基因工程及其应用培训课程.ppt

能发光的水母,不能发光的热带斑马鱼,能否能否让热带鱼也能发光?,设想,请您欣赏,能产生人胰岛素的大肠杆菌,材料1：把人的胰岛素基因拼接到大肠杆菌的质粒上，然后导入大肠杆菌内，产生出人的胰岛素。 材料2：把萤火虫的荧光基因转入烟草体内，培育出发荧光的烟草。 （1）上述生物新品种的产生运用了_技术。 （2）一种生物的基因在另一种生物体内能够表达，而不影响其他基因的表达，这说明基因是有_效应的_片段，具有一定的性；同时可以说明各种生物共用一套_。 （3）上述技术所用的工具酶有_。 （4）可遗传的变异分为三种：_、_、_。而基因工程改变一个物种的基因属于_。 （5）从上述所给的材料，不能得出哪一结论（ ） A.动植物之间可以相互转基因 B.真核生物与原核生物之间可以相互转基因 C.基因工程可以定向地改变生物的基因 D.转基因生物的出现对生物的进化是有利的,原 理：,操作水平：,结 果：,目的基因,供体细胞,受体细胞,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。,获得新性状,延伸：为什么不同生物的基因相互转移后，转基因生物能表达相应的遗传性状？（提示：遗传密码）,不同的生物，共用一套遗传密码。,提取,培育转基因大肠杆菌的简要过程,你认为上述培育转基因大肠杆菌的关键步骤有哪些？,普通大肠杆菌 (不能分泌胰岛素),人体组织细胞,胰岛素基因,与运载体DNA拼接 导入,大肠杆菌(含胰岛素基因),转基因大肠杆菌 (能分泌胰岛素),实例展示：,培育转基因大肠杆菌的关键步骤,（一）、基因的“剪刀”：_（简称_） （1）存在：主要在微生物体内。 （2）特性：一种限制酶只能识别_，并在_切割DNA分子。 （3）实例：EcoRI限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。 （4）切割结果：产生2个带有_的DNA片断。,大肠杆菌(EcoRI)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。,限制酶,练习使用EcoRI 剪切目的基因,黏性末端,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。,牛刀小试 下列四条DNA分子，彼此间具有互补粘性末端的一组是（ ） A B C D 延伸：在一段DNA序列中获得某个特定性状的基因片段必须要用限制酶切几个切口？,制作重组DNA分子,甲片段,DNA连接酶,延伸：DNA聚合酶的作用和DNA连接酶有何异同？ 牛刀小试 依图示有关工具酶功能的叙述，不正确的是（ ） A、连接b处的酶为RNA聚合酶 B、连接a处的酶为DNA连接酶 C、切断b处的酶为解旋酶 D、切断a处的酶为限制性核酸 内切酶,（二）基因操作的工具,导入过程需要运输工具运载体。,运载体的作用有哪些？,作用一：将外源基因(抗虫基因)转移 作用二：利用运载体在受体细胞(棉花细胞)内，对外源基因(抗虫基因)进行大量复制。,外源基因(如人胰岛素基因)怎样才能导入受体细胞(如大肠杆菌细胞)？,基因的运载工具运载体：,1）质粒 2）噬菌体或某些动植物病毒,环状DNA分子,运载体 1.能够在宿主细胞内复制并稳定保存； 2.具有多个限制酶切点以便与外源基因相连； 3.具有标记基因，便于进行筛选,四个基本步骤：,（三）基因操作的基本步骤,1）提取目的基因 2）目的基因与运载体结合 3）目的基因导入受体细胞 4）目的基因的检测和表达,（三）基因操作的基本步骤,目的基因的检测和表达,质粒是基因工程中最常用的运载体，质粒上有标记基因，如图所示，通过标记基因可推知外源基因插入的位置，插入位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同。下图表示外源基因的插入位置（插入点有a、b、c）。 （1）质粒的基本组成单位是_。 。 .设计实验探究外源基因插入的位置。 （2）步骤： 将导入外源基因的细菌进行培养产生大量细菌。 分组：将细菌平均分成两组并标号为1，2。 培养：将第1组细菌放入_中培养，将第2组细菌放 入_中培养。 观察并记录结果。 （2）预测实验结果及结论：若1组、2组均能正常生长，则切入点_，若1组能正常生长，2组不能，则切入点是_,（三）基因操作的基本步骤,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表达。,受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因完成了表达吗？,若不能表达，要对抗虫基因再进行修饰。,二、基因工程的应用,运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。,生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国),乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),1、基因工程与作物育种,基因工程在农业上的应用,培育抗逆性品种 将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。,抗虫基因作物的意义： 减少农药的用量，降低了生产的成本，减少了农药对环境的污染。,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯,不会引起过敏的转基因大豆,与杂交育种、诱变育种相比较，基因工程育种的优点有哪些？,目的性强、克服远源杂交不亲和性、育种周期短,基因工程在畜牧业的应用,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（如奶牛）。 该过程的重要步骤是重组DNA转移到动物受精卵中。,将人的生长激素基因和牛的生长素基因分别注射到小白鼠受精卵中，得到的“超级小鼠”。,2、基因工程与药物研制,我国生产的部分基因 工程疫苗和药物,用基因工程的方法生产胰岛素、干扰素、白细胞介素、凝血因子、以及预防乙肝、霍乱、伤寒、疟疾等的疫苗。 提高生产产量、降低生产成本。,胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。,将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了30%-50%!,干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去从人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍贵”程度自不用多说。,3、基因工程与环境保护, 环境监测： 基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。,1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来,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。, 环境污染治理： 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。,通常一种细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。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。,2006年3月14日绿色和平组织发布消息,称亨氏营养米粉含有转Bt基因抗虫水稻成分。,那么转基因食品到底安全吗？什么样的转基因食品才能上市？如何面对市场上的转基因食品呢？,三、转基因生物与转基因食品的安全性,两种观点 不安全：证据 安全：证据,你们的观点？,安全观点： 1、转基因食品与非转基因食品的构成是一样的； 2、减少农药使用、减少环境污染； 3、节省生产成本，降低粮食售价； 4、增加食品营养、提高食品产量等。,不安全观点： 1、可能产生抗除草剂的超级杂草； 2、可能使疾病的散播跨越物种障碍； 3、可能损害农作物的生物多样性； 4、认为创造新物种，可能干扰生态系统的稳定性； 5、可能产生新毒素和新过敏源。,（1）要将目的基因与运载体连接起来，在基因操作中应选用 A、只需DNA连接酶 B、同一种限制酶和DNA连接酶 C、只需限制酶 D、不同的限制酶和DNA连接酶,练 习,（2）下列各项中，说明目的基因完成了表达的是 A、棉珠中含有杀虫蛋白基因 B、大肠杆菌中具有胰岛素基因 C、酵母菌中产生了干扰素 D、抗病毒基因导入土豆细胞中,（3）有关基因工程的叙述正确的是 A、限制酶只在获得目的基因时才用 B、重组质粒的形成在细胞内完成 C、质粒都可作为运载体 D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料,（4）有关基因工程的叙述中，错误的是 A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来 B、 限制性内切酶用于目的基因的获得 C、目的基因须由运载体导入受体细胞 D、人工合成目的基因不用限制性内切酶,（5）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 、 、 、 、 （6）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,（8）不属于基因工程方法生产的药物是 A、干扰素 B、白细胞介素 C、青霉素 D、乙肝疫苗,（7）基因工程的正确操作步骤是 使目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞 检测目的基因的表达是否符合特定性状要求 提取目的基因 、 、 、 、,（9）采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法正确的是 将毒素蛋白注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白的序列，注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白的序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，在进行组织培养 将编码毒素蛋白的序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵中 、 、 、 、 ,（11）在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的 A、人工合成目的基因 B、目的基因与运载体结合 C、将目的基因导入受体细胞 D、目的基因的检测和表达,（10）转基因动物是指 A、提供基因的动物 B、基因组中增加外源基因的动物 C、能产生白蛋白的动物 D、能表达基因信息的动物,（12）