基因工程及其應(yīng)用修改

基因工程及其應(yīng)用修改第1頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四問(wèn)題探討討論：1、把人胰島素基因“嫁接”到大腸桿菌中去后與普通細(xì)菌有什么不同？2、為什么能把人的基因“嫁接”到細(xì)菌上？①大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)都是DNA，且不同生物的DNA分子基本結(jié)構(gòu)是相同的，都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。所以不同的生物DNA可以嫁接。②地球上的所有生物共用一套遺傳密碼，所以一種生物的基因可以在另外一種生物體內(nèi)得以表達(dá)。3、怎樣把人胰島素基因“嫁接”到大腸桿菌中去？第2頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四原理：操作水平：結(jié)果：基因工程基因重組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?；蚬こ蹋河纸凶龌蚱唇蛹夹g(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗的說(shuō)，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。第3頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四DNA重組技術(shù)的基本工具準(zhǔn)確切割DNA的工具（基因“剪刀”）——限制性核酸內(nèi)切酶DNA片段的連接工具（基因“針線”）——DNA連接酶基因轉(zhuǎn)移工具（基因“運(yùn)載體”）——質(zhì)粒、噬菌體、動(dòng)植物病毒基因的大小以納米計(jì)算，要對(duì)它進(jìn)行剪切、拼接等操作，最少需要以下三種專門(mén)工具：第4頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、基因工程的原理1、“基因剪刀”——限制性核酸內(nèi)切酶(簡(jiǎn)稱限制酶)CTTAAGAATTCG

一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。例如:EcoRI限制酶，專一識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間將序列切開(kāi)。第5頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四限制性內(nèi)切酶（EcoRⅠ）作用過(guò)程點(diǎn)擊播放第6頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

被同一種限制酶切斷的幾個(gè)DNA是否具有相同的黏性末端？要想獲得某個(gè)目的基因必須要用限制酶需要切幾刀？可產(chǎn)生幾個(gè)黏性末端？一個(gè)目的基因有幾個(gè)黏性末端？要切兩刀，產(chǎn)生四個(gè)黏性末端，兩個(gè)。

是，會(huì)產(chǎn)生相同的黏性末端。

被限制酶切開(kāi)的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個(gè)伸出的核苷酸，他們之間正好互補(bǔ)配對(duì)，這樣的切口叫黏性末端。第7頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四嘗試寫(xiě)出下列序列受EcoRI限制酶作用后的黏性末端DNA被限制酶切斷后有兩個(gè)反向互補(bǔ)的“黏性末端”。被同一種限制酶切斷的幾個(gè)DNA具有相同的黏性末端，堿基能夠通過(guò)互補(bǔ)進(jìn)行配對(duì)。CTTCATGGAAGTACTTAAGGGATTAATTCCCTAAACGTGCTTAAAATTCCCATTGGGTAAGGCATCTTAAAATTCCGTAGGGCATCTTAAAATTCCGTAG目的基因第8頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四DNA連接酶的作用過(guò)程點(diǎn)擊播放第9頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、基因工程的原理2、“基因針線”——DNA連接酶連接酶的作用：將脫氧核糖和磷酸交替連接的DNA骨架的缺口“縫合”。CTTCATGGAAGTACTTAAGGGATTAATTCCCTAAGGCATCTTAAAATTCCGTAG連接酶連接的部位：生成磷酸二酯鍵第10頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四AATTGCCTTAAG連接磷酸二酯鍵第11頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四不同點(diǎn)：

DNA連接酶：將DNA片段間互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來(lái)，使之成為一個(gè)完整的DNA分子。DNA聚合酶和DNA連接酶有何異同點(diǎn)？DNA聚合酶：以一條DNA為模板，將一個(gè)一個(gè)核苷酸連接起來(lái)相同點(diǎn)：都是通過(guò)形成磷酸二酯鍵連接起來(lái)思考：如何將重組DNA分子送入受體細(xì)胞呢？第12頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四一、基因工程的原理3、基因的運(yùn)載體科學(xué)家發(fā)現(xiàn)大腸桿菌、枯草桿菌、酵母菌等的質(zhì)粒能同時(shí)滿足以上三個(gè)要求。運(yùn)載體必須同時(shí)滿足三個(gè)要求：

①能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定的保存。

②具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)。③具有某些標(biāo)記基因，便于篩選。如抗菌素的抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應(yīng)的基因等。種類：質(zhì)粒、噬菌體、動(dòng)植物病毒第13頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四基因的運(yùn)輸工具——質(zhì)粒能復(fù)制并帶著插入的目的基因一起復(fù)制有限制酶切割位點(diǎn)有標(biāo)記基因的存在第14頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四最常用的運(yùn)載體——質(zhì)粒分布：存在于許多細(xì)菌以及酵母菌等生物中。最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒。本質(zhì)：細(xì)胞染色體(或擬核)外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子。質(zhì)粒的存在與否對(duì)宿主細(xì)胞生存沒(méi)有決定性作用，但復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)完成。第15頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5、基因工程的操作步驟：從細(xì)菌中取出質(zhì)粒從細(xì)胞中取出DNA用同種限制酶切斷兩個(gè)DNA具有相同的黏性末端提取目的基因（如人的胰島素基因）用連接酶將目的基因與質(zhì)粒連接（形成重組DNA分子）目的基因與運(yùn)載體結(jié)合將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞（如大腸桿菌）利用質(zhì)粒中具有某些特性的基因進(jìn)行檢測(cè)并判斷目的基因是否表達(dá)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測(cè)與鑒定第16頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第17頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四基因工程別名操作環(huán)境操作對(duì)象操作水平基本工具基本過(guò)程結(jié)果實(shí)質(zhì)基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平人類需要的基因產(chǎn)物提取→拼接→導(dǎo)入→檢測(cè)和鑒定基因重組限制酶、DNA連接酶、運(yùn)載體第18頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.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.2.以下說(shuō)法正確的是:A.目的基因是指重組DNA

B.一種限制酶只能識(shí)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)小試身手第19頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、基因工程的應(yīng)用1、基因工程與作物育種（1）獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物將富含賴氨酸的蛋白質(zhì)編碼基因轉(zhuǎn)入玉米,獲得轉(zhuǎn)基因玉米。將控制番茄果實(shí)成熟的基因?qū)敕?獲得轉(zhuǎn)基因耐貯存番茄,是世界上進(jìn)入市場(chǎng)的第一種轉(zhuǎn)基因植物。轉(zhuǎn)入金魚(yú)草基因的紫番茄富含花青素，可明顯減緩結(jié)腸癌細(xì)胞生長(zhǎng)，同時(shí)具抵抗心血管疾病的功效。第20頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（2）培育出具有各種抗逆性的作物新品種二、基因工程的應(yīng)用1、基因工程與作物育種蘇云金桿菌抗蟲(chóng)基因普通棉花抗蟲(chóng)棉提取導(dǎo)入培育抗蟲(chóng)棉的培育過(guò)程已問(wèn)世的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)植物主要有水稻、棉、玉米、馬鈴薯、番茄、大豆、蠶豆、煙草、蘋(píng)果、核桃、菊花、白花三葉草等。第21頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（2）培育出具有各種抗逆性的作物新品種二、基因工程的應(yīng)用1、基因工程與作物育種抗病毒轉(zhuǎn)基因甜椒轉(zhuǎn)基因抗除草劑玉米第22頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（1）培育出具有優(yōu)良品質(zhì)的動(dòng)物二、基因工程的應(yīng)用2、基因工程與畜牧養(yǎng)殖轉(zhuǎn)生長(zhǎng)激素基因鯉魚(yú)（9個(gè)月后比對(duì)照個(gè)體重1.5kg)超級(jí)綿羊（生長(zhǎng)速率提高30%，體型增大50%）第23頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（2）利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物乳汁中分泌人凝血因子IX的轉(zhuǎn)基因山羊科學(xué)家將藥用蛋白基因?qū)氩溉閯?dòng)物的受精卵，使其發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)入泌乳期后，通過(guò)分泌的乳汁來(lái)生產(chǎn)所需的藥品。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)獲得的轉(zhuǎn)基因克隆奶牛二、基因工程的應(yīng)用2、基因工程與畜牧養(yǎng)殖第24頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、基因工程的應(yīng)用3、基因工程與藥物研制許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織、細(xì)胞或血液中提取的。受材料來(lái)源限制產(chǎn)量有限，價(jià)格十分昂貴。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，高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品，如胰島素、干擾素等。用基因工程方法生產(chǎn)的藥物還有白細(xì)胞介素、溶血栓劑、凝血因子以及某些疫苗等。第25頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四基因工程方法生產(chǎn)蛋白質(zhì)藥物的優(yōu)勢(shì)非常明顯。第26頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二、基因工程的應(yīng)用4、基因工程與環(huán)境基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測(cè)環(huán)境中的病毒、細(xì)菌等污染。如檢測(cè)飲用水中病毒的含量。美國(guó)科學(xué)家用基因工程做成的“超級(jí)細(xì)菌”能同時(shí)快速分解石油中的四種烴類，用于清除被石油污染的海域。用基因工程培養(yǎng)出“吞噬”汞和降解土壤中DDT的細(xì)菌，以及能夠凈化鎘污染的植物。（1）用于環(huán)境檢測(cè)（2）用于凈化污染的環(huán)境第27頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四能發(fā)熒光的轉(zhuǎn)基因魚(yú)三、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性轉(zhuǎn)入螢火蟲(chóng)熒光酶基因的轉(zhuǎn)基因煙草苗轉(zhuǎn)基因玫瑰第28頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四這些生物令我們很好奇，但是現(xiàn)實(shí)生活的應(yīng)用更令我們關(guān)心!三、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性未來(lái)生物第29頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四轉(zhuǎn)基因草莓有玫瑰花和檸檬的香味轉(zhuǎn)基因西紅柿安全嗎？“金大米”第30頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四⑴改變傳統(tǒng)的育種方式縮短育種時(shí)間。培育出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、抗病蟲(chóng)害、抗旱、抗鹽堿，抗除草劑等特性的作物新品種。⑵克服異源、遠(yuǎn)源雜交障礙。如可以把動(dòng)物的基因，甚至人的基因組合到植物里去。⑶生產(chǎn)有利于健康和抗病的食品。⑷培育出符合人們意愿的動(dòng)物新品種。三、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性轉(zhuǎn)基因生物有利的一面:第31頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四⑴有些轉(zhuǎn)基因食物含的一些物質(zhì)，可能會(huì)影響人體健康。⑵大量的轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)入自然界后很可能會(huì)與野生物種進(jìn)行雜交，產(chǎn)生一些超級(jí)生物，從而造成基因污染。⑶如有些作物插入抗蟲(chóng)基因，殺死環(huán)境中有益的生物。三、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性基因工程的弊端：第32頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四板書(shū)設(shè)計(jì)基因工程原理概念：又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗地說(shuō)，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀?；颉凹舻丁薄拗菩院怂醿?nèi)切酶基因“針線”——DNA連接酶基因的運(yùn)載體——質(zhì)粒、噬菌體、動(dòng)植物病毒基本工具操作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)與鑒定第33頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四謝謝??！第34頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四目的基因的提取方法直接分離基因人工合成基因反轉(zhuǎn)錄法根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA：鳥(niǎo)槍法第35頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期四鳥(niǎo)槍法：