基因重組課件.ppt

轉(zhuǎn)基因西紅柿,轉(zhuǎn)基因驅(qū)蚊草,轉(zhuǎn)基因超級小鼠,導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠,水母,能發(fā)熒光的熱帶斑馬魚,普通熱帶斑馬魚是不發(fā)熒光的,如何讓普通熱帶斑馬魚也發(fā)熒光?,家蠶能夠吐出蠶絲為人類利用,能否讓細菌“吐出”蠶絲？,設(shè)想,怪物1,怪物2,怪物3,什么叫基因工程？,基因工程又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。是指按照人們的意愿,在生物體外，通過對DNA分子進行人工“剪切”和“拼接”，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導(dǎo)入到受體細胞里，定向地改造生物的遺傳性狀，產(chǎn)生出人類需要的基因產(chǎn)物。,基因工程的概念,甲生物,乙生物,新類型,基因敲除技術(shù),轉(zhuǎn)基因技術(shù),生物,新類型,目的基因的獲得如何將目的基因?qū)胧荏w細胞目的基因的表達,需要解決什么問題？,原理：基因重組,操作水平：DNA分子水平,結(jié)果：定向地改造生物的性狀，獲得人類所需要的品種（如獲得產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌）。,基因工程,目的基因,過程：,基因操作的工具,專一性,基因的針線：DNA連接酶,被同一種限制酶切斷的幾個DNA是否具有相同的黏性末端？,、基因的針線DNA連接酶,連接酶的作用是：將互補配對的兩個黏性末端連接起來，使之成為一個完整的DNA分子。,3、基因的運輸工具運載體,常用的運載體：質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒,第一步：獲取目的基因：,基因工程基本步驟,目前被較廣泛提取使用的目的基因有：蘇云金桿菌抗蟲基因、人胰島素基因、人干擾素基因、種子貯藏蛋白基因、植物抗病基因等。,、提取目的基因?qū)⑿枰幕驈墓w生物的細胞內(nèi)提取出來。,提取目的基因的方法,直接分離基因鳥槍法,將供體生物的DNA用限制酶切割為許多片段，再用運載體將這些片段都運載到受體生物的不同細胞中去。只要有一個細胞獲得了需要的目的基因并得以表達，基因工程就算成功了。該法最大的缺點是帶有很大的盲目性，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,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。,2、目的基因與運載體結(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配對后，在連接酶的作用下連接形成重組DNA分子。,3、將目的基因?qū)胧荏w細胞,常用的受體細胞：菌類和動植物細胞,4、目的基因的表達和檢測,大量的受體細胞接受不多的目的基因。處理的受體細胞中真正攝入了目的基因的很少，必須將它從中檢測出來。將每個受體細胞單獨培養(yǎng)形成菌落，檢測菌落中是否有目的基因的表達產(chǎn)物。淘汰無表達產(chǎn)物的菌落，保留有表達產(chǎn)物的進一步培養(yǎng)、研究。,一、基因工程與作物育種,基因工程的應(yīng)用,抗蟲轉(zhuǎn)基因植物,抗蟲害的玉米,轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒,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。,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的蛋白晶體，能使棉鈴蟲等鱗翅口害蟲癱瘓致死。科學(xué)家將編碼這個蛋白質(zhì)的基因?qū)胱魑?，使作物自身具有抵御蟲害的能力。,生長快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國),乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷),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锛毎麅?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。,胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，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！使其價格降低了30%-50%!,干擾素是病毒侵入細胞后產(chǎn)生的一種糖蛋白。干擾素幾乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一種抗病毒的特效藥。此外干擾素對治療某些癌癥和白血病也有一定療效。傳統(tǒng)的干擾素生產(chǎn)方法是從人血液中的白細胞內(nèi)提取，每300L血液只能提取出1mg干擾素。19801982年，科學(xué)家用基因工程方法在大腸桿菌及酵母菌細胞內(nèi)獲得了干擾素，是傳統(tǒng)的生產(chǎn)量的12萬倍。1987年上述干擾素大量投放市場。,基因工程藥品干擾素,治療侏儒癥的唯一方法，是向人體注射生長激素。而生長激素的獲得很困難。以前，要獲得生長激素，需解剖尸體，從大腦的底部摘取垂體，并從中提取生長激素?，F(xiàn)可利用基因工程方法，將人的生長激素基因?qū)氪竽c桿菌中，使其生產(chǎn)生長激素。人們從450L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長激素，相當于6萬具尸體的全部產(chǎn)量。,基因工程藥品生長激素,3、環(huán)境保護基因工程做成的“超級細菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。,通常一種細菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級細菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解一些毒害物質(zhì)。,環(huán)境監(jiān)測：基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測環(huán)境中的病毒、細菌等污染。,1t水中只有10個病毒也能被DNA探針檢測出來,轉(zhuǎn)基因食品,安全嗎?!,轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性,你認為應(yīng)該如何對待轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性問題？目前，大多數(shù)專家認為，已經(jīng)投入商品化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)基因番茄、玉米等農(nóng)產(chǎn)品都是安全的。迄今為止尚無食用轉(zhuǎn)基因生物產(chǎn)品引起任何嚴重問題的科學(xué)報道。轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、耐貯藏番茄、抗病毒甜椒及基因工程疫苗等已獲得生產(chǎn)應(yīng)用安全證書。,練習(xí)：,要使目的基因與對應(yīng)的載體重組，所需的兩種酶是（）限制酶連接酶解旋酶還原酶實施基因工程的第一步的一種方法是把所需的基因從供體細胞內(nèi)分離出來，