基因工程簡介201012

1、基因工程簡介1例1: 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。 現(xiàn)可利用基因工程方法，將人的生長激素基因導入大腸桿菌中，使其生產(chǎn)生長激素。人們從 450 L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。 什么是基因工程2例2:將細菌的抗蟲、抗病毒、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等抗性基因轉移到作物體內，將從根本上改變作物的特性。如轉基因抗蟲棉。 例3:將人的生長激素基因和牛的生長素基因分別注射到小白鼠受精卵中，得到的“超級小鼠”。 3例4:基因治療： 是指是把健康的外源基因導

2、入有基因缺陷的細胞中，達到治療疾病的目的。 患半乳糖血癥的患者，由于細胞內半乳糖苷轉移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷轉移酶，使過多的半乳糖在體內積聚，引起肝、腦等功能受損。 1971年，美國科學家在體外做了試驗，用帶有半乳糖苷轉移酶基因的噬菌體侵染患者的離體組織細胞，結果發(fā)現(xiàn)這些組織細胞能夠利用半乳糖了。這表明，用基因替換的方法治療這種遺傳病是可能的。4（一）、基因工程概念 定向改造生物的新技術 人類所需要的產(chǎn)品剪切拼接導入表達DNA分子水平基因生物外基因拼接技術 或DNA重組技術原 理：基因重組5基因工程培育抗蟲棉蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因棉的細胞抗蟲棉抗蟲基因的結構有什么特點？6（二）、基因操作的工

3、具1、基因剪刀限制性內切酶（限制酶）限制性內切酶作用過程7（二）、基因操作的工具1、基因剪刀限制性內切酶（限制酶）分 布：作用特點：主要在微生物中。專一性 一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且能在特定的切點上切割DNA分子多樣性 限制酶有200多種結 果：產(chǎn)生黏性末端作用實質：使磷酸二酯鍵斷開8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。 9例：已知限制酶I的識別序列和切點是GGATCC ，請畫出質粒被限制酶切割后所形成的黏性末端。102、基因的針線DNA連接酶連接酶的作用： 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。連接的部位： 磷酸二

4、酯鍵，不是氫鍵。11DNA連接酶的作用過程點擊播放12DNA連接酶的作用過程13作用： 將外源基因送入受體細胞。2.條件：能在宿主細胞內復制并穩(wěn)定地保存。具有多個限制酶切點。具有某些標記基因3.種類:： 質粒、噬菌體和動植物病毒。3、基因的運輸工具運載體 14質粒細胞染色體外能自主復制的小型環(huán)狀DNA分子；質粒是基因工程中最常用的運載體；最常用的質粒是大腸桿菌的質粒；質粒的存在對宿主細胞無影響；質粒的復制只能在宿主細胞內完成。15（三）、基因工程操作的步驟提取目的基因目的基因與運載體結合將目的基因導入受體細胞目的基因地檢測和表達16提取目的基因的方法：方法一、從供體細胞的DNA中直接分離基因（

5、鳥槍法）方法二、人工合成基因1、提取目的基因17將需要的基因從供體生物的細胞內提取出來。取 出DNA用多種限制酶切斷DNA成為許多片段直接分離基因鳥槍法優(yōu)點：操作簡單；缺點：工作量大，具有一定的盲目性，又由于真核細胞中的基因含有不表達的DNA片段，不能直接用于基因的擴增和表達。（真核生物的基因含有內含子，不能在原核細胞中正確表達）18人工合成基因蛋白質的氨基酸序列mRNA推測推測合成 目的基因結構基因的核苷酸序列目的基因的mRNA反轉錄單鏈DNA雙鏈DNA合成反轉錄法直接合成法得到的DNA不含內含子192、目的基因和運載體的結合：用與提取目的基因相同的限制酶切割質粒使之出現(xiàn)一個切口，將目的基因

6、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DNA連接酶的作用下連接形成重組DNA分子（重組質粒）重組質粒203、將目的基因導入受體細胞（并擴增）基因工程中常用的受體細胞：導入受體細胞常用的方法：目的基因的擴增將目的基因導入受體細胞將受體細胞進行擴增21為什么要檢測？檢測方法？4、目的基因的檢測和表達：22表達：受體細胞表現(xiàn)出特定的性狀。例：用棉鈴飼喂棉鈴蟲，如蟲吃后不出現(xiàn)中毒癥狀，說明未攝入目的基因或攝入目的基因未表達。如蟲吃后中毒死亡，則說明攝入了抗蟲基因并得到表達。2324 (四）基因工程的成果與發(fā)展前景主要內容1）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生2）基因工程與農牧業(yè)、食品工業(yè)3）

7、基因工程與環(huán)境保護25基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生1）生產(chǎn)基因藥品2）基因診斷與基因治療基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領域的應用26基因工程藥品 胰島素、干擾素、生長激素、白細胞介素 利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生產(chǎn)出各種高質量、低成本的藥品。27基因診斷： 也稱為DNA診斷或基因探針技術。 28基因探針/DNA探針： 是一段帶有檢測標記（如放射性同位素、熒光分子等）且順序已知的與目的基因或DNA互補的特異核苷酸序列（DNA或RNA)。DNA探針需滿足條件： 必須是單鏈， 帶有容易被檢測出來的標記物（如放射性同位素、熒光分子等）29DNA分子雜交： 將兩種生物的DNA單鏈放在一起雜交，其中一種生物的D

8、NA單鏈事先用同位素進行標記。如果兩種生物DNA分子之間存在互補的部分，就能形成雙鏈區(qū)。由于同位素被檢出的靈敏度高，即使兩種生物DNA分子之間形成百萬分之一的雙鏈區(qū)，也能夠被檢出。30基因治療： 是指是把健康的外源基因導入有基因缺陷的細胞中，達到治療疾病的目的。 患半乳糖血癥的患者，由于細胞內半乳糖苷轉移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷轉移酶，使過多的半乳糖在體內積聚，引起肝、腦等功能受損。 1971年，美國科學家在體外做了試驗，用帶有半乳糖苷轉移酶基因的噬菌體侵染患者的離體組織細胞，結果發(fā)現(xiàn)這些組織細胞能夠利用半乳糖了。這表明，用基因替換的方法治療這種遺傳病是可能的。31基因工程與農牧業(yè)基因工程在農

9、業(yè)上的應用：1）高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具優(yōu)良品質的品種 如“向日葵豆”植株。 2）抗逆性品種 如轉基因抗蟲棉。 32轉基因動物：基因工程在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上的應用主要是什么？特定基因+病毒DNA重組DNA動物受精卵轉基因動物感染或顯微注射技術方法33 用口徑為1m的DNA注射器，將大量的目的基因片段注入到受精卵的核內，然后把經(jīng)過注射的受精卵移植到另一只雌性動物的子宮內，使受精卵發(fā)育為轉基因動物。什么叫顯微注射技術？34 1）乳腺是一個外分泌器官，乳汁不進入體內循環(huán)，不會影響轉基因動物本身的生理代謝反應。 2）從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，易提純，表達的蛋白質已經(jīng)過充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性。 3）

10、從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產(chǎn)物的同時，轉基因動物又可無限繁殖。轉基因動物的乳腺。就基因藥物而言，最理想的表達場所是哪里？35基因工程與食品業(yè)36基因工程與環(huán)境保護1）用于環(huán)境監(jiān)測。2）用于被污染環(huán)境的凈化?；蚬こ淘诃h(huán)保方面有什么應用？ 例如：用DNA探針可以檢測飲用水中病毒的含量。此方法的特點是快速、靈敏，1噸水中有10個病毒也能檢測出來。 通過基因工程方法怎樣進行環(huán)境監(jiān)測？37 1）用基因工程產(chǎn)物“超級細菌”。 2）用基因工程培養(yǎng)出“吞噬”汞和降解土壤中DDT的細菌，以及能夠凈化鎘污染的植物。 3）通過基因重組構建新的殺蟲劑，取代生產(chǎn)過程中耗能多、易造成環(huán)境污染的農藥。 通過基因工程方法怎樣凈化被污染的環(huán)境？382006（全國一）采用基因工程技術將人凝血因子基因導入山羊受精卵，培育出了轉基因羊。但是，人凝血因子只存在于該轉基因羊的乳