基因工程及其應(yīng)用完美

會計學(xué)1基因工程及其應(yīng)用完美能發(fā)光的水母請您欣賞能否能否讓熱帶魚也能發(fā)光?設(shè)想不能發(fā)光的熱帶斑馬魚第1頁/共51頁請您欣賞超級小鼠與超級魚第2頁/共51頁能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌請您欣賞基因“嫁接”第3頁/共51頁在猴子的未受精卵中加入附加基因，并利用它成功培育出健康活潑的小猴“安迪”。

通過對“安迪”的研究我們可以簡單地引進(jìn)如老年性癡呆病的基因、帕金森病基因等，加快針對這類疾病疫苗的開發(fā)研究。基因工程第4頁/共51頁什么叫基因工程?基因工程的基本操作步驟有哪些?歸納出科學(xué)家實施基因工程的總體思路閱讀教材P102，解決以下問題：能力體現(xiàn)第5頁/共51頁

又稱基因拼接技術(shù),或重組DNA技術(shù)。通俗的說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向的改造生物的遺傳性狀。基因工程(geneengineering)第6頁/共51頁原理：操作水平：結(jié)果：基因重組DNA分子水平定向地改造生物的遺傳性狀，獲得人類所需要的品種?；蚬こ?geneengineering)第7頁/共51頁培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的簡要過程：你認(rèn)為上述培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的關(guān)鍵步驟有哪些？普通大腸桿菌(不能分泌胰島素)人體組織細(xì)胞提取胰島素基因與運(yùn)載體DNA拼接導(dǎo)入大腸桿菌(含胰島素基因)轉(zhuǎn)基因大腸桿菌(能分泌胰島素)實例展示第8頁/共51頁培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的關(guān)鍵步驟：1.ONE胰島素基因從人體細(xì)胞內(nèi)提取出來2.TWO胰島素基因與運(yùn)載體DNA連接3.THREE胰島素基因?qū)胧荏w(大腸桿菌)細(xì)胞基因的“剪刀”基因的“針線”基因的運(yùn)載體第9頁/共51頁如:EcoRI1、該限制酶只能識別GAATTC的序列，說明了限制酶具有的特性是

。2、EcoRI限制酶識別了GAATTC的序列后，將會發(fā)生什么樣的變化？積極思考專一性1.基因的剪刀—限制性核酸內(nèi)切酶

基因操作(geneengineering)的工具第10頁/共51頁模型構(gòu)建1CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG練習(xí)使用EcoRI剪切目的基因CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG

目的基因黏性末端第11頁/共51頁

被同一種限制酶切斷的幾個DNA是否具有相同的黏性末端？思考:第12頁/共51頁2.分子針線—DNA連接酶(DNAlinking-enzyme)積極思考DNA連接酶連接的是兩個脫氧核苷酸(deoxyribonucleotide)分子的什么部位？基因操作(geneengineering)的工具第13頁/共51頁（1）作用對象：兩個具有相同粘性末端的DNA片段。（2）作用位置：脫氧核糖與磷酸之間的缺口（磷酸二酯鍵）。（3）作用結(jié)果：形成重組DNA。3、基因的“針線”指

——DNA連接酶第14頁/共51頁基因的針線：DNA連接酶

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G用同種限制酶切割第15頁/共51頁目的基因(如人的胰島素基因)怎樣才能導(dǎo)入受體細(xì)胞(如大腸桿菌細(xì)胞)？3.基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體

(carrying)常用的運(yùn)載體(carrying)有兩類：

1）細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)的質(zhì)粒(plasmid)2）噬菌體(bacteriophages)

或某些動植物病毒(virus)基因操作(geneengineering)的工具第16頁/共51頁大腸桿菌的質(zhì)粒

(plasmid)：運(yùn)載體(carrying)應(yīng)該具有什么特點呢?？基因操作(geneengineering)的工具第17頁/共51頁運(yùn)載體需具備的特點：1能夠在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定保存；２具有多個限制酶切點以便與外源基因相連；３具有標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選．第18頁/共51頁第19頁/共51頁基因工程(geneengineering)的“四步曲”提取目的基因1目的基因與運(yùn)載體結(jié)合2將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞3目的基因的檢測和表達(dá)4第20頁/共51頁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。二、基因操作的基本步驟１、提取目的基因——將

需要的基因從供體生物

的細(xì)胞內(nèi)提取出來。供體生物細(xì)胞取出DNA用限制酶剪去多余部分目的基因限制酶第21頁/共51頁提取目的基因的方法用限制酶切斷成許多片段⑴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(yùn)載體將這些片段都運(yùn)載到受體生物的不同細(xì)胞中去。只要有一個細(xì)胞獲得了需要的目的基因并得以表達(dá)，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。第22頁/共51頁⑵人工合成基因法DNA合成儀有兩種方法：

①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)。

②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。第23頁/共51頁2、目的基因與運(yùn)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(bǔ)配對后，在連拉酶的作用下連接形成重組DNA分子。第24頁/共51頁3、將目的基因?qū)胧?/p>

體細(xì)胞并使之?dāng)U增導(dǎo)入擴(kuò)增要讓目的基因表達(dá)，必須將它導(dǎo)入受體細(xì)胞并進(jìn)行擴(kuò)增。

為獲得目的基因的表達(dá)產(chǎn)物時，通常以大腸桿菌等無害易得的細(xì)菌為受體。為改進(jìn)某種生物時，將欲改進(jìn)的生物細(xì)胞為受體。第25頁/共51頁4、目的基因的檢測和表達(dá)前三步的處理十分繁鎖，為保證目的基因得到有效利用，通常用大量的受體細(xì)胞來接受不多的目的基因。這樣，處理的受體細(xì)胞中真正攝入了目的基因的很少，必須將它從中檢測出來。無表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物

細(xì)菌的檢測，將每個受體細(xì)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(dá)產(chǎn)物。淘汰無表達(dá)產(chǎn)物的菌落，保留有表達(dá)產(chǎn)物的進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。第26頁/共51頁

多細(xì)胞生物的檢測，將每個受體細(xì)胞單獨培養(yǎng)并誘導(dǎo)發(fā)育成完整個體，檢測這些個體是否攝入目的基因，攝入的基因是否表達(dá)（是否表現(xiàn)出相應(yīng)的性狀）。淘汰無變化的個體，保留有相應(yīng)變化的個體進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。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(dá)。如蟲吃后中毒死亡，則說明攝入了抗蟲基因并得到表達(dá)。第27頁/共51頁12基因工程的操作工具1.基因的剪刀

——限制性內(nèi)切酶2.基因的針線

——ＤＮＡ連接酶

3.基因的運(yùn)輸工具

——運(yùn)載體

基因工程的操作步驟1.目的基因的提取2.目的基因與運(yùn)載體結(jié)合3.目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4.目的基因的檢測與表達(dá)基因工程(geneengineering)的原理小結(jié)第28頁/共51頁⒈要使目的基因與對應(yīng)的載體重組，所需的工具酶是①限制酶②連接酶③解旋酶④還原酶

Ａ．①②Ｂ．③④Ｃ．①④Ｄ．②2.下列關(guān)于基因工程的敘述中,正確的是:A.限制酶只用于提取目的基因

B.細(xì)菌體內(nèi)的環(huán)狀DNA均可作運(yùn)載體

C.DNA連接酶可用于目的基因和運(yùn)載體的連接

D.重組DNA分子一旦進(jìn)入受體細(xì)胞,基因工程則完成.AC小試身手第29頁/共51頁3.以下說法正確的是:A.目的基因是指重組DNA

B.一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列

C.DNA重組所用的工具酶是限制酶、連接酶和運(yùn)載體

D.只要受體細(xì)胞中含有目的基因，目的基因就一定能夠成功表達(dá)B第30頁/共51頁4.基因工程的正確操作步驟是（）

①使目的基因與運(yùn)載體結(jié)合

②將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

③檢測目的基因的表達(dá)是否符合特定性狀要求

④提取目的基因Ａ．③②④①Ｂ．②④①③

Ｃ．④①②③Ｄ．③④①②積極思維:第31頁/共51頁4.基因工程技術(shù)在培育抗旱植物用于發(fā)展沙漠農(nóng)業(yè)和改造沙漠方面顯示了良好的前景,荷蘭一家公司將大腸桿菌中的海藻糖合成酶基因?qū)胫参?如甜菜、馬鈴薯等)中并獲得有效表達(dá)，使“工程植物”增強(qiáng)了耐旱性、耐寒性的基本操作步驟是：①②③④（2）基因表達(dá)的含義是：

（3）寫出酶基因工程在植物體內(nèi)的表達(dá)過程：

（4）基因工程操作中的工具是：

海藻糖合成酶基因的獲取目的基因與運(yùn)載體結(jié)合將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的表達(dá)和檢測基因通過轉(zhuǎn)錄、翻譯合成蛋白質(zhì)，體現(xiàn)出相應(yīng)的性狀酶基因mRNA海藻糖合成酶轉(zhuǎn)錄翻譯第32頁/共51頁5、基因工程應(yīng)用的原理是()

Ａ．染色體變異Ｂ．基因突變Ｃ．基因重組Ｄ．細(xì)胞的全能性練一練7、下列哪項不是基因工程中經(jīng)常使用的運(yùn)載體（）Ａ．細(xì)菌質(zhì)粒Ｂ．噬菌體Ｃ．動植物病毒Ｄ．細(xì)菌擬核

DNA

CD6、下列的科學(xué)技術(shù)成果與所運(yùn)用的科學(xué)原理有錯誤的是（）

A．抗蟲棉——基因工程

B．無籽西瓜——單倍體育種

C．“黑農(nóng)五號”大豆品種——基因突變

D．生產(chǎn)啤酒——無氧呼吸B第33頁/共51頁四、基因工程的應(yīng)用（一）、基因工程與作物育種

1、在農(nóng)作物生產(chǎn)方面目的：培育出高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、抗逆性的優(yōu)良作物及新品種。優(yōu)點：降低生產(chǎn)成本，減少農(nóng)藥的使用對環(huán)境的危害，提高農(nóng)作物對不良環(huán)境的適應(yīng)能力。第34頁/共51頁轉(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)基因大豆第35頁/共51頁（一）、基因工程與作物育種

2、在畜牧養(yǎng)殖方面科學(xué)家利用基因工程的方法培育出了轉(zhuǎn)基因奶牛、超級綿羊等多種轉(zhuǎn)基因動物。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)第36頁/共51頁導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級羊和超級小鼠導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠超級動物特殊動物第37頁/共51頁(二）、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?xì)胞內(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。第38頁/共51頁胰島素從豬、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%!優(yōu)點：能夠高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量，低成本的藥品。第39頁/共51頁（三）、環(huán)境保護(hù)

基因工程做成的“超級細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。通常一種細(xì)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(xì)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)。第40頁/共51頁

1998年，英國一位生物學(xué)家在電視節(jié)目中宣布：老鼠食用了轉(zhuǎn)基因馬鈴薯后，腎、脾和消化道都出現(xiàn)了損傷，體重和器官重量減輕，免疫系統(tǒng)遭到破壞。五、轉(zhuǎn)基因生物和食品的安全？第41頁/共51頁

轉(zhuǎn)基因食品

安全嗎?第42頁/共51頁課堂小結(jié)：基因的“剪刀”——限制性核酸內(nèi)切酶基因的“針線”——DNA連接酶基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體（質(zhì)粒）1.基因工程的概念2.基因工程操作的基本工具3.基因操作的基本步驟

目的基因提取

目的基因與運(yùn)載體結(jié)合

目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

目的基因的檢測與鑒定第43頁/共51頁雜交育種誘變育種多倍體育種單倍體育種

基因工程處理雜交射線、輻射處理秋水仙素花藥離體培養(yǎng)

基因轉(zhuǎn)移原理基因重組基因突變?nèi)旧w變