基因工程及其應(yīng)用幻燈片課件

1、第六章基因工程及其應(yīng)用幻燈片優(yōu)選第六章基因工程及其應(yīng)用一、基因工程的原理 基因工程的出現(xiàn)使人類有可能按照自己的意愿直接定向地改變生物，培育出新品種。 又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗地說(shuō)，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。 1、基因工程例題1.科學(xué)家們經(jīng)過(guò)多年努力，創(chuàng)立了一種新興生物技術(shù)基因工程，實(shí)施該工程的最終目的是 （ ） A定向提取生物體的DNA分子 B定向地對(duì)DNA分子進(jìn)行“剪切” C在生物體外對(duì)DNA分子進(jìn)行改造 D定向地改造生物的遺傳性狀 D一、基因工程的原理 基因工程的出現(xiàn)使人類有可能按照

2、自己的意愿直接定向地改變生物，培育出新品種。 又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗地說(shuō)，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。 1、基因工程的概念：基因工程基本工具：基因“剪刀”限制性核酸內(nèi)切酶基因“針線”DNA連接酶基因的運(yùn)載體質(zhì)粒、噬菌體、動(dòng)植物病毒一、基因工程的原理2、“基因剪刀”限制性核酸內(nèi)切酶(簡(jiǎn)稱限制酶)C T T A AG A A T T C G一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。例如:EcoRI限制酶，專一識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間將序列切開(kāi)。黏性末

3、端黏性末端切割DNA分子中兩個(gè)脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵限制酶切割的什么？ A T T A被同一種限制酶切斷的幾個(gè)DNA是否具有相同的黏性末端？嘗試寫出下列序列受EcoRI限制酶作用后的黏性末端DNA被限制酶切斷后有兩個(gè)反向互補(bǔ)的“黏性末端”。被同一種限制酶切斷的幾個(gè)DNA具有相同的黏性末端，堿基能夠通過(guò)互補(bǔ)進(jìn)行配對(duì)。CTTCATGGAAGTACTTAAGGGATT AATTCCCTAA ACGTGCTTAAAATTCCCATT GGGTAA GGCATCTTAAAATTCCGTAG GGCATCTTAAAATTCCGTAG 一、基因工程的原理3、“基因針線”DNA連接酶連接酶的作用：將互補(bǔ)配

4、對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來(lái)，使之成為一個(gè)完整的DNA分子。CTTCATGGAAGTACTTAAGGGATT AATTCCCTAA GGCATCTTAAAATTCCGTAG 連接酶連接的部位： 磷酸二酯鍵思考：如何將重組DNA分子送入受體細(xì)胞呢？一、基因工程的原理4、基因的運(yùn)載體運(yùn)載體必須同時(shí)滿足三個(gè)要求：能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定的保存。具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)。具有某些標(biāo)記基因，便于篩選。常用：質(zhì)粒、噬菌體、動(dòng)植物病毒一、基因工程的原理大腸桿菌DNA 質(zhì)粒（環(huán)狀DNA分子）控制質(zhì)粒DNA轉(zhuǎn)移的基因抗生素抗性基因 質(zhì)粒：存在于許多細(xì)菌以及酵母菌等生物的細(xì)胞中，是擬核或細(xì)胞核外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DN

5、A分子。從細(xì)胞中分離出DNA限制酶截取DNA片斷分離大腸桿菌質(zhì)粒DNA重組將質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌培養(yǎng)大腸桿菌獲得產(chǎn)物基因工程過(guò)程示意圖5、基因工程的操作步驟：從細(xì)菌中取出質(zhì)粒從細(xì)胞中取出DNA用同種限制酶切斷兩個(gè)DNA具有相同的黏性末端提取目的基因（如人的胰島素基因）用連接酶將目的基因與質(zhì)粒連接 （形成重組DNA分子）目的基因與運(yùn)載體結(jié)合將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞（如大腸桿菌）利用質(zhì)粒中具有某些特性的基因進(jìn)行檢測(cè)并判斷目的基因是否表達(dá)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測(cè)與鑒定提取目的基因的方法用限制酶切斷成許多片段直接分離基因鳥(niǎo)槍法 又叫“散彈射擊法”，猶如用獵槍發(fā)射的散彈打鳥(niǎo)，無(wú)論哪一顆子彈擊中目標(biāo)

6、,都能把鳥(niǎo)打下來(lái) 具體做法是：用限制酶將供體細(xì)胞中的DNA切成許多片段，將這些片段分別載入運(yùn)載體，然后通過(guò)運(yùn)載體分別轉(zhuǎn)入不同的受體細(xì)胞，讓供體細(xì)胞所提供的DNA的所有片段分別在各個(gè)受體細(xì)胞中大量復(fù)制，從中找出含有目的基因的細(xì)胞，再用一定的方法把帶有目的基因的DNA片段分離出來(lái)。該法優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，但是最大的缺點(diǎn)是具有很大的盲目性，工作量大，成功率低。且不能將真核生物的基因轉(zhuǎn)移到原核生物中去。人工合成基因法DNA合成儀有兩種方法：逆轉(zhuǎn)錄法：以信使RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下將脫氧核苷酸合成合成DNA(基因)。直接合成法：根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸順序推算出信使RNA核苷酸順序，再據(jù)此推算出基因DNA

7、的脫氧核苷酸順序。用游離脫氧核苷酸直接合成相應(yīng)的基因。目的基因的檢測(cè)和鑒定大量的受體細(xì)胞接受不多的目的基因。處理的受體細(xì)胞中真正攝入了目的基因的很少，必須將它從中檢測(cè)出來(lái)。 將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)形成菌落，檢測(cè)菌落中是否有目的基因的表達(dá)產(chǎn)物。淘汰無(wú)表達(dá)產(chǎn)物的菌落，保留有表達(dá)產(chǎn)物的進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。無(wú)表達(dá)產(chǎn)物無(wú)表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物無(wú)表達(dá)產(chǎn)物基因工程別名操作環(huán)境操作對(duì)象操作水平基本工具基本過(guò)程結(jié)果實(shí)質(zhì)基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平人類需要的基因產(chǎn)物提取拼接導(dǎo)入檢測(cè)和鑒定基因重組限制酶、DNA連接酶、運(yùn)載體第一步：提取目的基因基因工程基本步驟：第二步：目的基因與運(yùn)載體結(jié)合第三步

8、：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞第四步: 目的基因的表達(dá)和檢測(cè)例題2.利用外源基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，可生產(chǎn)人類所需的產(chǎn)品。下列選項(xiàng)中能說(shuō)明目的基因完成表達(dá)的是（ ）A棉花細(xì)胞中檢測(cè)到載體上的標(biāo)記基因B山羊乳腺細(xì)胞中檢測(cè)到人生長(zhǎng)激素的基因C酵母菌細(xì)胞中提取到人的干擾素D大腸桿菌中檢測(cè)到人胰島素基因的mRNAC二、基因工程的應(yīng)用1、基因工程與作物育種（1）獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物 將富含賴氨酸的蛋白質(zhì)編碼基因轉(zhuǎn)入玉米,獲得轉(zhuǎn)基因玉米。 將控制番茄果實(shí)成熟的基因?qū)敕?獲得轉(zhuǎn)基因耐貯存番茄,是世界上進(jìn)入市場(chǎng)的第一種轉(zhuǎn)基因植物。 轉(zhuǎn)入金魚(yú)草基因的紫番茄富含花青素 ，可明顯減緩結(jié)腸癌細(xì)胞生長(zhǎng)，同時(shí)

9、具抵抗心血管疾病的功效。四、基因工程的應(yīng)用1、基因工程與作物育種轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚(yú)抗寒基因的番茄獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物和具有抗逆性的作物新品種。板書設(shè)計(jì)基因工程原理概念：又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗地說(shuō)，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀?；颉凹舻丁毕拗菩院怂醿?nèi)切酶基因“針線”DNA連接酶基因的運(yùn)載體質(zhì)粒、噬菌體、動(dòng)植物病毒基本工具操作步驟提取目的基因目的基因與運(yùn)載體結(jié)合將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測(cè)與鑒定（2）培育出具有各種抗逆性的作物新品種二、基因工程的應(yīng)用1、基因

10、工程與作物育種蘇云金桿菌抗蟲(chóng)基因普通棉花抗蟲(chóng)棉提取導(dǎo)入培育抗蟲(chóng)棉的培育過(guò)程 已問(wèn)世的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)植物主要有水稻、棉、玉米、馬鈴薯、番茄、大豆、蠶豆、煙草、蘋果、核桃、菊花、白花三葉草等。（2）培育出具有各種抗逆性的作物新品種二、基因工程的應(yīng)用1、基因工程與作物育種抗病毒轉(zhuǎn)基因甜椒轉(zhuǎn)基因抗除草劑玉米（1）培育出具有優(yōu)良品質(zhì)的動(dòng)物二、基因工程的應(yīng)用2、基因工程與畜牧養(yǎng)殖轉(zhuǎn)生長(zhǎng)激素基因鯉魚(yú)（9個(gè)月后比對(duì)照個(gè)體重1.5kg)超級(jí)綿羊（生長(zhǎng)速率提高30%，體型增大50%）（2）利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物乳汁中分泌人凝血因子IX的轉(zhuǎn)基因山羊 科學(xué)家將藥用蛋白基因?qū)氩溉閯?dòng)物的受精卵，使其發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，轉(zhuǎn)基因

11、動(dòng)物進(jìn)入泌乳期后，通過(guò)分泌的乳汁來(lái)生產(chǎn)所需的藥品。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)獲得的轉(zhuǎn)基因克隆奶牛二、基因工程的應(yīng)用2、基因工程與畜牧養(yǎng)殖二、基因工程的應(yīng)用3、基因工程與藥物研制許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織、細(xì)胞或血液中提取的。受材料來(lái)源限制產(chǎn)量有限，價(jià)格十分昂貴。微生物生長(zhǎng)迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成相應(yīng)藥物成分的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞內(nèi)，讓它們產(chǎn)生相應(yīng)的藥物，高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品，如胰島素、干擾素等。 用基因工程方法生產(chǎn)的藥物還有白細(xì)胞介素、溶血栓劑、凝血因子以及某些疫苗等。 胰島素是治療糖尿病的特效藥，長(zhǎng)期以來(lái)只能依靠從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4

12、-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價(jià)格之高可想而知。 將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)不但解決了這種比黃金還貴的藥品產(chǎn)量問(wèn)題，還使其價(jià)格降低大大降低!我國(guó)生產(chǎn)的部分胰島素產(chǎn)品胰島素生產(chǎn)車間 干擾素治療病毒感染是“萬(wàn)能靈藥”！過(guò)去從人血中提取,300L血才提取1mg!其“珍貴”程度自不用多說(shuō)。干擾素生產(chǎn)車間 基因工程人干擾素-2b（安達(dá)芬） ，廣泛用于病毒性疾病治療和多種腫瘤的治療，是當(dāng)前國(guó)際公認(rèn)的病毒性疾病治療的首選藥物和腫瘤生物治療的主要藥物。基因工程方法生產(chǎn)蛋白質(zhì)藥物的優(yōu)勢(shì)非常明顯。二、基因工程的應(yīng)用4、基因工程與環(huán)境 基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測(cè)環(huán)境中的病毒、細(xì)菌等污染。如檢測(cè)飲用水中病毒的含量 。 美國(guó)科學(xué)家用基因工程做成的“超級(jí)細(xì)菌” 能同時(shí)快速分解石油中的四種烴類 ，用于清除被石油污染