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1、基因工程及其应用第1页，本讲稿共28页能发荧光的热带斑能发荧光的热带斑马鱼马鱼普通热带斑马鱼普通热带斑马鱼是不发荧光的是不发荧光的第2页，本讲稿共28页乳汁中含有人生长激素的转乳汁中含有人生长激素的转基因牛基因牛(阿根廷阿根廷)生长快、肉质好的转基因鱼生长快、肉质好的转基因鱼(中国中国)第3页，本讲稿共28页第4页，本讲稿共28页一、基因工程原理一、基因工程原理1 1、概念、概念 基因工程基因工程,又叫做又叫做基因拼接技术基因拼接技术或或DNADNA重组重组技术技术。通俗的说，就是按照人们的意愿，把。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出来，加以修饰改一种生物的某种基因提取出
2、来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，造，然后放到另一种生物的细胞里，定向定向地地改造生物的改造生物的遗传性状遗传性状。原理：基因重组原理：基因重组优点：基因工程可以实现基因在不同种生物之优点：基因工程可以实现基因在不同种生物之间的转移，克服远缘杂交不亲和的生殖障碍，间的转移，克服远缘杂交不亲和的生殖障碍，迅速培育前所未有的新品种。迅速培育前所未有的新品种。第5页，本讲稿共28页主要存在于微生物，在主要存在于微生物，在300300多种微生物多种微生物中已发现的有中已发现的有40004000多种限制酶。多种限制酶。一种限制酶只能识别一种限制酶只能识别一种特定的一种特定的核苷核苷酸序列酸序
3、列,并在特定切点切割并在特定切点切割DNADNA分子，分子，产生两个黏性末端。产生两个黏性末端。2 2、基因的、基因的“剪刀剪刀”限制酶限制酶 特点特点:来源来源:第6页，本讲稿共28页G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G用同种限制酶切割用同种限制酶切割限制酶切割的是脱氧核苷酸之间的化学键限制酶切割的是脱氧核苷酸之间的化学键磷酸二酯键，而不是切割碱基之间的氢磷酸二酯键，而不是切割碱基之间的氢键。键。第7页，本讲稿共28页3 3、基因的、基因的“针线针线
4、”DNADNA连接酶连接酶DNADNA连接酶的作用：连接酶的作用：“缝合缝合”脱氧核糖和磷酸交替连接而构成的脱氧核糖和磷酸交替连接而构成的骨架上的缺口。骨架上的缺口。第8页，本讲稿共28页G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G用同种限制酶切割用同种限制酶切割生成磷酸二酯键生成磷酸二酯键DNADNA连接酶连接酶第9页，本讲稿共28页4 4、基因的运输工具、基因的运输工具运载体运载体将目的基因送入受体细胞；将目的
5、基因送入受体细胞；在受体细胞中和目的基因一起大量复制和表达。在受体细胞中和目的基因一起大量复制和表达。作为运载体必须具备的条件作为运载体必须具备的条件:1 1）具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。）具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。2 2）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。3 3）具有某些标记基因，便于进行筛选。）具有某些标记基因，便于进行筛选。常用的运载体：常用的运载体：运载体作用：运载体作用：质粒、噬菌体和动植物病毒等。质粒、噬菌体和动植物病毒等。第10页，本讲稿共28页标记基因，便于标记基因，便于进行检测。进行检测。质粒存在于许多质粒存在于许多细
6、菌和酵母菌等生物细菌和酵母菌等生物的细胞中的细胞中,是拟核或细是拟核或细胞核外能够自主复制胞核外能够自主复制的很小的的很小的环状环状DNADNA分分子子。第11页，本讲稿共28页1 1、质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物中、质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物中;2 2、细胞染色体或拟核外能自主复制的小型环状、细胞染色体或拟核外能自主复制的小型环状DNADNA分子；分子；3 3、质粒的存在、质粒的存在对宿对宿主细胞无影响。主细胞无影响。质粒适于做运载体的原因：质粒适于做运载体的原因：第12页，本讲稿共28页二、基因工程的操作步骤二、基因工程的操作步骤第13页，本讲稿共28页四个基本步骤：四个基本
7、步骤：1 1、提取目的基因、提取目的基因2 2、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合3 3、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞4 4、目的基因的检测和鉴定、目的基因的检测和鉴定二、基因工程的操作步骤二、基因工程的操作步骤第14页，本讲稿共28页三、基因工程的应用三、基因工程的应用1 1、基因工程与作物育种、基因工程与作物育种1 1）获得高产、稳产和具有优良品质的农作）获得高产、稳产和具有优良品质的农作物。物。2 2）培育出具有抗逆性的作物新品种。）培育出具有抗逆性的作物新品种。3 3）畜牧业上获得人们所需要的、具优良性状）畜牧业上获得人们所需要的、具优良性状的转基因动物。的转
8、基因动物。优点：降低生产成本，减少农药的使用对环境造成的污优点：降低生产成本，减少农药的使用对环境造成的污染，提高农作物对不良环境的适应能力。染，提高农作物对不良环境的适应能力。第15页，本讲稿共28页转入苏云金杆菌的抗虫基因的抗虫棉转入苏云金杆菌的抗虫基因的抗虫棉第16页，本讲稿共28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鱼抗寒基转鱼抗寒基因的番茄因的番茄转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯转基因大豆转基因大豆第17页，本讲稿共28页乳汁中含有人生长激素的转乳汁中含有人生长激素的转基因牛基因牛(阿根廷阿根廷)生长快、肉质好的转基因鱼生长快、肉质好的转基因鱼(中国
9、中国)第18页，本讲稿共28页导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠第19页，本讲稿共28页2 2、基因工程与药物研制、基因工程与药物研制把控制生产药物的基因通过基因工程转移到另把控制生产药物的基因通过基因工程转移到另一种生物（一般是微生物）体内，从而获得各一种生物（一般是微生物）体内，从而获得各种高质量、低成本的药物。种高质量、低成本的药物。胰岛素、胰岛素、干扰素、干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子，乙肝、狂犬病、百日咳、霍乱伤凝血因子，乙肝、狂犬病、百日咳、霍乱伤寒等疾病的疫苗。寒等疾病的疫苗。第20页，本讲稿共28页 胰岛素是治疗糖
10、尿病的特效药。最早前给胰岛素是治疗糖尿病的特效药。最早前给人注射用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰人注射用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺中提取，腺中提取，100Kg100Kg胰腺只能提取胰腺只能提取4-5g4-5g的胰岛素，的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。其产量之低和价格之高可想而知。将人的胰岛素基因导入将人的胰岛素基因导入大肠杆菌，每大肠杆菌，每2000L2000L大肠大肠杆菌培养液就能产生杆菌培养液就能产生100g100g胰岛素。胰岛素。胰岛素胰岛素第21页，本讲稿共28页、环境监测：、环境监测：3 3、基因工程与环境保护、基因工程与环境保护、环境污染治理：、环境污染治理：基因工程
11、做成的基因工程做成的DNADNA探针能够十分灵敏地检测探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。环境中的病毒、细菌等污染。基因工程做成的基因工程做成的“超级细菌超级细菌”能吞噬和分解能吞噬和分解多种污染环境的物质。多种污染环境的物质。第22页，本讲稿共28页1t1t水中只有水中只有1010个病毒也能被个病毒也能被DNADNA探针检测出来探针检测出来第23页，本讲稿共28页通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因通常一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工程培育成功的“超级细菌超级细菌”却能分解石油中的多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、种
12、烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属、分解分解DDTDDT等毒害物质。等毒害物质。第24页，本讲稿共28页四、转基因生物和转基因食品的安全性四、转基因生物和转基因食品的安全性安全性争论焦点：安全性争论焦点：1 1）可以制造超级细菌、超级杂草等；）可以制造超级细菌、超级杂草等；2 2）制造难以制服的病原体、生物武器；）制造难以制服的病原体、生物武器；3 3）转基因动植物的出现引发物种入侵，有可能破）转基因动植物的出现引发物种入侵，有可能破坏原有的生态平衡，对原有物种产生威胁，破坏生坏原有的生态平衡，对原有物种产生威胁，破坏生物多样性；物多样性；4 4）可能产生新毒素和新过敏原。）可能产生新毒素和新过敏原。第25页，本讲稿共28页第26页，本讲稿共28页第27页，本讲稿共28页第28页，本讲稿共28页