[理化生]62 基因工程.ppt

6.1 基因工程及其应用,基因工程：即 。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，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里， 地改造生物的 。,原 理：,操作水平：,结 果：,一、基因工程,基因重组,DNA分子水平,定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。,基因拼接技术或DNA重组技术,定向,遗传性状,二、基因操作的工具,目的基因:,黏性末端,限制性内切酶,限制性内切酶,限制性内切酶 （EcoR）,1.基因工程的剪刀-,1、基因工程的剪刀,指“ 限制性内切酶 ”,微生物,一种限切酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定切点切割,已发现的有200多种,这个特点说明了：,酶具有专一性,例如：大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。,指“DNA连接酶”,连接“梯子”断口的“扶手”而非“梯子”中间的“踏板”。,其作用与限制性内切酶相反，作用位置相同,DNA连接酶的作用过程,将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。,连接酶的作用：,作用位置：脱氧核糖与磷酸之间的缺口（磷酸二酯键）。,B、 条 件：,1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存,2、具有多个限制酶切点（每种限制酶切点最好只有一个），以便与外源基因连接,3、具有标记基因，便于进行筛选,A、常用载体：,质粒、噬菌体和动、植物病毒等,3、基因的载体,标记基因，便于进行检测。,其中质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子.,C、载体的共同点：,都有侵染或进入宿主细胞的能力,第一步：,三、基因工程基本步骤：,获取目的基因,是指获得人们所需要的特定基因。如：抗虫基因，抗病基因，以及人的胰岛素基因、干扰素基因等等。,注意：要保持基因的完整性,获得目的基因的主要途径： 一是：从供体细胞的DNA中直接分离目的基因。 二是：人工合成目的基因。,第二步：,目的基因与运载体结合,基因工程基本步骤：,用与提取目的基因的同一种限制酶切割质粒（运载体）使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。,目的基因:,限制性内切酶,限制性内切酶,限制性内切酶 （EcoR）,基因工程的剪刀-,获取目的基因,细菌,目的基因与运载体结合,取出质粒,用限制酶切割质粒使之出现一个切口,供体细胞,取出DNA,连接目的 基因,限制性内切酶,D N A连接酶,限制 性内切酶,DNA,重组DNA分子,第三步：,将目的基因导入受体细胞,导入,扩增,受体细胞,重组DNA分子,目的基因产物,常用的受体细胞：,大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌、动植物细胞等,1、常用的受体细胞：,大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌、动植物细胞等,2、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,3、若受体细胞为细菌应作何处理：,应用CaCl2处理,目的是：,增大细胞壁的通透性,将目的基因导入受体细胞,第四步:,目的基因的检测和表达,检测目的基因是否表达,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，保留有表达产物的进一步培养、研究。,操作步骤（总结）,提取 ； 和 结合； 将 导入 ； 目的基因 和 。,目的基因,目的基因,运载体,目的基因,受体细胞,检测,表达,？,思维拓展:,细菌和人是差异非常大的两种生物, 通过基因重组后,细菌能够合成人体的胰岛素，这说明了什么？,这可不是普通的细菌，它是嫁接了人胰岛素基因的工程菌，能大量合成人胰岛素。,人和细菌共用一套遗传密码,所有生物共用一套遗传密码,四、基因工程的成果及发展,1、医药卫生：,a、药品生产,b、基因诊断与治疗,我国生产的部分基因 工程疫苗和药物,诊断原理：,DNA分子杂交原理,生产胰岛素,繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮毛等优良品质的转基因动物。,2、畜牧养殖,将人的生长激素基因和牛的生长激素基因分别注射到小白鼠受精卵中，得到的“超级鼠”。,生长快、肉质好的转基因鲤鱼(中国),超级羊,3、农业,转鱼抗寒基因的番茄,环境监测,4、环境保护,环境污染治理,利用基因工程培育的“指示生物”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亡，甚至还可以吸收和转化污染物。,环境监测,基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。,通常一种假单孢杆菌只能分解石油中的一种烃类用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。,科学家还培育出能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质的细菌。,环境污染治理,基因治疗： 是指是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。 患半乳糖血症的患者，由于细胞内半乳糖苷转移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷转移酶，使过多的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等功能受损。 1971年，美国科学家在体外做了试验，用带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换的方法治疗这种遗传病是可能的。,转基因食品,安全吗?!,目前，大多数专家认为，已经投入商品化生产的转基因番茄、玉米等农产品都是安全的。迄今为止尚无食用转基因生物产品引起任何严重问题的科学报道。,例、基因工程可以用于治疗动物及人的单基因遗传病，从基因治疗的概念分析，它治疗的遗传病主要是 （ ） A.伴性遗传病 B.常染色体遗传病 C.显性遗传病 D.隐性遗传病,科学家将携带抗虫基因的运载体导入二倍体棉花细胞中,经培养、筛选获得一株有抗虫特性基因的植株。经分析，该植株含有一个携带目的基因的DNA片段，因此可以把它看作杂合子。得到的棉花新品种对棉铃虫毒杀效果高达80-100%。 该资料中，杂合子抗虫棉个体在自交F1代中，理论上仍具有抗虫特性的植株占总数的 。原因是 。 该项科技成果在环境保护上重要作用是 。,3/4,雌、雄配子各有1/2含抗虫基因,减少农药对环境的污染,什么叫黏性末端？,被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。,质粒的特点,1、细胞染色体（或