基因工程及其應用

關于基因工程及其應用能生產胰島素的大腸桿菌第2頁,共35頁，2024年2月25日，星期天轉基因超級小鼠第3頁,共35頁，2024年2月25日，星期天熒光小豬第4頁,共35頁，2024年2月25日，星期天導入人基因的小鼠(長出人的耳朵)——器官移植第5頁,共35頁，2024年2月25日，星期天熒光小魚第6頁,共35頁，2024年2月25日，星期天個頭特別大的轉基因鯉魚第7頁,共35頁，2024年2月25日，星期天日本生產的轉基因方形西瓜第8頁,共35頁，2024年2月25日，星期天日本轉基因藍色玫瑰第9頁,共35頁，2024年2月25日，星期天未來會不會出現這樣的香蕉？第10頁,共35頁，2024年2月25日，星期天標準概念——在生物體外，通過對DNA分子進行人工“切割”和“拼接”，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導入受體細胞內，使重組基因在受體細胞內表達，產生出人類所需要的產物?；蚬こ逃纸凶龌蚱唇蛹夹g或DNA重組技術。通俗概念——按照人們的意愿，把一種生物的個別基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。一、基因工程的概念——分子水平改變生物第11頁,共35頁，2024年2月25日，星期天基因拼接技術或DNA重組技術生物體外基因DNA分子水平剪切拼接導入表達人類需要的產物一、基因工程的概念——分子水平改變生物第12頁,共35頁，2024年2月25日，星期天1.基因的“剪刀”—限制性核酸內切酶二、基因工程的“工具”CGATGCTA磷酸二酯鍵舉例：大腸桿菌的一種限制酶能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。DNA的結構第13頁,共35頁，2024年2月25日，星期天GAATTCCTTAAGGCTTAAAATTCGCCC

GGGGGGCCCCCCGGGGGGCCC中軸線黏性末端平末端EcoRⅠ在G與A之間切割SmaⅠ在G與C之間切割黏性末端和平末端第14頁,共35頁，2024年2月25日，星期天DNA分子的切割和連接GAATTCCTTAAGGCTTAAAATTCGGAATTCCTTAAGGCTTAAAATTCGGCTTAAAATTCGEcoRⅠ切此位點EcoRⅠ切此位點不同來源的DNA片段結合DNA雙鏈斷開，露出黏性末端DNA連接酶限制性核酸內切酶第15頁,共35頁，2024年2月25日，星期天DNA連接酶和DNA聚合酶的異同二、基因工程的“工具”2.基因的針線——DNA連接酶第16頁,共35頁，2024年2月25日，星期天3.“運輸工具”——運載體運載體的作用：

運載體的種類：

一是將目的基因導入受體細胞中；二是利用它在宿主細胞內進行自主復制。質粒、噬菌體和動植物病毒。

二、基因工程的“工具”第17頁,共35頁，2024年2月25日，星期天重組質粒的構建…GAATTC…CTTAAGGAATTC…CTTAAG…酶切酶切質粒目的基因必須是同一種限制酶AATTTTAA第18頁,共35頁，2024年2月25日，星期天三、基因操作的基本步驟細菌取出質粒

用相同的限制酶切出黏性末端供體細胞取出DNA分子用限制酶切取目的基因

將目的基因插入質粒切口用DNA連接酶將目的基因與質粒相連將重組DNA分子導入受體細胞重組DNA分子增殖、表達檢測目的基因產物基因工程的遺傳學原理：基因重組

第19頁,共35頁，2024年2月25日，星期天基因工程的“四步曲”提取目的基因1目的基因與運載體結合2將目的基因導入受體細胞3目的基因的檢測和表達4第20頁,共35頁，2024年2月25日，星期天基因工程過程示意圖①從細胞中分離出DNA①②③④⑤⑥②限制酶截取DNA片斷③分離大腸桿菌中的質粒④DNA重組⑤用重組質粒轉化大腸桿菌⑥培養(yǎng)大腸桿菌克隆大量基因第21頁,共35頁，2024年2月25日，星期天1.基因工程與育種：

獲得高產、穩(wěn)產和具有優(yōu)良品質的農作物，栽培出具有各種抗逆性的作物新品種。（抗除草劑的玉米、大豆、轉基因奶牛等）2.基因工程與藥物研制：胰島素、干擾素、和乙肝疫苗等。四、基因工程的應用第22頁,共35頁，2024年2月25日，星期天68%22%7%3%美國阿根廷加拿大中國2001年轉基因作物種植面積最大的四個國家及其所占比例比例第23頁,共35頁，2024年2月25日，星期天轉基因抗蟲水稻(綠色植株)與對照(黃色枯萎植株)（一）植物基因工程——抗蟲轉基因植物第24頁,共35頁，2024年2月25日，星期天

基因工程培育抗蟲棉的簡要過程普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因與運載體DNA拼接導入棉花細胞(含抗蟲基因)棉花植株(有抗蟲特性)上述培育抗蟲棉的關鍵步驟？第25頁,共35頁，2024年2月25日，星期天基因工程培育抗蟲棉的關鍵步驟和工具抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細胞內提取出來抗蟲基因與運載體DNA連接抗蟲基因導入受體(棉花)細胞基因的剪刀——限制性核酸內切酶基因的針線——DNA連接酶基因的運載工具——運載體剪切拼接導入表達和檢測第26頁,共35頁，2024年2月25日，星期天抗病毒的轉基因小麥抗病毒的轉基因甜椒（一）植物基因工程——抗病轉基因植物第27頁,共35頁，2024年2月25日，星期天（一）植物基因工程——抗逆轉基因植物轉魚抗凍蛋白基因的番茄轉基因抗除草劑玉米第28頁,共35頁，2024年2月25日，星期天（一）植物基因工程——改良植物的品質富含賴氨酸的轉基因玉米第29頁,共35頁，2024年2月25日，星期天轉生長激素基因鯉魚（二）動物基因工程——提高動物生長速度第30頁,共35頁，2024年2月25日，星期天轉有人α-抗胰蛋白酶基因的轉基因羊（二）動物基因工程——生產藥物第31頁,共35頁，2024年2月25日，星期天我國生產的部分基因工程藥物（三）基因工程藥物第32頁,共35頁，2024年2月25日，星期天以候云德院士(右)為首的研究人員，成功地研制出我國第一個基因工程藥物——干擾素干