基因工程與應(yīng)用

基因工程與應(yīng)用

第1頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

基因工程又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗的說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的性狀。原理：基因重組操作水平：DNA分子水平操作環(huán)境：生物外結(jié)果：定向地改造生物的性狀，獲得人類所需要的品種。一、基因工程目的基因供體細(xì)胞受體細(xì)胞第2頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

二、基因操作的工具1.基因的“剪刀”──限制性內(nèi)切酶（限制酶）一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切割點(diǎn)上將DNA分子切斷。專一性第3頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

基因的針線：DNA連接酶

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G用同種限制酶切割第4頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

被同一種限制切斷的幾個(gè)DNA是否具有相同的黏性末端？第5頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

２、基因的針線──DNA連接酶連接酶的作用是：將互補(bǔ)配對的兩個(gè)黏性末端連接起來，使之成為一個(gè)完整的DNA分子。第6頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

3、基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體常用的運(yùn)載體：質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒標(biāo)記基因，便于進(jìn)行檢測。第7頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

第一步：獲取目的基因：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（外源DNA）的所有片段分別在各個(gè)受體細(xì)胞中大量復(fù)制（在遺傳學(xué)中叫擴(kuò)增），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。

三、工程基本步驟第8頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

2、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合用與提取目的基因相同的限制酶切割質(zhì)粒使之出現(xiàn)一個(gè)切口，將目的基因插入切口處，讓目的基因的黏性末端與切口上的黏性末端互補(bǔ)配對后，在連接酶的作用下連接形成重組DNA分子。第9頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

第三步：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞導(dǎo)入擴(kuò)增常用的受體細(xì)胞：菌類和動(dòng)植物細(xì)胞第10頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

4、目的基因的表達(dá)和檢測大量的受體細(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，必須將它從中檢測出來。將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)形成菌落，檢測菌落中是否有目的基因的表達(dá)產(chǎn)物。淘汰無表達(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。無表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物

第11頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

四、基因工程的應(yīng)用一、基因工程與作物育種第12頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

轉(zhuǎn)基因植物的產(chǎn)生過程1、轉(zhuǎn)基因植物第13頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻（綠色）與對照（枯黃）1）抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗蟲的基因來自蘇云金桿菌。蘇云金桿菌形成的伴胞晶體是一種毒性很強(qiáng)的蛋白晶體，能使棉鈴蟲等鱗翅口害蟲癱瘓致死?？茖W(xué)家將編碼這個(gè)蛋白質(zhì)的基因?qū)胱魑铮棺魑镒陨砭哂械钟x害的能力。第14頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

2）抗病轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒第15頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

3）其他抗逆轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄第16頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

4）利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)不會(huì)引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆轉(zhuǎn)基因高賴氨酸玉米第17頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

2、基因工程與藥物研制我國生產(chǎn)的部分基因

工程疫苗和藥物許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來源限制產(chǎn)量有限，其價(jià)格往往十分昂貴。微生物生長迅速，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，不但能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。第18頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

1、基因工程藥物在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品如胰島素、干擾素直接生物體的哪些結(jié)構(gòu)中提??？藥品直接從生物的組織、細(xì)胞或血液中提取。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的缺點(diǎn)由于受原料來源的限制，價(jià)格十分昂貴。可利用什么方法來解決上述問題？利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品。第19頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

胰島素從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g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！使其價(jià)格降低了30%-50%!第20頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

用轉(zhuǎn)基因的植物生產(chǎn)藥物轉(zhuǎn)基因抗乙肝西紅柿(中國)，雖然不能治愈乙肝，但一年只吃幾個(gè)抗乙肝西紅柿，就完全能代替注射乙肝疫苗?？挂腋挝骷t柿屬于轉(zhuǎn)基因食品，就是將乙肝疫苗植入西紅柿內(nèi)，經(jīng)過多代繁殖，使轉(zhuǎn)入的基因穩(wěn)定化。第21頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

2、基因治療：是指是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的。

例：1990年，美國正式開始首例重度免疫缺陷癥的臨床基因治療，患者是一個(gè)小女孩，因?yàn)樗幋a的腺苷酸脫氨酶（簡稱ADA）基因發(fā)生了突變。研究人員首先克隆了人體正常的腺苷酸脫氨酶基因（ada），然后將其轉(zhuǎn)入患者有缺陷的T淋巴細(xì)胞中，經(jīng)過培養(yǎng)、轉(zhuǎn)化后的T淋巴細(xì)胞可以產(chǎn)生ADA，最后將成千上萬的這種轉(zhuǎn)基因的T淋巴細(xì)胞注射到患者骨髓組織中。3年后，這個(gè)女孩體內(nèi)50％的T淋巴細(xì)胞出現(xiàn)了新的ada，并能合成ADA，患者的免疫功能得到修復(fù)，癥狀明顯緩解，治療取得成功。第22頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

3、基因工程與環(huán)境保護(hù)

通過基因工程方法怎樣凈化被污染的環(huán)境？

1）用基因工程產(chǎn)物——“超級細(xì)菌”分解石油，可以大大提高細(xì)菌分解石油的效率。具體方法：將能分解三種烴類的假單孢桿菌的基因都轉(zhuǎn)移到能分解另一種烴類的假單孢桿菌內(nèi)，創(chuàng)造出了能同時(shí)分解四種烴類的“超級細(xì)菌”。

2）用基因工程培養(yǎng)出“吞噬”汞和降解土壤中DDT的細(xì)菌，以及能夠凈化鎘污染的植物。

3）通過基因重組構(gòu)建新的殺蟲劑，取代生產(chǎn)過程中耗能多、易造成環(huán)境污染的農(nóng)藥，并試圖通過基因工程回收和利用工業(yè)廢物。第23頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

利用基因工程培育的“指示生物”能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物。環(huán)境監(jiān)測第24頁，共25頁，2023年，2月2