基因工程及其應用

關(guān)于基因工程及其應用能生產(chǎn)胰島素的大腸桿菌第2頁,共35頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)基因超級小鼠第3頁,共35頁，2024年2月25日，星期天熒光小豬第4頁,共35頁，2024年2月25日，星期天導入人基因的小鼠(長出人的耳朵)——器官移植第5頁,共35頁，2024年2月25日，星期天熒光小魚第6頁,共35頁，2024年2月25日，星期天個頭特別大的轉(zhuǎn)基因鯉魚第7頁,共35頁，2024年2月25日，星期天日本生產(chǎn)的轉(zhuǎn)基因方形西瓜第8頁,共35頁，2024年2月25日，星期天日本轉(zhuǎn)基因藍色玫瑰第9頁,共35頁，2024年2月25日，星期天未來會不會出現(xiàn)這樣的香蕉？第10頁,共35頁，2024年2月25日，星期天標準概念——在生物體外，通過對DNA分子進行人工“切割”和“拼接”，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導入受體細胞內(nèi)，使重組基因在受體細胞內(nèi)表達，產(chǎn)生出人類所需要的產(chǎn)物?；蚬こ逃纸凶龌蚱唇蛹夹g(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗概念——按照人們的意愿，把一種生物的個別基因提取出來，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。一、基因工程的概念——分子水平改變生物第11頁,共35頁，2024年2月25日，星期天基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平剪切拼接導入表達人類需要的產(chǎn)物一、基因工程的概念——分子水平改變生物第12頁,共35頁，2024年2月25日，星期天1.基因的“剪刀”—限制性核酸內(nèi)切酶二、基因工程的“工具”CGATGCTA磷酸二酯鍵舉例：大腸桿菌的一種限制酶能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。DNA的結(jié)構(gòu)第13頁,共35頁，2024年2月25日，星期天GAATTCCTTAAGGCTTAAAATTCGCCC

GGGGGGCCCCCCGGGGGGCCC中軸線黏性末端平末端EcoRⅠ在G與A之間切割SmaⅠ在G與C之間切割黏性末端和平末端第14頁,共35頁，2024年2月25日，星期天DNA分子的切割和連接GAATTCCTTAAGGCTTAAAATTCGGAATTCCTTAAGGCTTAAAATTCGGCTTAAAATTCGEcoRⅠ切此位點EcoRⅠ切此位點不同來源的DNA片段結(jié)合DNA雙鏈斷開，露出黏性末端DNA連接酶限制性核酸內(nèi)切酶第15頁,共35頁，2024年2月25日，星期天DNA連接酶和DNA聚合酶的異同二、基因工程的“工具”2.基因的針線——DNA連接酶第16頁,共35頁，2024年2月25日，星期天3.“運輸工具”——運載體運載體的作用：

運載體的種類：

一是將目的基因?qū)胧荏w細胞中；二是利用它在宿主細胞內(nèi)進行自主復制。質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒。

二、基因工程的“工具”第17頁,共35頁，2024年2月25日，星期天重組質(zhì)粒的構(gòu)建…GAATTC…CTTAAGGAATTC…CTTAAG…酶切酶切質(zhì)粒目的基因必須是同一種限制酶AATTTTAA第18頁,共35頁，2024年2月25日，星期天三、基因操作的基本步驟細菌取出質(zhì)粒

用相同的限制酶切出黏性末端供體細胞取出DNA分子用限制酶切取目的基因

將目的基因插入質(zhì)粒切口用DNA連接酶將目的基因與質(zhì)粒相連將重組DNA分子導入受體細胞重組DNA分子增殖、表達檢測目的基因產(chǎn)物基因工程的遺傳學原理：基因重組

第19頁,共35頁，2024年2月25日，星期天基因工程的“四步曲”提取目的基因1目的基因與運載體結(jié)合2將目的基因?qū)胧荏w細胞3目的基因的檢測和表達4第20頁,共35頁，2024年2月25日，星期天基因工程過程示意圖①從細胞中分離出DNA①②③④⑤⑥②限制酶截取DNA片斷③分離大腸桿菌中的質(zhì)粒④DNA重組⑤用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌⑥培養(yǎng)大腸桿菌克隆大量基因第21頁,共35頁，2024年2月25日，星期天1.基因工程與育種：

獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物，栽培出具有各種抗逆性的作物新品種。（抗除草劑的玉米、大豆、轉(zhuǎn)基因奶牛等）2.基因工程與藥物研制：胰島素、干擾素、和乙肝疫苗等。四、基因工程的應用第22頁,共35頁，2024年2月25日，星期天68%22%7%3%美國阿根廷加拿大中國2001年轉(zhuǎn)基因作物種植面積最大的四個國家及其所占比例比例第23頁,共35頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻(綠色植株)與對照(黃色枯萎植株)（一）植物基因工程——抗蟲轉(zhuǎn)基因植物第24頁,共35頁，2024年2月25日，星期天

基因工程培育抗蟲棉的簡要過程普通棉花(無抗蟲特性)蘇云金芽孢桿菌提取抗蟲基因與運載體DNA拼接導入棉花細胞(含抗蟲基因)棉花植株(有抗蟲特性)上述培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟？第25頁,共35頁，2024年2月25日，星期天基因工程培育抗蟲棉的關(guān)鍵步驟和工具抗蟲基因從蘇云金芽孢桿菌細胞內(nèi)提取出來抗蟲基因與運載體DNA連接抗蟲基因?qū)胧荏w(棉花)細胞基因的剪刀——限制性核酸內(nèi)切酶基因的針線——DNA連接酶基因的運載工具——運載體剪切拼接導入表達和檢測第26頁,共35頁，2024年2月25日，星期天抗病毒的轉(zhuǎn)基因小麥抗病毒的轉(zhuǎn)基因甜椒（一）植物基因工程——抗病轉(zhuǎn)基因植物第27頁,共35頁，2024年2月25日，星期天（一）植物基因工程——抗逆轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)魚抗凍蛋白基因的番茄轉(zhuǎn)基因抗除草劑玉米第28頁,共35頁，2024年2月25日，星期天（一）植物基因工程——改良植物的品質(zhì)富含賴氨酸的轉(zhuǎn)基因玉米第29頁,共35頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)生長激素基因鯉魚（二）動物基因工程——提高動物生長速度第30頁,共35頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)有人α-抗胰蛋白酶基因的轉(zhuǎn)基因羊（二）動物基因工程——生產(chǎn)藥物第31頁,共35頁，2024年2月25日，星期天我國生產(chǎn)的部分基因工程藥物（三）基因工程藥物第32頁,共35頁，2024年2月25日，星期天以候云德院士(右)為首的研究人員，成功地研制出我國第一個基因工程藥物——干擾素干