基因工程與轉(zhuǎn)基因生物課件

1、基因工程與轉(zhuǎn)基因生物基因工程與轉(zhuǎn)基因生物Chimera -客邁拉希臘神話中是一只有羊頭、獅身和蛇尾的吐火怪獸 提豐百頭怪獸（父親）和厄喀德那（母親）雜交的后代 嵌合體Chimera -客邁拉希臘神話中是一只有羊頭、遺傳賦于物種的穩(wěn)定，保證物種的延續(xù)不斷。變異賦于物種的進化，保證物種對各種環(huán)境的適應(yīng)。在生物演變的長河中，自然發(fā)生的變異是非常緩慢的，隨著生物科學(xué)的發(fā)展，人類開始學(xué)會干預(yù)生物的變異。遺傳賦于物種的穩(wěn)定，保證物種的延續(xù)不斷。在生物演變的長河中，經(jīng)典遺傳學(xué) 使人們在幾年至幾十年內(nèi)便可實現(xiàn)在自然界中需要千百萬年才能出現(xiàn)的變異，從而改變了某些物種。經(jīng)典遺傳學(xué)之父孟德爾經(jīng)典遺傳學(xué)經(jīng)典遺傳學(xué)之父

2、孟德爾經(jīng)典雜交育種方法不可逾越的鴻溝不能跨越物種界限經(jīng)典雜交育種方法不能跨越物種界限基因工程的最大特點，就是以重組DNA的技術(shù)，在短時間內(nèi)改造生物遺傳性它填補了生物種屬間不可逾越的鴻溝，使人類有可能按照需要定向培育生物新品種、新類型乃至創(chuàng)造自然界從未有過的新生物?；蚬こ陶孕碌膭蓊^迅猛發(fā)展，成為當今生物科學(xué)研究領(lǐng)域中最有生命力、最引人注目也最廣泛引起爭議的前沿科學(xué)之一?；蚬こ膛c轉(zhuǎn)基因生物基因工程的奠基人博耶（1936- ）科恩（1935 -）美國科學(xué)家科恩和博耶合作，于1973年把外源DNA插入細菌質(zhì)粒，得到了功能性表達，為重組DNA技術(shù)的迅速發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。他們二人被稱為“基因工程

3、”的奠基人。 基因工程的奠基人博耶（1936- ）科恩（1935 -）美國一、基因工程的內(nèi)容： 依據(jù)預(yù)先設(shè)計的藍圖，用人工方法將某種生物的基因，接合到另一種生物的基因組DNA中并使其表達，使后者獲得新的遺傳性狀，產(chǎn)生出人類所需要的產(chǎn)物，或創(chuàng)造出新的生物類型的現(xiàn)代生物技術(shù)。一、基因工程的內(nèi)容： 依據(jù)預(yù)先設(shè)計的藍圖，用轉(zhuǎn)基因抗蟲棉抗蟲棉普通棉轉(zhuǎn)基因抗蟲棉抗蟲棉普通棉基因工程與轉(zhuǎn)基因生物長期以來治療糖尿病的特效藥 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，治療一位糖尿病患者，每年所需的胰島素用量，需要40頭?；?0頭豬的胰臟。能否讓大腸桿菌生產(chǎn)胰島素？胰島素分子長期以

4、來治療糖尿病的特效藥 胰島素從豬、牛等動物的胰 1978年9月，科學(xué)家成功地實現(xiàn)了由大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素。他們2000L的大腸桿菌培養(yǎng)液中，獲得了100g胰島素，相當于從1噸豬胰臟中獲得的產(chǎn)量。從此，大規(guī)模生產(chǎn)胰島素開始了。1980年，世界上第一家用基因工程生產(chǎn)人胰島素的工廠開始建造。兩年后，基因工程生產(chǎn)的人胰島素正式進入市場。這是人類第一個基因工程產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品。基因工程胰島素 基因工程胰島素 甲生物乙生物的DNA中取基因“拼接”新類型表達新的生物產(chǎn)品轉(zhuǎn)基因技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù)需要哪些工具？甲生物乙生物的DNA中取基因“拼接”新類型表達新的生物產(chǎn)我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的抗蟲棉的培育程序：將重組DNA導(dǎo)

5、入選育棉花細胞內(nèi)使抗蟲基因在該棉花細胞中表達 從具有抗蟲性狀的細菌DNA分子中獲取抗蟲基因?qū)⒖瓜x基因與運載體 拼接成為重組DNA需要三種工具：切割DNA連接DNA和運載體運載體我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的抗蟲棉的培育程序：將重組DNA導(dǎo)入選育1、化學(xué)剪刀限制性核酸內(nèi)切酶 簡稱“限制酶”。二、基因操作的基本工具：粘性末端資料：一種限制酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列，專一性強，并在特定的切割點上將DNA 分子切斷。目前已發(fā)現(xiàn)的限制酶有200多種。1、化學(xué)剪刀限制性核酸內(nèi)切酶二、基因操作的基本工具：粘性基因工程與轉(zhuǎn)基因生物重播重播2、基因的化學(xué)漿糊DNA連接酶連接酶的作用是：將互補配對的兩個黏性末端連

6、接起來，使之成為一個完整的DNA分子。目的基因2、基因的化學(xué)漿糊DNA連接酶連接酶的作用是：將互補 1970年，內(nèi)森斯和史密斯發(fā)現(xiàn)限制性核酸內(nèi)切酶，因而獲得1978年諾貝爾生理學(xué)及醫(yī)學(xué)獎。史密斯 （1931 - ）內(nèi)森斯 （1928 - ） 1970年，內(nèi)森斯和史密斯發(fā)現(xiàn)限制性核酸內(nèi)切酶A A T T C G T-G C A-G T C T T A A-C A GA A T T C T C-G A G-T C C T T A A-A G G切!A A T T C G T-G C A-G T C T T A A-C A G-T C C T T A AA A T T C T C-G A G-A G

7、 GA A T T C G T-G C A-G T C T T運載體必須同時滿足三個要求：能與目的基因結(jié)合；能進入受體生物細胞并在受體生物細胞內(nèi)復(fù)制并表達；比較容易得到。3、基因的運輸工具運載體運載體必須具備哪些條件？運載體必須同時滿足三個要求：能與目的基因結(jié)合；能進入受體3、基因的運輸工具運載體常用的運載體:質(zhì)粒 質(zhì)粒：是細菌中獨立于擬核DNA之外，能自主復(fù)制的雙鏈閉環(huán)的DNA分子。3、基因的運輸工具運載體常用的運載體:質(zhì)粒 質(zhì)粒概念：獨立于細菌擬核DNA外的，能自主復(fù)制的雙鏈閉環(huán)的DNA分子。質(zhì)粒DNA分子上含有特殊的遺傳標記基因，如： 抗四環(huán)素抗性基因 抗青霉素抗性基因在宿主細胞內(nèi)可以獨

8、立復(fù)制，也可以組合到宿主細胞的DNA分子中 質(zhì)粒概念：獨立于細菌擬核DNA外的，能自主復(fù)制的雙鏈閉環(huán)質(zhì)粒與目的基因重組：限制酶剪開質(zhì)粒保留部分質(zhì)粒切除部分質(zhì)粒與目的基因重組：限制酶剪開質(zhì)粒保留部分質(zhì)粒切除部分三、基因工程的步驟：請根據(jù)你的理想，自己設(shè)計獲取該生物的基因工程步驟。三、基因工程的步驟：請根據(jù)你的理想，自己設(shè)計獲取該生物的基因三、基因工程的步驟：、獲取目的基因： 目的基因：人胰島素基因 獲取方法： 直接分離法 人工合成法三、基因工程的步驟：、獲取目的基因：目的基因是人們?yōu)榱说玫狡浔磉_產(chǎn)物而把它轉(zhuǎn)入到 新的生物體中去的基因 從生物體細胞中分離通過化學(xué)方法人工合成 獲得目的基因的方法步驟

9、 基因定位（確定目的基因在DNA上的位子） 用限制酶從DNA分子中切取 mRNA DNA方法逆轉(zhuǎn)錄酶目的基因是人們?yōu)榱说玫狡浔磉_產(chǎn)物而把它轉(zhuǎn)入到 從生物2、目的基因與運載體重組 人的胰島素基因與質(zhì)粒重組2、目的基因與運載體重組3、重組DNA分子導(dǎo)入受體細胞 受體細胞：大腸桿菌 植物細胞、動物細胞、微生物細胞3、重組DNA分子導(dǎo)入受體細胞4、篩選含目的基因的受體細胞：4、篩選含目的基因的受體細胞：目的基因的檢測和表達無表達產(chǎn)物無表達產(chǎn)物有表達產(chǎn)物無表達產(chǎn)物細菌的檢測，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。目的基

10、因的檢測和表達無表達產(chǎn)物無表達產(chǎn)物有表達產(chǎn)物無表達產(chǎn)物篩選含目的基因的受體細胞將重組DNA分子導(dǎo)入受體細胞的頻率一般僅在 10 -7左右。得到目的基因的受體細胞極少，大量的是未 成功導(dǎo)入的細胞。需要從這樣巨大的細胞群體中篩選出已獲得目的基因的細胞才能生產(chǎn)出人類所需要的基因產(chǎn)品。篩選含目的基因的受體細胞將重組DNA分子導(dǎo)入受體細胞的頻率一四、轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用微生物基因工程特點：操作較為容易，研制周期比較短，通過發(fā) 酵大量生產(chǎn)。成果：藥用蛋白質(zhì)的規(guī)?；a(chǎn)。如： 結(jié)構(gòu)簡單繁殖迅速治療：胰島素依賴性糖尿病人胰島素 急性胰腺炎、糖尿病和肢端肥大癥人腦激素 （人生長激素釋放抑制因子） 肺氣腫抗胰蛋白酶

11、不排卵癥絨毛膜促性腺素 惡性腫瘤白細胞介素 溶血栓組織型纖溶酶原吉活劑 抗腫瘤腫瘤壞死因子 助產(chǎn)松弛素四、轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用微生物基因工程特點：操作較為容易，研制我國生產(chǎn)的部分基因工程疫苗和藥物胰島素、生長激素、干擾素、白細胞介素、乙肝疫苗等通過基因工程實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，均為解除人類的病苦，提高人類的健康水平發(fā)揮了重大的作用。我國生產(chǎn)的部分基因工程疫苗和藥物胰島素、生長激素、干擾素、 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DDT等毒害物質(zhì)。請

12、你欣賞 基因工程做成的“超級細菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的植物基因工程成果：培育出抗性植物，如；我國的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。 全世界有近200種轉(zhuǎn)基因植物，我國有抗病毒煙草、 耐儲存轉(zhuǎn)基因番茄 正在研究將預(yù)防乙型肝炎、齲齒等疾病的疫苗基因 轉(zhuǎn)入植物，來培育植物疫苗，以期通過食物獲得疫苗接 種。 植物基因工程成果：培育出抗性植物，如；我國的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯不會引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因動物基因工程特點：以受精卵作為受體細胞用顯微注射的方法將目的基因?qū)胧芫咽故芫寻l(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物動

13、物基因工程特點：3、動物基因工程：（1）獲取具有優(yōu)良性狀的動物新品種。生長快、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國)3、動物基因工程：生長快、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國請您欣賞水母請您欣賞水母（2）乳腺生物反應(yīng)器： 從動物的乳汁中獲得人源性蛋白質(zhì)藥物。乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)（2）乳腺生物反應(yīng)器：乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷乳腺生物反應(yīng)器將所需要基因轉(zhuǎn)入乳量高的牛、羊等家畜體內(nèi)，從動物的乳汁中獲取、提煉珍貴的蛋白質(zhì)藥物、成本一定會大大降低。這里，轉(zhuǎn)基因動物就像一座天然原料加工廠，可以源源不斷地提供人類所需要的寶貴產(chǎn)品。 乳腺生物反應(yīng)器將所需要基因轉(zhuǎn)入乳量高的牛、

14、羊等家畜體內(nèi)，從動轉(zhuǎn)基因羊 1998年初，上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所傳出了震驚世界的消息：中國科學(xué)家已經(jīng)獲得5只轉(zhuǎn)基因山羊。其中一只奶山羊的乳汁中，含有堪稱血友病人救星的藥物蛋白有活性的人凝血因子。 轉(zhuǎn)基因羊 1998年初，上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所傳出了震驚世界的消（3）基因治療：通過基因工程給患有遺傳病的人體內(nèi)導(dǎo)入正?；蚩伞耙淮涡浴苯獬∪说募部?。（3）基因治療：通過基因工程給患有遺傳病的人體內(nèi)導(dǎo)入正?；?轉(zhuǎn)基因食品 安全嗎?! 轉(zhuǎn)基因食品 安全嗎?轉(zhuǎn)基因安全事件英國“普茲臺事件”：1998年，英國羅伊特研究所普茲臺教授說他的實驗證明，幼鼠食用轉(zhuǎn)基因土豆會使內(nèi)臟和免疫系統(tǒng)受損。轉(zhuǎn)基因安全事件英國“普茲

15、臺事件”：1998年，英國羅伊特研究轉(zhuǎn)基因安全事件美國的“斑蝶事件”：1999年美國康乃爾大學(xué)副教授約翰羅西在自然上發(fā)表文章說，一種轉(zhuǎn)基因玉米可產(chǎn)生殺死害蟲的花粉，而身為益蟲的一種美州大蝴蝶食用了這種轉(zhuǎn)基因玉米花粉后有44死亡。轉(zhuǎn)基因安全事件美國的“斑蝶事件”：1999年美國康乃爾大學(xué)副五、轉(zhuǎn)基因生物產(chǎn)品的安全性：1、轉(zhuǎn)基因生物本身是否會對生物環(huán)境造成不利的影響？ A、轉(zhuǎn)基因植物演變成農(nóng)田雜草的可能性。B、誘發(fā)病蟲產(chǎn)生抗性。五、轉(zhuǎn)基因生物產(chǎn)品的安全性：1、轉(zhuǎn)基因生物本身是否會對生物環(huán)2、轉(zhuǎn)基因生物本身是否會對人類的健康造成損害?2、轉(zhuǎn)基因生物本身是否會對人類的健康造成損害?轉(zhuǎn)基因食品的安全性轉(zhuǎn)基因食品可能會給人類身體健康帶來某些損害。（1）、有毒物質(zhì) 抗性選擇標記基因可能編碼出對人體有直接毒性的蛋白質(zhì)，或者編碼出的蛋白質(zhì)所具有的催化功能對宿主的代謝具有潛在毒性作用，并出現(xiàn)滯后效應(yīng)或長期效應(yīng)。（2）、過敏性 轉(zhuǎn)基因植物可能會表達出過敏蛋白，可能會對過敏體質(zhì)的人產(chǎn)生過敏反應(yīng)。 轉(zhuǎn)基因食品的安全