基因工程及其應(yīng)用ppt

豆科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮資料一：目前，全球的氮肥生產(chǎn)耗費(fèi)世界總電力的3%-4%，且農(nóng)作物只能吸收氮肥的1/10,造成了大面積土壤和水質(zhì)的污染。蜘蛛能夠吐出蛛絲資料二：蛛絲是自然界最奇特的物質(zhì)之一，它具有極強(qiáng)的韌度，其韌度是同樣直徑鋼材的好幾倍。但與家蠶不同，蜘蛛不能家養(yǎng)，因?yàn)樗鼈儠?huì)互相吞食，所以不可能建立人工飼養(yǎng)蜘蛛的農(nóng)場(chǎng)。30多年來(lái)，科學(xué)家們一直試圖找到利用其他生物體來(lái)制造蛛絲的辦法。

資料三以往，治療糖尿病的胰島素是從動(dòng)物胰腺中提取的，從100千克豬、牛等動(dòng)物的胰腺只能提取3－4克胰島素，治療一個(gè)患者需宰殺40－50頭牛，這種藥物的造價(jià)就可想而知了。

微生物可以有分泌產(chǎn)物，且微生物繁殖速率快設(shè)想一能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮？能否讓細(xì)菌“吐出”蛛絲？設(shè)想二能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？設(shè)想三經(jīng)過(guò)多年的努力，科學(xué)家于20世紀(jì)70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術(shù)——基因工程。第2節(jié)基因工程及其應(yīng)用2023/1/23基因工程：又叫基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，加以修飾和改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向的改變生物的遺傳性狀。原理：基因重組結(jié)果：定向地改造生物的遺傳性狀，獲得人類所需要產(chǎn)品。一、基因工程概念

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基因工程是在分子水平的設(shè)計(jì)和施工，需要有專門的工具，生物體內(nèi)有哪些專門的工具呢？將目的基因片斷從人體細(xì)胞內(nèi)提取，需要基因的剪刀——限制性內(nèi)切酶。將目的基因運(yùn)入大腸桿菌，需要基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體。將目的基因與運(yùn)載體DNA連接，需要基因的針線——DNA連接酶。二、基因工程操作的工具（1）分布：主要在微生物中。（2）特點(diǎn)：專一性和特異性，即識(shí)別特定核苷酸序列，切割特定切點(diǎn)。（3）結(jié)果：產(chǎn)生黏性未端（堿基互補(bǔ)配對(duì)）。（4）作用：基因工程中重要的切割工具，能將外來(lái)的DNA切斷，對(duì)自己的ＤＮＡ無(wú)損害。（5）舉例：大腸桿菌的一種限制酶（EcoRⅠ）能識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間切開。一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切割點(diǎn)上將DNA分子切斷。目前已發(fā)現(xiàn)的限制酶有200多種。1.基因的“剪刀”：限制性核酸內(nèi)切酶1.基因的“剪刀”：限制性核酸內(nèi)切酶G

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↓限制酶↓1.基因的“剪刀”：限制性核酸內(nèi)切酶G

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↓限制酶↓切割磷酸二酯鍵1.基因的“剪刀”：限制性核酸內(nèi)切酶AA

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AAGG氫鍵自動(dòng)斷裂1.基因的“剪刀”：限制性核酸內(nèi)切酶AA

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AAGG（1）作用：將外源基因送入受體細(xì)胞（2）種類：

1）質(zhì)粒2）噬菌體或動(dòng)植物病毒2.基因的運(yùn)輸工具：運(yùn)載體大腸桿菌的質(zhì)粒

(plasmid)：運(yùn)載體應(yīng)該具有什么特點(diǎn)呢?？2.基因的運(yùn)輸工具：運(yùn)載體運(yùn)載體(carrying)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(gè)限制酶切點(diǎn)以便與外源基因相連；３具有標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選．2.基因的運(yùn)輸工具：運(yùn)載體（1）作用對(duì)象：兩個(gè)具有相同粘性末端的DNA片段。（2）作用位置：磷酸二酯鍵。（3）作用結(jié)果：形成重組DNA。3.基因的針線：DNA連接酶3.基因的針線：DNA連接酶

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AAGG3.基因的針線：DNA連接酶

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AAGG堿基互補(bǔ)配對(duì)3.基因的針線：DNA連接酶AA

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AAGGDNA連接酶3.基因的針線：DNA連接酶

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AAGGDNA連接酶3.基因的針線：DNA連接酶

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AAGGDNA連接酶連接磷酸二酯鍵培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的簡(jiǎn)要過(guò)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(shí)例展示培育轉(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(lái)2.TWO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3.THREE胰島素基因與運(yùn)載體DNA連接基因的“針線”基因操作的基本步驟提取目的基因目的基因與運(yùn)載體結(jié)合將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測(cè)和表達(dá)歸納提取目的基因裝入載體導(dǎo)入受體細(xì)胞基因的表達(dá)和檢測(cè)2023/1/23大量的受體細(xì)胞接受不多的目的基因。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(cè)出來(lái)。將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)形成菌落，檢測(cè)菌落中是否有目的基因的表達(dá)產(chǎn)物。淘汰無(wú)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。無(wú)表達(dá)產(chǎn)物無(wú)表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物無(wú)表達(dá)產(chǎn)物

目的基因的檢測(cè)和表達(dá)2023/1/23（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(diǎn)：降低生產(chǎn)成本，減少農(nóng)藥的使用對(duì)環(huán)境的危害，提高農(nóng)作物對(duì)不良環(huán)境的適應(yīng)能力。三、基因工程的應(yīng)用28轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻轉(zhuǎn)基因抗棉鈴蟲棉花（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(jí)綿羊等多種轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。(二）基因工程與藥物研制

許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來(lái)源限制產(chǎn)量有限，其價(jià)格往往十分昂貴。

微生物生長(zhǎng)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(wèn)題，還能大大降低生產(chǎn)成本。32

胰島素從豬、牛等動(dòng)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(jià)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(jià)格降低了30%-50%!優(yōu)點(diǎn)：能夠高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量，低成本的藥品。2023/1/2333用轉(zhuǎn)基因的植物生產(chǎn)藥物具有生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因“超鼠”世界上第一只基因改造的靈長(zhǎng)類動(dòng)物猴子的研究，將有助於發(fā)現(xiàn)諸如老年癡呆癥、愛滋病及癌癥的新基因療法（三）環(huán)境保護(hù)

基因工程做成的“超級(jí)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(jí)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)。37

1998年，英國(guó)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。？四、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性

轉(zhuǎn)基因食品

安全嗎?2023/1/23怪物12023/1/23怪物22023/1/23怪物32023/1/23當(dāng)人類擁有了只有大自然才擁有的改造生物、創(chuàng)造生物的能力時(shí)，我們是否感到很坦然呢？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(cè)與表達(dá)練習(xí)：⒈要使目的基因與對(duì)應(yīng)的載體重組，所需的兩種酶是（）①限制酶②連接酶③解旋酶④還原酶Ａ．①②Ｂ．③④Ｃ．①④Ｄ．②③⒉實(shí)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(xì)胞內(nèi)分離出來(lái)，這要利用限制性內(nèi)切酶。一種限制性內(nèi)切酶能識(shí)別ＤＮＡ分子的ＧＡＡＴＴＣ順序，切點(diǎn)在Ｇ和Ａ之間，這是利用了酶的（）Ａ．高效性Ｂ．專一性Ｃ．多樣性Ｄ．催化活性易受外界影響ＡＢ⒊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(cè)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

ＣＣ2023/