内蒙古自治区赤峰市元宝山区二中高二生物 第2节 基因工程及其应用课件.ppt

基因工程 培育抗虫棉的简要过程 一 基因工程的概念 普通棉花 无抗虫特性 苏云金芽孢杆菌 提取 抗虫基因 与运载体dna拼接导入 棉花细胞 含抗虫基因 棉花植株 有抗虫特性 什么叫基因工程 基因工程又叫基因拼接技术或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 定向地改造生物的性状 一 基因工程的概念 一 基因工程的概念 基因工程培育抗虫棉的关键步骤 关键步骤一 抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来 关键步骤二 抗虫基因与运载体dna连接 关键步骤三 抗虫基因导入受体 棉花 细胞 解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具 二 基因操作的工具 基因的 剪刀 限制性内切酶基因的 针线 dna连接酶基因的运载工具 运载体 基因的 剪刀 限制性内切酶 限制酶 二 基因操作的工具 存在 主要是微生物体内 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 二 基因操作的工具 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 限制酶 基因的 剪刀 限制性内切酶 限制酶 二 基因操作的工具 限制酶 基因的 剪刀 限制性内切酶 限制酶 什么叫黏性末端 二 基因操作的工具 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 二 基因操作的工具 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 如果让两者的黏性末端黏合起来 就可以合成重组的dna分子 外源基因 如抗虫基因 怎样才能导入受体细胞 如棉花细胞 二 基因操作的工具 导入过程需要运输工具 基因的运载体 运载体的作用有哪些 作用 作为运载工具 将外源基因转移到受体细胞中去 作为运载体必须具备哪些条件 二 基因操作的工具 1 能够在宿主细胞中复制并稳定地保存 2 具多个限制酶切点 以便与外源基因连接 3 具有某些标记基因 便于进行筛选 如抗生素抗性基因 产物具有颜色反应的基因等 基因的运载工具 运载体 二 基因操作的工具 常用的运载体主要有两类 1 质粒2 噬菌体或某些动 植物病毒 二 基因操作的工具 质粒是基因工程最常用的运载体 质粒是染色体外能够进行自主复制的遗传单位 习惯上用来专指细菌 酵母菌和放线菌等生物中核区以外的dna分子 绝大多数细菌质粒都是很小的环状dna分子 大肠杆菌的质粒 二 基因操作的工具 最常用的质粒是大肠杆菌的质粒 常含有抗药基因 基因的针线 dna连接酶 目的基因片段 质粒dna片段 重组dna分子 基因的针线 dna连接酶 二 基因操作的工具 dna连接酶可把脱氧核糖和磷酸交替连接而成的dna骨架上的缺口 缝合 起来 这样一个重组的dna分子就形成了 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 将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 目的基因是人们所需要转移或改造的基因 如苏云金芽孢杆菌的抗虫基因 还有植物的抗病 抗病毒 抗细菌 基因 以及人的胰岛素基因 干扰素基因等 步骤一 目的基因的提取 方法 1 直接分离法2 人工合成法 三 基因操作的基本步骤 步骤二 目的基因与运载体重组 1 用一定的限制酶切割质粒 使其出现一个切口 露出黏性末端 2 用同一种限制酶切断目的基因 使其产生相同的黏性末端 3 将切下的目的基因片段插入质粒的切口处 再加入适量dna连接酶 形成了一个重组dna分子 重组质粒 目的基因与运载体的结合过程 实际上是不同来源的基因重组的过程 三 基因操作的基本步骤 步骤二 目的基因与运载体结合 三 基因操作的基本步骤 常用的受体细胞 有大肠杆菌 酵母菌和动植物细胞等 将目的基因导入受体细胞的原理 借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径 步骤三 目的基因导入受体细胞 目的基因在受体细胞内 随其繁殖而复制 由于细菌繁殖的速度非常快 在很短的时间内就能获得大量的目的基因 三 基因操作的基本步骤 步骤四 目的基因的检测和表达 检测 根据受体细胞是否具有某些标记基因判断目的基因是否导入 表达 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 基因工程的基本原理 总结 1 基因工程的概念2 基因工程操作的工具3 基因工程操作的基本步骤 四 基因工程的应用 一 基因工程与作物育种 生长快 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 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 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 3 环境保护基因工程做成的 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 利用基因工程培育