基因工程及其应用.ppt

第2节基因工程及其应用,基因的剪刀限制性内切酶（简称限制酶）,（一）基因操作的工具,限制酶是在生物体(主要是微生物)内的一种酶，能将外来的DNA切断，由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性内切酶。特点：特异性。即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。,大肠杆菌(E.coli)的一种叫做EcoR的限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。,限制酶,限制酶,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，它们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。,被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？,基因的针线：DNA连接酶,基因的针线DNA连接酶,DNA连接酶可把脱氧核糖和磷酸交替连接的DNA骨架上的缺口“缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。,磷酸二酯键,将外源基因送入受体细胞，还需要专门的运输工具。这就是运载体。,基因的运输工具运载体,常用的运载体主要有两类：1）细菌细胞质中的质粒2）噬菌体或某些动植物病毒,质粒是细胞染色体外能够进行自主复制的很小的环状DNA分子，存在于许多细菌以及酵母菌等生物中。有的细菌中只有一个，有的细菌中有多个。质粒是基因工程最常用的运载体。,最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗菌素抗性基因。,标记基因，便于进行检测。,（二）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）将目的基因导入受体细胞4）目的基因的检测和表达,第一步：提取目的基因,第二步：目的基因与运载体结合,用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，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。,第三步：将目的基因导入受体细胞,常用的受体细胞：细菌、酵母菌和动植物细胞,第四步：目的基因的检测和表达,处理过的受体细胞中是否真正导入了目的基因，是无法用肉眼观察到的，必须采用一定的方法将它检测出来。通过检测，即使目的基因导入受体细胞，目的基因也不一定立刻就能表达出来。所以，要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。,例如：科学家最初在培育抗虫棉时，虽然已经检测出棉花植株中含有抗虫基因，但发现棉花并不能抗棉铃虫，说明抗虫基因还没有表达。所以，在此基础上，对抗虫基因再进行修饰，直到可以抗虫，也就是得到了表达。,二、基因工程的应用,近几年来，人们运用基因工程技术，获得了优质、高产、稳产的农作物，并培育出具有各种抗逆性的作物新品种。,1、基因工程与作物育种,转基因抗虫棉,1993年我国科学工作者培育成的抗棉铃虫的转基因抗虫棉，其抗虫基因来源于（）A、普通棉花的基因突变B、棉铃虫变异形成的致死基因C、寄生在棉铃虫体内的线虫D、苏云金芽孢杆菌体内的抗虫基因,转基因抗虫稻,转基因抗虫麦,抗虫玉米,2002年，中国转基因棉花达到150万公顷，已经占到棉花产量的13。我国大豆食用油近七成是“转基因”产品。,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的障碍、育种周期短。,资料,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,转鱼抗寒基因的番茄,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,B：紫外光照射下的转绿色荧光蛋白基因的花。,A：没有转绿色荧光蛋白基因的空质粒的花。,在畜牧养殖业上，科学家利用基因工程的方法还培育出了转基因奶牛、超级绵羊等多种转基因动物。,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),会发光的转基因鱼,导入人基因的猪和小鼠,左图为2001年12月底出生的5只可爱的转基因克隆小猪。据培育者英国PPL医疗公司称，这些转基因小猪将为研究和“生产”适用于人体移植手术使用的动物器官提供巨大的帮助。,美国科学家宣布；培育出了世界上首只转基因猴。这是世界上首次培育成功转基因灵长类动物，此项成果将为人类最终战胜糖尿病、乳腺癌、爱滋病、帕金森氏症和艾滋病等顽症提供帮助。这只名为“安迪”（Andi）的恒河猴于2000年10月2日诞生，它是由一粒被植入追踪基因的未受精卵孕育而成的转基因猴。添加在“安迪”体内的是一种绿色荧光蛋白（GFP）标志基因。首只转基因猴诞生，人类未来忧喜参半。,导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠,超级动物,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,除了胰岛素，干扰素之外，用基因工程方法生产出的药物还有白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子，以及预防乙肝、霍乱、伤寒、疟疾的疫苗等。,治疗糖尿病,治疗生长缺陷症,治疗烫伤、胃溃疡,治疗某些癌症,治疗癌症或病毒感染,预防病毒性肝炎,治疗心血管病（如心脏病）,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,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。,1998年，英国一位生物学家在电视节目中宣布：老鼠食用了转基因马铃薯后，肾、脾和消化道都出现了损伤，体重和器官重量减轻，免疫系统遭到破坏。电视播出后，引起了人们对转基因食品的极度恐惧。尽管审查表明这一实验存在明显的漏洞，结果不可信，但仍无法消除人们的焦虑。,资料一,2006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？,资料二,三、转基因生物和转基因食品的安全性,安全的观点：,1、转基因食品的构成与非转基因食品一样，从理论上分析是安全的。,2、转基因食品对人类健康没有影响。,3、转基因食品可使贫穷国家摆脱饥饿，还能减少农药使用引起的环境污染。,不安全的观点：,1、转基因生物可能对人体健康产生不利影响，严重的可以致癌和其他疾病。,2、转基因生物可能对环