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1、基因工程及其应用zb第一页，讲稿共三十四页哦第二页，讲稿共三十四页哦能产生人胰岛素的大肠杆菌基因基因“嫁接嫁接”第三页，讲稿共三十四页哦能发能发荧光荧光的热的热带斑带斑马鱼马鱼普通热带斑马鱼是不发荧光的普通热带斑马鱼是不发荧光的第四页，讲稿共三十四页哦第第2 2节节 基因工程及其应用基因工程及其应用 第五页，讲稿共三十四页哦 又叫做又叫做基因拼接技术基因拼接技术或或DNADNADNADNA重组技术重组技术重组技术重组技术。通俗的说，。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取基因提取出来，出来，加以加以修饰改造修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里
2、，然后放到另一种生物的细胞里，定向定向定向定向地改地改造生物的造生物的遗传性状遗传性状。原理原理操作环境操作环境操作对象操作对象操作水平操作水平基本过程基本过程结果结果基因重组基因重组生物体外生物体外基因基因/DNA分子水平分子水平剪切剪切拼接拼接导入导入表达表达人类需要的基因产物人类需要的基因产物一、基因工程的概念一、基因工程的概念第六页，讲稿共三十四页哦基因的基因的“剪刀剪刀”限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶基因的基因的“针线针线”DNADNA连接酶连接酶基因的运输工具基因的运输工具运载体运载体二、基因操作的工具二、基因操作的工具第七页，讲稿共三十四页哦1、基因的剪刀、基因的剪刀限制性内切
3、酶（简称限制酶）限制性内切酶（简称限制酶）二、基因操作的工具二、基因操作的工具 限制酶是在生物体限制酶是在生物体(主要是主要是微生物微生物)内的一内的一种酶，能将外来的种酶，能将外来的DNADNA切断切断，由于这种切割，由于这种切割作用是在作用是在DNADNA分子内部进行的，故名限制性分子内部进行的，故名限制性内切酶。内切酶。第八页，讲稿共三十四页哦作用实质：作用实质：作用结果：作用结果：特点：特点：断裂磷酸二酯键断裂磷酸二酯键产生黏性末端产生黏性末端专一性（特异性）专一性（特异性）一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割定的切
4、点上切割DNADNA分子分子。来源：主要是微生物来源：主要是微生物1、基因的剪刀、基因的剪刀限制性内切酶（简称限制酶）限制性内切酶（简称限制酶）第九页，讲稿共三十四页哦 大肠杆菌大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶的一种限制酶能识别能识别GAATTC序列序列，并在，并在G和和A之间切开。之间切开。限制酶限制酶第十页，讲稿共三十四页哦限制酶限制酶限制酶限制酶第十一页，讲稿共三十四页哦什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？被限制酶切开的被限制酶切开的DNA两条单链的切口，两条单链的切口，带有几个带有几个伸出的核苷酸伸出的核苷酸，他们之间正好，他们之间正好互补互补配对配对，这样的切口叫，这样的切口叫黏性末
5、端黏性末端。第十二页，讲稿共三十四页哦2、基因的针线、基因的针线DNA连接酶连接酶 DNA连接酶连接酶连接酶连接酶可把黏性末端可把黏性末端之间的缝隙之间的缝隙之间的缝隙之间的缝隙“缝合缝合缝合缝合”起来，起来，起来，起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子分子分子分子就形成了。就形成了。就形成了。就形成了。磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键 作用实质：作用实质：形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键第十三页，讲稿共三十四页哦与与DNA分子相
6、关的酶的比较分子相关的酶的比较种种类类项项目目 限制限制酶酶 DNA连连接接酶酶DNA聚聚合合酶酶解旋解旋酶酶作用作用作用作用部位部位磷酸二酯键磷酸二酯键 磷酸二酯键磷酸二酯键 磷酸二酯键磷酸二酯键 氢键氢键断裂断裂 形成形成 形成形成 断裂断裂磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键 磷酸二酯键磷酸二酯键 氢键氢键第十四页，讲稿共三十四页哦例例2 2、图6-2-1为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图 中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是A.B.A.B.C.D.C.D.c第十五页，讲稿共三十四页哦外源基因外源基因(如抗虫基因如抗虫基因)怎样才能
7、导入受体细胞怎样才能导入受体细胞(如棉花细胞如棉花细胞)？导入过程需要运输工具导入过程需要运输工具运载体运载体。运载体的条件？运载体的条件？3、基因的运载工具、基因的运载工具运载体运载体1 1）能够在宿主细胞内能够在宿主细胞内复制复制并稳定保存；并稳定保存；2 2）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相连；以便与外源基因相连；3 3）具有具有标记基因标记基因，便于进行筛选，便于进行筛选第十六页，讲稿共三十四页哦常用的运载体主要有两类：常用的运载体主要有两类：1 1）细菌细胞质的）细菌细胞质的质粒质粒 2 2）噬菌体噬菌体或某些或某些动植物病毒动植物病毒3、基因的运载工具、基因的运
8、载工具运载体运载体第十七页，讲稿共三十四页哦质粒：质粒：质粒是染色体外能够进行质粒是染色体外能够进行自主复制自主复制的遗传单位，的遗传单位，包括真核生物的细胞器和细菌细胞中核区外的包括真核生物的细胞器和细菌细胞中核区外的DNADNA分子。现在习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线分子。现在习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中菌等生物中核以外的核以外的DNADNA分子分子。质粒质粒是基因工程是基因工程最常用最常用的的运载体运载体。绝大多数细菌质粒都是绝大多数细菌质粒都是闭合环状闭合环状DNADNA分子分子。有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。第
9、十八页，讲稿共三十四页哦大肠杆菌的质粒：大肠杆菌的质粒：最常用的质粒最常用的质粒是是大肠大肠杆菌的质粒杆菌的质粒，其中常含有，其中常含有抗药基因抗药基因，如四环素的，如四环素的标记基因。标记基因。质粒的质粒的存在与否对宿存在与否对宿主细胞生存没有决定性作主细胞生存没有决定性作用用，但，但复制只能在宿主复制只能在宿主细胞内成细胞内成。第十九页，讲稿共三十四页哦四个基本步骤：四个基本步骤：三、基因操作的基本步骤三、基因操作的基本步骤1）提取提取目的基因目的基因2）目的基因）目的基因与运载体结合与运载体结合3）将目的基因）将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和和表达表
10、达第二十页，讲稿共三十四页哦第二十一页，讲稿共三十四页哦步骤一：提取目的基因步骤一：提取目的基因目的基因是人们所目的基因是人们所目的基因是人们所目的基因是人们所需要转移需要转移或或改造改造的基因。的基因。如苏云金芽孢杆菌的如苏云金芽孢杆菌的抗虫基因抗虫基因，还有植物的，还有植物的抗病抗病（抗病毒、抗细菌）基因（抗病毒、抗细菌）基因、种子、种子、种子、种子贮藏蛋白的基因贮藏蛋白的基因，以及，以及，以及，以及人的人的人的人的胰岛素基因胰岛素基因、干扰素基因干扰素基因等。等。等。等。直接分离基因直接分离基因人工合成基因人工合成基因目的基因的提取方法目的基因的提取方法供体细胞：供体细胞：提供目的基因的
11、细胞提供目的基因的细胞受体细胞：受体细胞：受体细胞：受体细胞：接受目的基因的细胞接受目的基因的细胞第二十二页，讲稿共三十四页哦步骤二：目的基因与运载体重组步骤二：目的基因与运载体重组 1 1）用一定的）用一定的限制酶切割质粒限制酶切割质粒，使其出现，使其出现一个切口一个切口，露出露出黏性末端黏性末端。2 2）用）用同一种同一种限制酶限制酶切断目的基因切断目的基因，使其产生，使其产生相相同同的的黏性末端黏性末端。3 3）将切下的目的基因片段）将切下的目的基因片段插入质粒插入质粒的切口处，再的切口处，再加入适量加入适量DNADNA连接酶连接酶，形成了一个，形成了一个重组重组DNADNA分子分子（重
12、组质粒）（重组质粒）目的基因与运载体的结合过程，实际上是不同目的基因与运载体的结合过程，实际上是不同来源的来源的基因重组的过程基因重组的过程。第二十三页，讲稿共三十四页哦常用的受体细胞：常用的受体细胞：有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。菌和动植物细胞等。将目的基因导入受体细胞的原理将目的基因导入受体细胞的原理借鉴借鉴细菌或病毒侵染细胞细菌或病毒侵染细胞的途径。的途径。步骤三：目的基因导入受体细胞步骤三：目的基因导入受体细胞第二十四页，讲稿共三十四页哦步骤四：目的基因的检测和表达步骤四：目的基因的检测和表达四环素四环素抗性基因抗性基因氨
13、苄青霉氨苄青霉素抗性基因素抗性基因第二十五页，讲稿共三十四页哦检测：检测：根据受体细胞中是否具有标记基因，根据受体细胞中是否具有标记基因，判断目的基因导入与否判断目的基因导入与否表达：表达：受体细胞表现出特定的性状，受体细胞表现出特定的性状，如棉花抗虫性状的表现如棉花抗虫性状的表现步骤四：目的基因的检测和表达步骤四：目的基因的检测和表达第二十六页，讲稿共三十四页哦 不能，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说不能，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了明目的基因完成了表达表达。受体细胞摄入受体细胞摄入受体细胞摄入受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因完成了表分子后就说明目的基因完成
14、了表达吗？达吗？若不能表达，要若不能表达，要若不能表达，要若不能表达，要对抗虫基因再进对抗虫基因再进对抗虫基因再进对抗虫基因再进行行行行修饰修饰修饰修饰。第二十七页，讲稿共三十四页哦（一）基因工程与作物育种（一）基因工程与作物育种 1、在农作物生产方面、在农作物生产方面目的：培育出高产、稳产、抗逆性的优良作目的：培育出高产、稳产、抗逆性的优良作物及新品种。物及新品种。优点：降低生产成本，减少农药的使用对优点：降低生产成本，减少农药的使用对环境的危害，提高农作物对不良环境的适环境的危害，提高农作物对不良环境的适应能力。应能力。四、基因工程的应用四、基因工程的应用第二十八页，讲稿共三十四页哦转抗寒
15、基因的转抗寒基因的番茄番茄第二十九页，讲稿共三十四页哦（一）基因工程与作物育种（一）基因工程与作物育种 2、在畜牧养殖方面、在畜牧养殖方面 科学家利用基因工程的方法培育出了转基因科学家利用基因工程的方法培育出了转基因奶牛、超级绵羊等多种转基因动物。奶牛、超级绵羊等多种转基因动物。生长快、肉质好的转基生长快、肉质好的转基因鱼因鱼(中国中国)乳汁中含有人生长激素乳汁中含有人生长激素的转基因牛的转基因牛(阿根廷阿根廷)第三十页，讲稿共三十四页哦(二）基因工程与药物研制二）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许多药品的生产是从是从生物组织生物
16、组织中提取中提取的。受材料来源限制的。受材料来源限制产量有限，其价格往产量有限，其价格往往十分昂贵。往十分昂贵。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。若若将生物合成相应药物成分的基因将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，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，还能让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。大大降低生产成本。第三十一页，讲稿共三十四页哦胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，提取，100Kg100Kg胰腺只能提取胰腺只能提取4-5g4-5g的的胰岛素，
17、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。将合成的胰岛素基将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每因导入大肠杆菌，每2000L2000L培养液就能产生培养液就能产生100g100g胰岛素！使其价格胰岛素！使其价格降低了降低了30%-50%!30%-50%!优点：能够高效率地生产出各种高质量，低成本的优点：能够高效率地生产出各种高质量，低成本的药品。药品。第三十二页，讲稿共三十四页哦（三）环境保护（三）环境保护基因工程做成的基因工程做成的“超级细菌超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。能吞食和分解多种污染环境的物质。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培通常一
18、种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的育成功的“超级细菌超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDTDDT等毒害物质。等毒害物质。第三十三页，讲稿共三十四页哦课堂小结课堂小结v基因的“剪刀剪刀”限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶vv基因的基因的“针线针线”DNADNA连接酶连接酶 vv基因的运输工具基因的运输工具运载体（质粒）1.基因工程的概念基因工程的概念2.基因工程操作的基本工具基因工程操作的基本工具3.基因操作的基本步骤基因操作的基本步骤vv 提取目的基因提取目的基因vv 目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合v 目的基因导入受体细胞目的基因导入受体细胞v 目的基因的检测与鉴定第三十四页，讲稿共三十四页哦