基因工程及其應用丁穩(wěn)雙

基因工程及其應用丁穩(wěn)雙第1頁/共50頁能發(fā)熒光的熱帶斑馬魚?能發(fā)光的水母第2頁/共50頁轉魚抗寒基因的番茄轉基因鮭魚同時具有高產、穩(wěn)產和抗逆性等優(yōu)良品質的農作物新品種.抗蟲害的玉米第3頁/共50頁轉基因龍膽花色奇異轉基因藍豬耳改變花色轉基因牽?；ǜ淖兞嘶ㄉ?頁/共50頁基因工程：又叫做基因拼接技術或DNA重組技術。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胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。原理：操作水平：結果：目的基因供體細胞受體細胞基因重組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。獲得新性狀一、基因工程的概念第5頁/共50頁二、基因工程操作的基本工具1.基因的“剪刀”──限制性核酸內切酶（限制酶）特點：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。專一性（特異性)）如:EcoRI限制酶第6頁/共50頁基因的剪刀——限制性核酸內切酶（簡稱限制酶）限制酶第7頁/共50頁什么叫黏性末端？

被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補配對，這樣的切口叫黏性末端。第8頁/共50頁限制酶解旋酶第9頁/共50頁２、基因的“針線”──DNA連接酶連接酶的作用是：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。第10頁/共50頁基因的針線——DNA連接酶

DNA連接酶可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，即把梯子兩邊扶手的斷口連接起來，這樣一個重組的DNA分子就形成了。磷酸二酯鍵第11頁/共50頁解旋酶DNA連接酶第12頁/共50頁DNA聚合酶DNA連接酶第13頁/共50頁外源基因(如抗蟲基因)怎樣才能導入受體細胞(如棉花細胞)？導入過程需要運輸工具——運載體。運載體的作用有哪些？作用一：作為運載工具，將外源基因(抗蟲基因)轉移到受體細胞(棉花細胞)中去。作用二：利用運載體在受體細胞(棉花細胞)內，對外源基因(抗蟲基因)進行大量復制。3、基因的運載體——質粒、噬菌體、動植物病毒等第14頁/共50頁基因的運載工具——運載體：常用的運載體主要有兩類：

1）細菌細胞質的質粒

2）噬菌體或某些動植物病毒第15頁/共50頁常用的運載體：

質粒、噬菌體、動植物病毒等質粒存在于許多細菌和酵母菌等生物中,是細胞染色體外能夠自主復制的很小的環(huán)狀DNA分子.

標記基因第16頁/共50頁例題：實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胞內分離出來，這要利用限制性內切酶。一種限制性內切酶能識別ＤＮＡ分子的ＧＡＡＴＴＣ順序，切點在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Ｂ第17頁/共50頁例題：以下說法正確的是（）

A、所有的限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列

B、質粒是基因工程中唯一的運載體

C、運載體必須具備的條件之一是：具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接

D、基因控制的性狀都能在后代表現(xiàn)出來Ｃ第18頁/共50頁四個基本步驟：4）目的基因的檢測和鑒定1）提取目的基因2）目的基因與運載體結合3）將目的基因導入受體細胞

三、基因工程的操作步驟第19頁/共50頁第一步：獲取目的基因

三、基因工程的操作步驟人們所需要的特定基因取得途徑：1、直接從供體細胞中分離基因2、人工合成基因第20頁/共50頁第二步：目的基因與運載體結合

1、用同一種限制酶切割質粒和目的基因2、加入DNA連接酶3、質粒和目的基因結合成重組DNA分子第21頁/共50頁第三步：將目的基因導入受體細胞導入擴增常用的受體細胞：菌類和動植物細胞主要是借鑒細菌或病毒侵染細胞的方法第22頁/共50頁第四步：目的基因的檢測和鑒定檢測：根據受體細胞中是否具有標記基因，判斷目的基因導入與否表達：受體細胞表現(xiàn)出特定的性狀，如棉花抗蟲性狀的表現(xiàn)第23頁/共50頁從細胞中分離出DNA從大腸桿菌中提取質粒限制酶提取目的基因限制酶目的基因與運載體結合DNA連接酶目的基因導入受體細胞目的基因的檢測與鑒定二、基因工程操作的基本步驟第24頁/共50頁第25頁/共50頁1、通過本節(jié)課的學習,你認識什么叫基因工程了嗎?

2、基因工程的原理你了解了么?課堂小結：基因重組第26頁/共50頁⒈要使目的基因與對應的載體重組，所需的兩種酶是()

①限制酶②DNA連接酶③解旋酶④還原酶

Ａ．①②Ｂ．③④Ｃ．①④Ｄ．②③2.基因工程的正確操作步驟是（）

①使目的基因與運載體結合

②將目的基因導入受體細胞

③檢測目的基因的表達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27頁/共50頁例題：下列關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.細菌體內的環(huán)狀DNA均可作運載體

C.DNA連接酶可用于目的基因和運載體的連接

D.重組DNA分子一旦進入受體細胞,基因工程則完成.例題：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、連接酶和運載體

D.只要受體細胞中含有目的基因，目的基因就一定能夠成功表達

CB第28頁/共50頁四、基因工程的應用1.基因工程與作物育種獲得高產、穩(wěn)產和具有優(yōu)良品質的農作物；培育出具有各種抗逆性的作物新品種如抗蟲、耐貯存、抗除草劑第29頁/共50頁抗蟲的基因來自蘇云金桿菌。蘇云金桿菌形成的伴胞晶體是一種毒性很強的蛋白晶體，能使棉鈴蟲等鱗翅口害蟲癱瘓致死?？茖W家將編碼這個蛋白質的基因導入作物，使作物自身具有抵御蟲害的能力。第30頁/共50頁思維拓展:

細菌和人是差異非常大的兩種生物,通過基因重組后,細菌能夠合成人體的胰島素，這說明了什么？這可不是普通的細菌，它是嫁接了人胰島素基因的工程菌，能大量合成人胰島素。人和細菌共用一套遺傳密碼所有生物共用一套遺傳密碼第31頁/共50頁抗蟲轉基因植物第32頁/共50頁抗蟲的玉米第33頁/共50頁轉黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉魚抗寒基因的番茄轉黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯不會引起過敏的轉基因大豆第34頁/共50頁

運用基因工程技術，不但可以培養(yǎng)優(yōu)質、高產、抗性好的農作物及畜、禽新品種，還可以培養(yǎng)出具有特殊用途的動、植物。生長快、耐不良環(huán)境、肉質好的轉基因魚(中國)乳汁中含有人生長激素的轉基因牛(阿根廷)第35頁/共50頁2.基因工程與藥物研制我國生產的部分基因

工程疫苗和藥物許多藥品的生產是從生物組織中提取的。受材料來源限制產量有限，其價格往往十分昂貴。

微生物生長迅速，繁殖快，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產。若將生物合成相應藥物成分的基因導入微生物細胞內，讓它們產生相應的藥物，不但能解決產量問題，還能大大降低生產成本。第36頁/共50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，其產量之低和價格之高可想而知。將合成的胰島素基因導入大腸桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產生100g胰島素！使其價格降低了30%-50%!第37頁/共50頁

干擾素治療病毒感染簡直是“萬能靈藥”！過去從人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍貴”程度自不用多說。

人造血液、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，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。人造血液及其生產第38頁/共50頁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，使其生產生長激素。人們從450L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量?；蚬こ趟幤贰L激素第39頁/共50頁常見的基因工程藥物胰島素干擾素白細胞介素溶血栓劑凝血因子乙肝、霍亂、傷寒、瘧疾疫苗等第40頁/共50頁3.環(huán)境保護

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。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。有的還能吞食轉化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質。第41頁/共50頁

利用基因工程培育的“指示生物”能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉化污染物。第42頁/共50頁第43頁/共50頁第44頁/共50頁1993年我國科學工作者培育成的抗棉鈴蟲的轉基因抗蟲棉，其抗蟲基因來源于（）A、普通棉花的基因突變B、棉鈴蟲變異形成的致死基因C、寄生在棉鈴蟲體內的線蟲D、蘇云金芽孢桿菌體內的抗蟲基因D第45頁/共50頁2、不屬于基因工程方法生產的藥物是（）A、干擾素B、白細胞介素C、青霉素D、乙肝疫苗

C第46頁/共50頁基因工程技術中的目的基因主要來源于A.自然界現(xiàn)存在生物體內的基因

B.自然突變產生的新基因

C.人工誘變產生的新基因

D.科學家在實驗室中人工合成的基因A第47頁/共50頁

轉基因食品