基因工程及其應(yīng)用課件(動畫).ppt

1、基因工程及其應(yīng)用,基因工程：即 。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， 地改造生物的 。,原 理：,操作水平：,結(jié) 果：,一、基因工程,目的基因,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,基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù),定向,遺傳性狀,二、基因操作的工具,1、基因工程的,指“ 限制性內(nèi)切酶 ”,微生物,一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列,并在特定切點切割,已發(fā)現(xiàn)的有200多種,這個特點說明了：,酶具有專一性,限制性內(nèi)切酶（EcoR）作用過程,1、被同一種限制酶切斷的幾個DNA是否具

2、有相同的黏性末端？,思考:,2、限制酶的發(fā)現(xiàn)有什么意義？,形成的黏性末端不同,基因工程創(chuàng)立的標志,不同的限制酶呢？,具有。,指“DNA連接酶”,連接“梯子”斷口的“扶手”而非“梯子”中間的“踏板”。,其作用與限制性內(nèi)切酶相反，作用點相同,DNA連接酶的作用過程,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。,A、 條 件：,1、能夠在受體細胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存,2、具有多個限制酶切點（每種限制酶切點最好只有一個），以便與外源基因連接,3、具有標記基因，便于進行篩選,B、常用 的運載體：,質(zhì)粒、噬菌體和動、 植物病毒等,標記基因，便于進行檢測。,其中質(zhì)粒存在于許

3、多細菌和酵母菌等生物中,是細胞染色體外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子.,C、它們的共同特點是：,都有侵染或進入受體細胞的能力,第一步：,三、基因工程基本步驟：,第二步：,獲取目的基因,目的基因與運載體結(jié)合,方法：,1、直接分離：鳥槍法,2、人工合成：,注意：要保持基因的完整性,注意：要用同一種限制酶切取目的基因和運載體，并用DNA連接酶連接。,第三步：,第四步:,將目的基因?qū)胧荏w細胞,目的基因的檢測和表達,1、常用的受體細胞：,大腸桿菌、枯草桿菌、酵母菌、動植物細胞等,2、常用微生物作受體細胞的原因：,微生物增殖快、代謝快、目的產(chǎn)物多,3、若受體細胞為細菌應(yīng)作何處理：,應(yīng)用CaCl2處理

4、,一般檢測：,標記基因是否表達,目的是：,增大細胞壁的通透性,？,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,1、基因工程與作物育種,四、基因工程的成果及發(fā)展,抗蟲轉(zhuǎn)基因植物,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(xué)家將編碼這個蛋白質(zhì)的基因?qū)胱魑铮棺魑镒陨砭哂械钟x害的能力。,抗蟲害的玉米,轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒,獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有

5、優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物和具有抗逆性的作物新品種。,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),2、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锛毎麅?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。,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

6、！使其價格降低了30%-50%!,干擾素是病毒侵入細胞后產(chǎn)生的一種糖蛋白。干擾素幾乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一種抗病毒的特效藥。此外干擾素對治療某些癌癥和白血病也有一定療效。 傳統(tǒng)的干擾素生產(chǎn)方法是從人血液中的白細胞內(nèi)提取，每300L血液只能提取出1mg干擾素。19801982年，科學(xué)家用基因工程方法在大腸桿菌及酵母菌細胞內(nèi)獲得了干擾素，是傳統(tǒng)的生產(chǎn)量的12萬倍。1987年上述干擾素大量投放市場。,基因工程藥品 干擾素,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

7、的生長激素基因?qū)氪竽c桿菌中，使其生產(chǎn)生長激素。人們從 450 L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(chǎn)量。,基因工程藥品 生長激素,轉(zhuǎn)基因抗乙肝西紅柿(中國)，雖然不能治愈乙肝，但一年只吃幾個抗乙肝西紅柿，就完全能代替注射乙肝疫苗?？挂腋挝骷t柿屬于轉(zhuǎn)基因食品，就是將乙肝疫苗植入西紅柿內(nèi)，經(jīng)過多代繁殖，使轉(zhuǎn)入的基因穩(wěn)定化。,用轉(zhuǎn)基因的植物生產(chǎn)藥物,基因治療： 是指是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募毎?，達到治療疾病的目的。 患半乳糖血癥的患者，由于細胞內(nèi)半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶，使過多的半乳糖在體內(nèi)積聚，引起肝、腦等功能受損。 1971年，美國科學(xué)家在體外

8、做了試驗，用帶有半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因的噬菌體侵染患者的離體組織細胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些組織細胞能夠利用半乳糖了。這表明，用基因替換的方法治療這種遺傳病是可能的。,環(huán)境監(jiān)測,3、基因工程與生態(tài)環(huán)境保護,環(huán)境污染治理,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(zhuǎn)化污染物。,環(huán)境監(jiān)測,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(zhì)。,通常一種假單孢桿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。,科學(xué)家還培育出能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)的細菌。,環(huán)境污染治理,轉(zhuǎn)基因食品,

9、安全嗎?!,五、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性,你認為應(yīng)該如何對待轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性問題？ 目前，大多數(shù)專家認為，已經(jīng)投入商品化生產(chǎn)的轉(zhuǎn)基因番茄、玉米等農(nóng)產(chǎn)品都是安全的。迄今為止尚無食用轉(zhuǎn)基因生物產(chǎn)品引起任何嚴重問題的科學(xué)報道。 轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、耐貯藏番茄、抗病毒甜椒及基因工程疫苗等已獲得生產(chǎn)應(yīng)用安全證書。,怪物 1,怪物 2,怪物 3,怪物 4,當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，我們是否感到很坦然呢？,綠色和平組織將轉(zhuǎn)基因食品妖魔化,21世紀將是基因工程迅速發(fā)展并完善 的世紀，也是它產(chǎn)生巨大效益的世紀！ 基因工程將在醫(yī)療衛(wèi)生、食品工業(yè)、農(nóng) 牧業(yè)、環(huán)保等許多方面發(fā)揮重大的作用！,例、基因工程可以用于治療動物及人的單基因遺傳病，從基因治療的概念分析，它治療的遺傳病主要是 （ ） A.伴性遺傳病 B.常染色體遺傳病 C.顯性遺傳病 D.隱性遺傳病,科學(xué)家將攜帶抗蟲基因的運載體導(dǎo)入二倍體棉花細胞中,經(jīng)培養(yǎng)、篩選獲得一株有抗蟲特性基因的植株。經(jīng)分析，該植株含有一