基因工程專題2PPT學習教案

1、會計學1基因工程專題基因工程專題2 長期以來，棉鈴蟲是我國棉花重大害蟲長期以來，棉鈴蟲是我國棉花重大害蟲之一，而棉鈴蟲的防治主要以化學防治為主。之一，而棉鈴蟲的防治主要以化學防治為主。上世紀九十年代，由于氣候條件適宜、棉鈴蟲上世紀九十年代，由于氣候條件適宜、棉鈴蟲抗藥性增強等原因，棉鈴蟲連續(xù)暴發(fā)為害，每抗藥性增強等原因，棉鈴蟲連續(xù)暴發(fā)為害，每年給國家造成幾十億甚至上百億元的經濟損失年給國家造成幾十億甚至上百億元的經濟損失。因此，棉農不得不高頻次、高濃度地施用殺。因此，棉農不得不高頻次、高濃度地施用殺蟲劑，每年防治棉鈴蟲蟲劑，每年防治棉鈴蟲20余次，不僅增加了棉余次，不僅增加了棉花的生產成本和棉

2、農的勞動強度，也破壞了生花的生產成本和棉農的勞動強度，也破壞了生態(tài)環(huán)境，同時還嚴重損害了棉農的身心健康。態(tài)環(huán)境，同時還嚴重損害了棉農的身心健康。據不完全統(tǒng)計，據不完全統(tǒng)計，19921996年棉農因防治棉年棉農因防治棉鈴蟲而中毒的人數超過鈴蟲而中毒的人數超過24萬人次。萬人次。第1頁/共27頁 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）作為一種生物殺蟲劑就用于防治地中海粉螟。物殺蟲劑就用于防治地中海粉螟。1981年，科學家首年，科學家首次成功克隆了第一個編碼次成功克隆了第一個編碼Bt殺蟲晶體蛋白基因。殺蟲晶體蛋白基因。1988年美國孟山都公司獲得轉年美國孟山都

3、公司獲得轉Bt棉花。我國科學家于棉花。我國科學家于1992年底研制成功具有自主知識產權的年底研制成功具有自主知識產權的Bt殺蟲基因，并將殺蟲基因，并將Bt殺蟲基因導入棉花，創(chuàng)造出轉基因抗蟲棉，這使我殺蟲基因導入棉花，創(chuàng)造出轉基因抗蟲棉，這使我國成為第二個能夠獨立研制抗蟲棉的國家。國成為第二個能夠獨立研制抗蟲棉的國家。2002年我年我國建成國建成“棉花規(guī)?；D基因技術體系平臺棉花規(guī)?；D基因技術體系平臺”，培養(yǎng)周，培養(yǎng)周期由原來的期由原來的12個月縮短到個月縮短到6個月，轉基因試管苗移栽個月，轉基因試管苗移栽成活率提高到成活率提高到90%以上；可以同時利用農桿菌介導法以上；可以同時利用農桿菌介導

4、法、花粉管通道法和基因槍轟擊法、花粉管通道法和基因槍轟擊法3種方法進行外源基種方法進行外源基因的遺傳轉化，實現了流水線操作，年產轉基因植株因的遺傳轉化，實現了流水線操作，年產轉基因植株8000株以上，真正做到了棉花轉基因規(guī)模化和工廠化株以上，真正做到了棉花轉基因規(guī)模化和工廠化。 第2頁/共27頁第3頁/共27頁抗蟲基因（抗蟲基因（目的基因目的基因）的）的切割、改造、修切割、改造、修飾飾拼接拼接（目目的基的基因因與與運載運載體拼體拼接接）重組重組DNA導導入棉花體入棉花體細胞細胞（受受體細胞體細胞）抗蟲基因（抗蟲基因（目的基因在目的基因在棉花體細胞棉花體細胞中）中）表達表達運載體運載體-質粒質粒

5、第4頁/共27頁基因工程的三種工具：限制性核酸內切酶基因工程的三種工具：限制性核酸內切酶-“分子分子手術刀手術刀”；DNA連接酶連接酶-“分子分子縫合針縫合針”；基因進入受體細胞的載體；基因進入受體細胞的載體-“分子分子運輸車運輸車”-“分子工具分子工具”第5頁/共27頁磷酸二磷酸二酯鍵酯鍵限制性限制性內切酶內切酶第6頁/共27頁識別序列的中軸線識別序列的中軸線處切開處切開平末端平末端識別序列的中軸線兩側分識別序列的中軸線兩側分別切開別切開-粘性末端粘性末端第7頁/共27頁第8頁/共27頁第9頁/共27頁E-coliDNA連接酶有何特點？連接酶有何特點？第10頁/共27頁T4DNA連接酶連接酶

6、有何特點？有何特點？第11頁/共27頁第12頁/共27頁DNA連接酶連接酶（作用位點（作用位點）（作用對象（作用對象-雙鏈片段）雙鏈片段）第13頁/共27頁DNA連接酶是一種封閉連接酶是一種封閉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鏈鏈的的5-PO4與與另一另一DNA鏈鏈的的3-OH生成生成磷酸二酯鍵（必須是兩條緊鄰磷酸二酯鍵（必須是兩條緊鄰DNA鏈才能鏈才能被被DNA連接酶催化成磷酸二酯鍵。）連接酶催化成磷酸二酯鍵。）。 第14頁/共27頁第15頁/共27頁將外源將外源DNA帶入宿主細胞并進行復制的運載工具帶入宿主細胞并進行復制的運載工具稱

7、為運載體（稱為運載體（vector），），運載體通常是質粒、運載體通常是質粒、 噬菌體衍生物、動植物病毒。噬菌體衍生物、動植物病毒。 第16頁/共27頁第17頁/共27頁質粒質粒是細菌擬核外自主復制的遺傳因子，多是細菌擬核外自主復制的遺傳因子，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，質?？梢宰园l(fā)地從一個如酵母菌）細胞內，質?？梢宰园l(fā)地從一個細菌遷移進入另一個細菌。細菌遷移進入另一個細菌。宿主細胞宿主細胞指的是指的是目的基因進行克隆的細胞。如果目的基因的目的基因進行克隆的細胞。如果目的基因的宿主是細菌或真菌，宿主是細菌或真菌，通常用質粒做目的

8、基因通常用質粒做目的基因的運載體，特殊情況下用噬菌體做運載體；的運載體，特殊情況下用噬菌體做運載體；如果宿主細胞是動植物，載體通常選取病毒如果宿主細胞是動植物，載體通常選取病毒或染色體或染色體DNA構建。構建。我們把經過改造完成的我們把經過改造完成的能運送目的基因的載體稱為能運送目的基因的載體稱為克隆載體克隆載體。第18頁/共27頁第19頁/共27頁理想的理想的基因工程基因工程運載體運載體一般至少有以下幾點要求一般至少有以下幾點要求： 能在宿主細胞中保存并能夠大量復制。能在宿主細胞中保存并能夠大量復制。 具有多個限制酶的切點，而且每一種限制酶的切具有多個限制酶的切點，而且每一種限制酶的切點點

9、最好只有一個，可適于多種限制酶切割的最好只有一個，可適于多種限制酶切割的DNA插插入。入。 重組重組DNA 導入后不影響其進入宿主細胞和在細胞導入后不影響其進入宿主細胞和在細胞中的復制，并能在細胞中自我復制，或整合到染色體中的復制，并能在細胞中自我復制，或整合到染色體上，隨染色體上，隨染色體DNA同步復制，使用安全。同步復制，使用安全。 具有一定的標記基因，具有容易被識別篩選的標具有一定的標記基因，具有容易被識別篩選的標志，當其進入宿主細胞、或攜帶著外來的核酸序列進志，當其進入宿主細胞、或攜帶著外來的核酸序列進入宿主細胞都能容易被辨認和分離出來，并能淘汰未入宿主細胞都能容易被辨認和分離出來，并

10、能淘汰未重組的空運載體重組的空運載體運載體質粒通常是在天然質粒的基礎上進行過人運載體質粒通常是在天然質粒的基礎上進行過人工改造的。工改造的。第20頁/共27頁第21頁/共27頁第22頁/共27頁第23頁/共27頁DNA連接酶：主要是連接連接酶：主要是連接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：主要是連接聚合酶：主要是連接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復制中起做用。復制中起做用。DNA聚合酶是以一條聚合酶是以一條DNA鏈為模板，將單個核苷酸通鏈為模板，將單個核苷酸通過磷酸二酯鍵形成一條與模板鏈互補的過磷酸二酯鍵形成一條與模板鏈互補的DNA鏈；而鏈；而DNA連接酶是將連接酶是將DNA雙鏈上的兩個缺口同時連接起來雙鏈上的兩個缺口同時連接起來。因此。因此DNA連接酶不需要模板。連接酶不需要模板。解旋酶：是一類解開