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1、第六章第二节基因工程及其应用演示文稿本讲稿第一页，共二十九页基因工程：基因工程：即即 。通俗。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，地改造生物的地改造生物的 。原原 理：理：操作水平：操作水平：结结 果：果：基因重组基因重组DNADNA分子水平分子水平定向定向地改造生物的遗传性状，获得人类所地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。需要的品种。基因拼接技术或基因拼接技术或DNA重组技术重组技术定向定向遗传性状遗传性状本讲稿第二页，共
2、二十九页1、基因工程的、基因工程的限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶(限制酶限制酶)主要存在于微生物主要存在于微生物一种限切酶一种限切酶只能识别只能识别一种特定的核苷酸序列一种特定的核苷酸序列,并在并在特定切点特定切点切割切割DNADNA分子分子特点特点:来源来源:作用于：作用于：“”磷酸二酯键磷酸二酯键本讲稿第三页，共二十九页CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG EcoRI 剪切目的基因剪切目的基因CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG
3、目的基因目的基因黏性末端黏性末端本讲稿第四页，共二十九页被同一种限制酶切断的几个被同一种限制酶切断的几个DNADNA是否具有相同是否具有相同的黏性末端？的黏性末端？思考思考:形成的黏性末端不同形成的黏性末端不同不同的限制酶呢？不同的限制酶呢？具有具有本讲稿第五页，共二十九页2、基因工程的、基因工程的DNADNA连接酶连接酶“”作用：作用：将互补配对的两个粘性末端连接起来，将互补配对的两个粘性末端连接起来，使之成为一个完整的使之成为一个完整的DNADNA分子分子本讲稿第六页，共二十九页使用使用DNA连接酶制作重组连接酶制作重组DNA分子分子甲片段甲片段CTTCATG AATTCCCTAA GAA
4、GTACTTAA GGGATT 乙片段乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG GGCATCTTAAAATTCCGTAG DNADNA连接酶的作用位点连接酶的作用位点是：相邻的两个脱氧核苷是：相邻的两个脱氧核苷酸的切口。即生成：酸的切口。即生成：磷酸二酯键。磷酸二酯键。本讲稿第七页，共二十九页3、基因的运载体、基因的运载体（2 2）条条 件件能够在宿主细胞中能够在宿主细胞中复制并复制并稳定地稳定地保存保存具有具有多个限制酶切点多个限制酶切点，以便与外源基因连，以便与外源基因连接接具具有标记基因有标记基因，便便于进行筛选于进行筛选（1 1）常用）常用的运载体：的运载体：质粒、噬菌体和动、植
5、物病毒等质粒、噬菌体和动、植物病毒等本讲稿第八页，共二十九页 标记基标记基因，便因，便于进行于进行检测。检测。质粒质粒存在于许多细存在于许多细菌和酵母菌等生物菌和酵母菌等生物中中,是能够自主复是能够自主复制的制的很小的环状很小的环状DNADNA分子分子。本讲稿第九页，共二十九页第一步：第一步：第二步：第二步：获取目的基因获取目的基因目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合注意：要用同一种限制酶切取目的基因注意：要用同一种限制酶切取目的基因和运载体，并用和运载体，并用DNA连接酶连接。连接酶连接。本讲稿第十页，共二十九页第三步：第三步：第四步第四步:将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞目
6、的基因的检测和表达目的基因的检测和表达1、常用的受体细胞：常用的受体细胞：微生物，动植物细胞等微生物，动植物细胞等2、常用微生物作受体细胞的原因：常用微生物作受体细胞的原因：微生物增殖快、代谢快、目的产物多微生物增殖快、代谢快、目的产物多一般检测：一般检测：标记基因是否表达标记基因是否表达本讲稿第十一页，共二十九页处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。检测出来。将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产
7、物的进一步因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。培养、研究。无表达产物无表达产物无表达产物无表达产物有表达产物有表达产物无表达产物无表达产物本讲稿第十二页，共二十九页本讲稿第十三页，共二十九页抗虫棉抗虫棉抗抗CMVCMV甜椒甜椒抗虫原理？抗虫结果？抗虫原理？抗虫结果？1、基因工程与作物育种本讲稿第十四页，共二十九页抗虫转基因植物本讲稿第十五页，共二十九页生长快、肉质好的转基因生长快、肉质好的转基因鱼鱼(中国中国)乳汁中含有人生长激素的乳汁中含有人生长激素的转基因牛转基因牛(阿根廷阿根廷)本讲稿第十六页，共二十九页转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转
8、鱼抗寒基因转鱼抗寒基因的番茄的番茄本讲稿第十七页，共二十九页2 2、基因工程与药物研制、基因工程与药物研制我国生产的部分基因我国生产的部分基因工程疫苗和药物工程疫苗和药物许多药品的生产是许多药品的生产是从生物组织中提取的。从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂限，其价格往往十分昂贵。贵。微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降它们产生相应的药物，不但
9、能解决产量问题，还能大大降低生产成本。低生产成本。本讲稿第十八页，共二十九页胰岛素从猪、牛等动物的胰腺胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，中提取，100Kg100Kg胰腺只能提取胰腺只能提取4-5g4-5g的的胰岛素，其产量之低和价格之高可想胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。而知。将合成的胰岛素将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，基因导入大肠杆菌，每每2000L2000L培养液就能产培养液就能产生生100g100g胰岛素！使其胰岛素！使其价格降低了价格降低了30%-50%!30%-50%!本讲稿第十九页，共二十九页 临床常见的生长激素，干扰素和乙肝疫苗等药物都可以用基临床常见的生长激素，干扰素和
10、乙肝疫苗等药物都可以用基因工程来大规模生产因工程来大规模生产1987年开始上市的干扰素年开始上市的干扰素生产胰岛素历史？本讲稿第二十页，共二十九页基因工程做成的基因工程做成的“超级细菌超级细菌”能吞食和分能吞食和分解多种污染环境的物质。解多种污染环境的物质。通常一种假单孢通常一种假单孢杆菌只能分解石油中杆菌只能分解石油中的一种烃类用基因的一种烃类用基因工程培育成功的工程培育成功的“超超级细菌级细菌”却能分解石却能分解石油中的多种烃类化合油中的多种烃类化合物。物。科学家还培育出能吞食转化汞、镉等重金属，分解科学家还培育出能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDTDDT等毒害物质的细菌。等毒害物质的细菌
11、。3、环境污染治理、环境污染治理本讲稿第二十一页，共二十九页 利用基因工程培育的利用基因工程培育的“指示生物指示生物”能十分灵敏能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物亡，甚至还可以吸收和转化污染物。本讲稿第二十二页，共二十九页 转基因食品转基因食品 安全吗安全吗?!本讲稿第二十三页，共二十九页转基因植物的安全性争基因植物的安全性争论支持派认为：如果转基因农业生物技术得不支持派认为：如果转基因农业生物技术得不到社会支持，这一研究将被扼杀，并且强到社会支持，这一研究将被扼杀，并且强调，迄今为止并没有发现转
12、基因食品危害调，迄今为止并没有发现转基因食品危害人体健康和环境的确切证据。人体健康和环境的确切证据。本讲稿第二十四页，共二十九页美国人食用美国人食用转基因食品已基因食品已多年，多年，超超级市市场上上有有4000多种商品是含多种商品是含有有转基基因因植物植物成分的成分的，还没有事例没有事例证明人吃了以后会得明人吃了以后会得病，甚至会引病，甚至会引起起死亡。死亡。加拿大、澳大利加拿大、澳大利亚也是也是转基因食品的生基因食品的生产大国，均大国，均有几有几千万人在千万人在吃吃，到，到现在在为止也止也没没有有个案例个案例说明它明它有有问题。本讲稿第二十五页，共二十九页反对派的观点反对派的观点一英国科学家
13、声称，转基因马铃薯会减弱一英国科学家声称，转基因马铃薯会减弱老鼠免疫系统功能；老鼠免疫系统功能；美国康乃尔大学也发现，转基因玉米会危美国康乃尔大学也发现，转基因玉米会危害蝴蝶幼虫及其相关生态环境。害蝴蝶幼虫及其相关生态环境。本讲稿第二十六页，共二十九页环保团体认为这种违反自然的转基因作环保团体认为这种违反自然的转基因作物及产品，未经长期安全测试，长期食物及产品，未经长期安全测试，长期食用可能对人类及生态环境造成负面影响。用可能对人类及生态环境造成负面影响。尤其是注重环境和生态保护的欧盟国家，尤其是注重环境和生态保护的欧盟国家，对转基因作物更加排斥，因而抵制美国对转基因作物更加排斥，因而抵制美国
14、GMO产品的进口。产品的进口。本讲稿第二十七页，共二十九页基因工程的操作工具基因工程的操作工具1.基因的剪刀基因的剪刀 限制酶限制酶2.基因的针线基因的针线 连接酶连接酶 3.基因的运输工具基因的运输工具 运载体运载体 基因工程的操作步骤基因工程的操作步骤1.目的基因的目的基因的提取提取2.目的基因与运载体目的基因与运载体结合结合3.目的基因目的基因导入导入受体细胞受体细胞4.目的基因的目的基因的检测检测与与表达表达一、基因工程的原理二、基因工程的应用三、转基因和转基因食品的安全性本讲稿第二十八页，共二十九页要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是（）限制酶连接酶解旋酶还原酶实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限制性内切酶能识别分子的顺序，切点在和之间，这是利用了酶的（）高效性专一性 多样性催化活性易受外界影响随随练习练习本讲稿第二十九页，共二十九页