基因工程及其应用.ppt

第2节基因工程及其应用,能发荧光的热带斑马鱼,普通热带斑马鱼是不发荧光的,转基因鲑鱼,同时具有高产、稳产和抗逆性等优良品质的农作物新品种.,抗虫害的玉米,问题探讨,讨论：1、为什么把人的胰岛素基因转入到细菌中能表达产生胰岛素？2、你猜猜怎样才能把人胰岛素基因转入到大肠杆菌中去？,转入人胰岛素基因的大肠杆菌,所有的生物共用一套遗传密码。,基因工程：又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。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，定向地改造生物的遗传性状。,一、基因工程,目的基因,受体细胞,获得新性状,（人的细胞）,（大肠杆菌）,人的细胞,DNA,人的胰岛素基因怎样提取？,一、基因工程的基本工具,（1）基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶（限制酶）,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DNA分子。,如:EcoRI限制酶,大肠杆菌的一种ECORI限制酶识别GAATTC序列，并在G和A之间切开）。,一、基因工程的基本工具,（1）基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶,黏性末端,产生黏性未端（碱基互补配对）。,黏性末端,如果几个DNA分之被同一种限制酶切断的是否具有相同的黏性末端？,思考:,是,GAATTCCGTAGAATTCGGATT,CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA,CATCT,ATC,尝试写出下列序列受EcoRI限制酶作用后的黏性末端,CTTCATGAATTCCCTAA,GAAGTACTTAAGGGATT,练一练:,GTAGA,TAG,如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢？,练一练:,如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢？,会产生相同的黏性末端，末端可以相互黏合，这种黏合只能使互补的碱基连接起来。,脱氧核糖和磷酸交替连接而构成的DNA骨架缺口并未缝合？,、基因的针线DNA连接酶,DNA连接酶的作用是：脱氧核糖和磷酸交替连接而构成的DNA骨架缺口缝合。,这样得到的DNA分子是一个重组DNA分子！,人的细胞,DNA,A,2、要得到人胰岛素基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？,T,G,C,T,A,C,A,C,T,T,A,A,G,C,G,C,T,T,A,A,G,C,要切两个切口，产生四个黏性末端。,人的细胞,DNA,3、如何将目的基因导入受体细胞？,这需要专门的运输工具，这就是运载体！,你知道哪些可以当作运载体吗？,常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。,你知道质粒存在于哪些生物中吗？,细菌、以及酵母菌等生物中,人的细胞,DNA,质粒是存在于细菌细胞质中独立于染色体而自主复制的环状双链DNA分子。,标记基因,如何将目的基因和运载体结合？,首先将运载体取出。,人的细胞,DNA,1、用什么限制酶切？,2、为什么要用同一种限制酶切？,切出相同的黏性末端，刚好能碱基互补配对。,用同种限制酶切。,这样得到的DNA分子称为。,DNA连接酶,DNA连接酶,连接脱氧核糖和磷酸交替连接而构成的DNA骨架上的缺口。,抗生素抗性基因,人胰岛素基因,将重组DNA导入受体细胞,4、如何检测目的基因是否导入受体细胞中？,根据受体细胞中是否具有标记基因表现出的性状，来判断目的基因是否导入。,用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒,5、如果导入了目的基因，目的基因一定会表达吗？,不一定。,基因工程的基本操作步骤：,四步曲：,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,基因工程,基因拼接技术或DNA重组技术,生物体外,基因,DNA分子水平,剪切拼接导入表达,人类需要的基因产物,基因工程的别名,操作环境,操作对象,操作水平,基本过程,结果,原理,基因重组,基因工程的概念是什麽？基因操作的工具酶有几种？分别是什麽？基因的剪刀是什麽？结果？基因的针线是什麽？基因的运输工具是什麽？最常用的运载体是什麽？质粒的结构是什麽？,复习,我国生产的部分基因工程疫苗和药物,1、基因工程与药物研制,许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。,微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。,二、基因工程的应用,胰岛素从猪、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！使其价格降低了30%-50%!,从人血中提取干扰素，300L血才提取1mg！,通过基因工程的方式创造了能合成人干扰素的大肠杆菌，每1Kg的培养液可提取204mg干扰素,人造血液及其生产,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,2、基因工程与作物育种,3、转基因生物和转基因食品的安全性,1993年12月24日，中华人民共和国国家科学技术委员会颁布了基因工程安全管理办法，由总则、安全等级和安全性评价、申报和审批、安全控制措施、法律责任和附则共六章组成。2019年7月，中华人民共和国农业部颁布了农业生物基因工程安全管理实施办法。2019年，农业部农业生物基因工程安全管理办公室和农业部生物基因工程安全委员会共对2批68项申请进行了评审，同意商品化申请2项、同意环境释放10项，同意和认可中间试验39项，暂不同意或不认可16项。,人的细胞,DNA,质粒是存在于细菌细胞质中独立于染色体而自主复制的环状双链DNA分子。,DNA连接酶,重组DNA分子,抗生素抗性基因,人胰岛素基因,将重组DNA导入受体细胞,4、如何检测目的基因是否导入受体细胞中？,根据受体细胞中是否具有标记基因表现出的性状，来判断目的基因是否导入。,5、如果导入了目的基因，目的基因会表达吗？,目的基因表达，产生胰岛素。,1、杂交育种是否能在两个不同的物种间（如水稻和棉花）进行？,2、有没有哪种生物技术能有效地打破物种的界限，把一种生物的基因导入另一种生物中，定向地改造生物的遗传性状？,不能，只能在同种生物内进行。,基因工程,人的细胞,DNA,1、人的胰岛素基因怎样提取？,限制酶主要存在于微生物中。,人的细胞,DNA,A,2、要得到人胰岛素基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？,T,G,C,T,A,C,A,C,T,T,A,A,G,C,G,C,T,T,A,A,G,C,要切两个切口，产生四个黏性末端。,人的细胞,DNA,3、如何将目的基因导入受体细胞？,这需要专门的运输工具，这就是运载体！,你知道哪些可以当作运载体吗？,常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。,你知道质粒存在于哪些生物中吗？,细菌、以及酵母菌等生物中,人的细胞,DNA,质粒是存在于细菌细胞质中独立于染色体而自主复制的环状双链DNA分子。,标记基因,如何将目的基因和运载体结合？,首先将运载体取出。,人的细胞,DNA,1、用什么限制酶切？,2、为什么要用同一种限制酶切？,切出相同的黏性末端，刚好能碱基互补配对。,用同种限制酶切。,这样得到的DNA分子称为。,DNA连接酶,DNA连接酶,连接脱氧核糖和磷酸交替连接而构成的DNA骨架上的缺口。,抗生素抗性基因,人胰岛素基因,将重组DNA导入受体细胞,4、如何检测目的基因是否导入受体细胞中？,根据受体细胞中是否具有标记基因表现出的性状，来判断目的基因是否导入。,用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒,5、如果导入了目的基因，目的基因一定会表达吗？,不一定。,在上述基因工程中，你能说出基因工程的步骤吗？,基因工程的基本操作步骤：,四步曲：,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,基因工程,基因拼接技术或DNA重组技术,生物体外,基因,DNA分子水平,剪切拼接导入表达,人类需要的基因产物,基因工程的别名,操作环境,操作对象,操作水平,基本过程,结果,原理,基因重组,基因工程的概念是什麽？基因操作的工具酶有几种？分别是什麽？基因的剪刀是什麽？结果？基因的针线是什麽？基因的运输工具是什麽？最常用的运载体是什麽？质粒的结构是什麽？,复习,我国生产的部分基因工程疫苗和药物,1、基因工程与药物研制,许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。,微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。,二、基因工程的应用,胰岛素从猪、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！使其价格降低了30%-50%!,从人血中提取干扰素，300L血才提取1mg！,通过基因工程的方式创造了能合成人干扰素的大肠杆菌，每1Kg的培养液可提取204mg干扰素,人造血液及其生产,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,2、基因工程与作物育种,3、转基因生物和转基因食品的安全性,1993年12月24日，中华人民共和国国家科学技