与发展前景 与医药卫生 与农牧业 食品业 与环境保护 3、
25、基因工程与环境保护 （1）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。 1t1t水中只有水中只有1010个病毒也能被个病毒也能被DNADNA探针检测出来探针检测出来 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。 （2）环境污染治理： 假单孢杆菌能分解石油的成分，把分解三种烃类的 基因转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出 同时能分解四种烃类的超级细菌。提高分解石油的效率。 第二节基因结构第二节基因结构 基因操作工具 1、剪刀 2、针线 3、运输工具 基因操作步骤 1 2 3
26、4 第三节基因工程第三节基因工程 原核基因结构 真核基因结构 原、真基因异同 人类基因组计划 细胞质遗传概念 细胞质遗传特点 物质基础 第一节细胞质遗传第一节细胞质遗传 成果与发展前景 与医药卫生 与农牧业 食品业 与环境保护 （四）实践中的应用 1.杂种为什么会表现出优势? 2.杂种优势会不会稳定遗传? 3.农业生产上利用杂种优势育种面临的难题是什么? 4.杂交育种的关键步骤是什么? 杂种可以集合双亲的有利基因而产生杂种优势 不会,因为杂种自交后会出现性状分离 要保持杂种优势,必须年年配制第一代杂交种,即F1 人工去雄 雄性不育现象的原理 一.由核基因和质基因共同控制 可育R 不育r 可育N 不育S 二.核基因和质基因的关系 1.核可育基因R抑制质不育基因S的表达。 2.质可育基因N可使花粉正常发育。 只有当核不育基因（rr）与质不育基因（S）同时存在即S （rr）时，才表现为雄性不育。 S(RR) S(Rr) N(rr） N(RR) N(Rr）可育 S（rr）不育
