湖南省师大附中高中生物 第四节 基因工程简介2课件 新人教版必修2.ppt

通过研究 基因敲除 的耗子将帮助研究人类的癌症 糖尿病和高血压等慢性疾病与遗传的关系 转基因羊具有生长快 毛质 肉质好 疾病少及耐粗饲料等优点 在猴子的未受精卵中加入附加基因 并利用它成功培育出健康活泼的小猴 安迪 通过对 安迪 的研究我们可以简单地引进如老年性痴呆病的基因 帕金森病基因等 加快针对这类疾病疫苗的开发研究 第四节基因工程简介 一基因工程的基本内容 甲生物 乙生物 新类型 基因敲除技术 转基因技术 生物 新类型 基因操作的工具 基因的大小以纳米计算 要对它进行剪切 拼接等操作 没有非常精细的工具是不行的 进行基因操作最少需要以下三种工具 重播 dna被限制酶切断后有两个反向互补的 黏性末端 被同一种限制切断的几个dna具有相同的黏性末端 能够通过互补进行配对 基因的针线 dna连接酶 连接酶的作用是 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 重播 基因的针线 dna连接酶 连接酶的作用是 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 3 基因的运输工具 运载体 要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达 首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去 能将外源基因送入细胞的工具就是运载体 运载体必须同时满足三个要求 能与目的基因结合 能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达 比较容易得到 科学家发现大肠杆菌 枯草杆菌等的质粒能同时满足以上三个要求 目前被较广泛提取使用的目的基因有 苏云金杆菌抗虫基因 人胰岛素基因 人干扰素基因 种子贮藏蛋白基因 植物抗病基因等 基因操作的基本步骤 提取目的基因 将需要的基因从供体生物的细胞内提取出来 提取目的基因的方法 直接分离基因 鸟枪法 将供体生物的dna用限制酶切割为许多片段 再用运载体将这些片段都运载到受体生物的不同细胞中去 只要有一个细胞获得了需要的目的基因并得以表达 基因工程就算成功了 该法最大的缺点是带有很大的盲目性 工作量大 成功率低 且不能将真核生物的基因转移到原核生物中去 人工合成基因法 dna合成仪 有两种方法 逆转录法 以信使rna为模板 在逆转录酶的作用下将脱氧核苷酸合成合成dna 基因 直接合成法 根据蛋白质的氨基酸顺序推算出信使rna核苷酸顺序 再据此推算出基因dna的脱氧核苷酸顺序 用游离脱氧核苷酸直接合成相应的基因 2 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 在连拉酶的作用下连接形成重组dna分子 3 将目的基因导入受体细胞并使之扩增 要让目的基因表达 必须将它导入受体细胞并进行扩增 为获得目的基因的表达产物时 通常以大肠杆菌等无害易得的细菌为受体 为改进某种生物时 将欲改进的生物细胞为受体 为使重组的dna分子更容易进入受体细胞 通常还要用一些物质对受体细胞进行处理 使受体细胞具有更大的通透性 4 目的基因的检测和表达 前三步的处理十分繁锁 为保证目的基因得到有效利用 通常用大量的受体细胞来接受不多的目的基因 这样 处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少 必须将它从中检测出来 细菌的检测 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 多细胞生物的检测 将每个受体细胞单独培养并诱导发育成完整个体 检测这些个体是否摄入目的基因 摄入的基因是否表达 是否表现出相应的性状 淘汰无变化的个体 保留有相应变化的个体进一步培养 研究 例 用棉铃饲喂棉铃虫 如虫吃后不出现中毒症状 说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达 如虫吃后中毒死亡 则说明摄入了抗虫基因并得到表达 二基因工程的成果与发展前景 基因工程与医药卫生 我国生产的部分基因工程疫苗和药物 基因工程药品的生产 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 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 基因诊断与基因治疗 运用基因工程设计制造的 dna探针 检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷 不但准确而且迅速 基因工程与农牧业 食品工业 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 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 导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠 导入人基因具特殊用途的猪和小鼠 超级动物 特殊动物 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