高中生物PPT课件必修2第6章 从杂交育种到基因工程 第2节 基因工程及其应用.ppt

第2节基因工程及其应用,一基因工程的原理,基因工程，又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，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，定向的改造生物的遗传性状。,1、基因工程的基本工具,（1）基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶,GAATTC,CTTAAG,限制酶,1、基因工程的基本工具,（1）基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶,GAATTC,CTTAAG,限制酶,切割磷酸二酯键,1、基因工程的基本工具,（1）基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶,AATTC,CTTAA,G,G,氢键自动断裂,1、基因工程的基本工具,（1）基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶,AATTC,CTTAA,G,G,(2)基因的针线：DNA连接酶,1、基因工程的基本工具,AATTC,CTTAA,G,G,(2)基因的针线：DNA连接酶,1、基因工程的基本工具,AATTC,CTTAA,G,G,碱基互补配对,(2)基因的针线：DNA连接酶,1、基因工程的基本工具,AATTC,CTTAA,G,G,DNA连接酶,(2)基因的针线：DNA连接酶,1、基因工程的基本工具,AATTC,CTTAA,G,G,DNA连接酶,(2)基因的针线：DNA连接酶,1、基因工程的基本工具,AATTC,CTTAA,G,G,DNA连接酶,连接磷酸二酯键,限制酶,解旋酶,DNA连接酶,DNA聚合酶,DNA连接酶,（3）、基因的运输工具运载体,常用的运载体：质粒、噬菌体、动植物病毒等,质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子.,标记基因,EcoRI识别序列,含有目的基因的一段DNA序列,2、目的基因提取,目的基因,质粒,取出质粒,用同一种限制酶切割,EcoR,目的基因,3、目的基因与运载体结合,重组质粒（重组DNA）,4、将目的基因导入受体细胞,5、目的基因的检测,（2）、核酸分子杂交,DNA,（1）、利用质粒上的标记基因,目的基因,DNA变性，双链解开,单菌落,溶解,杂交,放射性32P标记的DNA分子探针,JuangRH(2004)BCbasics,核酸分子杂交的应用,寻找目的基因,基因诊断,从细胞中分离出DNA,从大肠杆菌中提取质粒,提取目的基因,目的基因与运载体结合,DNA连接酶,目的基因导入受体细胞,目的基因的检测与鉴定,基因工程操作的基本步骤,二、基因工程的应用,1、基因工程与作物育种,获得高产、稳产和具有优良品质的农作物；培育出具有各种抗逆性的作物新品种如抗虫、耐贮存、抗除草剂,抗虫的基因来自苏云金杆菌。苏云金杆菌形成的伴胞晶体是一种毒性很强的蛋白晶体，能使棉铃虫等鳞翅口害虫瘫痪致死。科学家将编码这个蛋白质的基因导入作物，使作物自身具有抵御虫害的能力。,抗虫转基因植物,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,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，繁殖快，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%!,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。,治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射生长激素。而生长激素的获得很困难。以前，要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底部摘取垂体，并从中提取生长激素。现可利用基因工程方法，将人的生长激素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。人们从450L大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于6万具尸体的全部产量。,基因工程药品生长激素,常见的基因工程药物,胰岛素干扰素白细胞介素溶血栓剂凝血因子乙肝、霍乱、伤寒、疟疾疫苗等,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。,利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污