基因工程專題2ppt課件

1、棉鈴蟲棉鈴蟲 長期以來，棉鈴蟲是我國棉花艱苦害蟲之長期以來，棉鈴蟲是我國棉花艱苦害蟲之一，而棉鈴蟲的防治主要以化學(xué)防治為主。上一，而棉鈴蟲的防治主要以化學(xué)防治為主。上世紀九十年代，由于氣候條件適宜、棉鈴蟲抗世紀九十年代，由于氣候條件適宜、棉鈴蟲抗藥性加強等緣由，棉鈴蟲延續(xù)迸發(fā)為害，每年藥性加強等緣由，棉鈴蟲延續(xù)迸發(fā)為害，每年給國家呵斥幾十億甚至上百億元的經(jīng)濟損失。給國家呵斥幾十億甚至上百億元的經(jīng)濟損失。因此，棉農(nóng)不得不高頻次、高濃度地施用殺蟲因此，棉農(nóng)不得不高頻次、高濃度地施用殺蟲劑，每年防治棉鈴蟲劑，每年防治棉鈴蟲20余次，不僅添加了棉花余次，不僅添加了棉花的消費本錢和棉農(nóng)的勞動強度，也破壞

2、了生態(tài)的消費本錢和棉農(nóng)的勞動強度，也破壞了生態(tài)環(huán)境，同時還嚴重損害了棉農(nóng)的身心安康。據(jù)環(huán)境，同時還嚴重損害了棉農(nóng)的身心安康。據(jù)不完全統(tǒng)計，不完全統(tǒng)計，19922019年棉農(nóng)因防治棉鈴年棉農(nóng)因防治棉鈴蟲而中毒的人數(shù)超越蟲而中毒的人數(shù)超越24萬人次。萬人次。 早在早在1938年，蘇云金芽孢桿菌即年，蘇云金芽孢桿菌即Bt作為一種生物作為一種生物殺蟲劑就用于防治地中海粉螟。殺蟲劑就用于防治地中海粉螟。1981年，科學(xué)家初次年，科學(xué)家初次勝利克隆了第一個編碼勝利克隆了第一個編碼Bt殺蟲晶體蛋白基因。殺蟲晶體蛋白基因。1988年年美國孟山都公司獲得轉(zhuǎn)美國孟山都公司獲得轉(zhuǎn)Bt棉花。我國科學(xué)家于棉花。我國科學(xué)

3、家于1992年年底研制勝利具有自主知識產(chǎn)權(quán)的底研制勝利具有自主知識產(chǎn)權(quán)的Bt殺蟲基因，并將殺蟲基因，并將Bt殺蟲基因?qū)朊藁ǎl(fā)明出轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，這使我國殺蟲基因?qū)朊藁ǎl(fā)明出轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，這使我國成為第二個可以獨立研制抗蟲棉的國家。成為第二個可以獨立研制抗蟲棉的國家。2019年我國年我國建成建成“棉花規(guī)?；D(zhuǎn)基因技術(shù)體系平臺，培育周期由棉花規(guī)?；D(zhuǎn)基因技術(shù)體系平臺，培育周期由原來的原來的12個月縮短到個月縮短到6個月，轉(zhuǎn)基因試管苗移栽成活個月，轉(zhuǎn)基因試管苗移栽成活率提高到率提高到90%以上；可以同時利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法、花以上；可以同時利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法、花粉管通道法和基因槍轟擊法粉管通道法和基

4、因槍轟擊法3種方法進展外源基因的遺種方法進展外源基因的遺傳轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)了流水線操作，年產(chǎn)轉(zhuǎn)基因植株傳轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)了流水線操作，年產(chǎn)轉(zhuǎn)基因植株8000株株以上，真正做到了棉花轉(zhuǎn)基因規(guī)?；凸S化。以上，真正做到了棉花轉(zhuǎn)基因規(guī)模化和工廠化。 抗蟲基因目的基因抗蟲基因目的基因的切割、改造、修飾的切割、改造、修飾拼接拼接目的目的基因與基因與運載體運載體拼接拼接重組重組DNA導(dǎo)入棉花導(dǎo)入棉花體細胞體細胞受體細受體細胞胞抗蟲基因抗蟲基因目的基因目的基因在棉花體細在棉花體細胞中表達胞中表達運載體運載體-質(zhì)粒質(zhì)粒基因工程的三種工具：限制性核酸內(nèi)切酶基因工程的三種工具：限制性核酸內(nèi)切酶-“分子手術(shù)刀；分子手術(shù)刀；D

5、NA銜接酶銜接酶-“分子縫合針分子縫合針；基因進入受體細胞的載體；基因進入受體細胞的載體-“分子運輸車分子運輸車-“分子工具分子工具磷酸二磷酸二酯鍵酯鍵限制性限制性內(nèi)切酶內(nèi)切酶識別序列的中軸線處識別序列的中軸線處切開切開平末端平末端識別序列的中軸線兩側(cè)分識別序列的中軸線兩側(cè)分別切開別切開-粘性末端粘性末端E-coliDNA銜接酶有何特點？銜接酶有何特點？T4DNA銜接酶銜接酶有何特點？有何特點？DNA銜接酶銜接酶作用位點作用位點作用對象作用對象-雙鏈片段雙鏈片段DNA銜接酶是一種封鎖銜接酶是一種封鎖DNA鏈上缺口酶，借助鏈上缺口酶，借助ATP等等水解提供的能量催化水解提供的能量催化DNA鏈的鏈

6、的5-PO4與另一與另一DNA鏈的鏈的3-OH生成磷酸二酯鍵必需是兩條緊鄰生成磷酸二酯鍵必需是兩條緊鄰DNA鏈才干鏈才干被被DNA銜接酶催化成磷酸二酯鍵。銜接酶催化成磷酸二酯鍵。 將外源將外源DNA帶入宿主細胞并進展復(fù)制的運載工具帶入宿主細胞并進展復(fù)制的運載工具稱為運載體稱為運載體vector，運載體通常是質(zhì)粒、，運載體通常是質(zhì)粒、 噬菌體衍生物、動植物病毒。噬菌體衍生物、動植物病毒。 質(zhì)粒是細菌擬核外自主復(fù)制的遺傳因子，多質(zhì)粒是細菌擬核外自主復(fù)制的遺傳因子，多為閉環(huán)為閉環(huán)DNA分子，天然存在于細菌、真菌分子，天然存在于細菌、真菌如酵母菌細胞內(nèi)，質(zhì)?？梢宰园l(fā)地從一如酵母菌細胞內(nèi)，質(zhì)?？梢宰园l(fā)地

7、從一個細菌遷移進入另一個細菌。宿主細胞指的個細菌遷移進入另一個細菌。宿主細胞指的是目的基因進展克隆的細胞。假設(shè)目的基因是目的基因進展克隆的細胞。假設(shè)目的基因的宿主是細菌或真菌，通常用質(zhì)粒做目的基的宿主是細菌或真菌，通常用質(zhì)粒做目的基因的運載體，特殊情況下用噬菌體做運載體；因的運載體，特殊情況下用噬菌體做運載體；假設(shè)宿主細胞是動植物，載體通常選取病毒假設(shè)宿主細胞是動植物，載體通常選取病毒或染色體或染色體DNA構(gòu)建。我們把經(jīng)過改造完成的構(gòu)建。我們把經(jīng)過改造完成的能運送目的基因的載體稱為克隆載體。能運送目的基因的載體稱為克隆載體。理想的基因工程運載體普通至少有以下幾點要求：理想的基因工程運載體普通至

8、少有以下幾點要求： 能在宿主細胞中保管并可以大量復(fù)制。能在宿主細胞中保管并可以大量復(fù)制。 具有多個限制酶的切點，而且每一種限制酶的切點具有多個限制酶的切點，而且每一種限制酶的切點 最好只需一個，可適于多種限制酶切割的最好只需一個，可適于多種限制酶切割的DNA插入。插入。 重組重組DNA 導(dǎo)入后不影響其進入宿主細胞和在細胞導(dǎo)入后不影響其進入宿主細胞和在細胞中的復(fù)制，并能在細胞中自我復(fù)制，或整合到染色體中的復(fù)制，并能在細胞中自我復(fù)制，或整合到染色體上，隨染色體上，隨染色體DNA同步復(fù)制，運用平安。同步復(fù)制，運用平安。 具有一定的標志基因，具有容易被識別挑選的標志，具有一定的標志基因，具有容易被識別

9、挑選的標志，當(dāng)其進入宿主細胞、或攜帶著外來的核酸序列進入宿當(dāng)其進入宿主細胞、或攜帶著外來的核酸序列進入宿主細胞都能容易被識別和分別出來，并能淘汰未重組主細胞都能容易被識別和分別出來，并能淘汰未重組的空運載體的空運載體運載體質(zhì)粒通常是在天然質(zhì)粒的根底上進展過人運載體質(zhì)粒通常是在天然質(zhì)粒的根底上進展過人工改造的。工改造的。DNA銜接酶：主要是銜接銜接酶：主要是銜接DNA片段之間的磷酸二酯鍵，片段之間的磷酸二酯鍵，在基因工程中起作用。在基因工程中起作用。DNA聚合酶：主要是銜接聚合酶：主要是銜接DNA片段與單個脫氧核苷酸片段與單個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵，在之間的磷酸二酯鍵，在DNA復(fù)制中起做用。復(fù)制中起做用。DNA聚合酶是以一條聚合酶是以一條DNA鏈為模板，將單個核苷酸經(jīng)鏈為模板，將單個核苷酸經(jīng)過磷酸二酯鍵構(gòu)成一條與模板鏈互補的過磷酸二酯鍵構(gòu)成一條與模板鏈互補的DNA鏈；而鏈；而DNA銜接酶是將銜接酶是將DNA雙鏈上的兩個缺口同時銜接起來。雙鏈上的兩個缺口同時銜接起來。因此因此DNA銜接酶不需求模板。銜接酶不需