基因工程及其应用

第2节基因工程及其应用,第6章从杂交育种到基因工程,豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮,资料一：目前，全球的氮肥生产耗费世界总电力的3%-4%，且农作物只能吸收氮肥的1/10,造成了大面积土壤和水质的污染。,资料分析引入,蜘蛛能够吐出蛛丝,资料二：蛛丝是自然界最奇特的物质之一，它具有极强的韧度，其韧度是同样直径钢材的好几倍。但与家蚕不同，蜘蛛不能家养，因为它们会互相吞食，所以不可能建立人工饲养蜘蛛的农场。30多年来，科学家们一直试图找到利用其他生物体来制造蛛丝的办法。,资料三以往，治疗糖尿病的胰岛素是从动物胰腺中提取的，从100千克猪、牛等动物的胰腺只能提取34克胰岛素，治疗一个患者需宰杀4050头牛，这种药物的造价就可想而知了。,微生物可以有分泌产物，且微生物繁殖速率快,设想一,能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？,能否让细菌“吐出”蛛丝？,设想二,能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？,设想三,经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术基因工程。,基因工程概念,基因工程：又叫基因拼接技术或DNA重组技术。就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰和改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向的改变生物的遗传性状。,？基因工程是在分子水平的设计和施工，需要有专门的工具，生物体内有哪些专门的工具呢？,基因工程操作的工具,将目的基因片断从人体细胞内提取，需要基因的剪刀限制性内切酶。将目的基因与运载体DNA连接，需要基因的针线DNA连接酶。将目的基因运入大肠杆菌，需要基因的运输工具运载体。,限制性内切酶,分布：主要在微生物中。特点：专一性和特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。结果：产生黏性未端（碱基互补配对）。举例：大肠杆菌的一种限制酶（EcoR）能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。,一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将DNA分子切断。目前已发现的限制酶有200多种。,限制性内切酶（EcoR）作用过程,DNA连接酶,连接酶的作用：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。,？基因进行了切割以后就有了切口，怎样才能将有切口的基因与其他基因缝合在一起呢？,DNA连接酶的作用过程,重组DNA分子（外源基因）,？如何将外源基因送入受体细胞呢？,注：限制酶与连接酶作用的位点都是磷酸二酯键,运载体,作用：将外源基因送入受体细胞。种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。,能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。,利用质粒将外源基因运载入受体细胞中,基因操作的基本步骤,提取目的基因目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞目的基因的检测和表达,归纳：,？如何让大肠杆菌生产人胰岛素？,从细胞中分离出DNA,限制酶截取DNA片断,分离大肠杆菌中的质粒,DNA重组,用重组质粒转化大肠杆菌,培养大肠杆菌克隆大量基因,基因工程的应用,1、基因工程与作物育种：转基因抗虫棉、耐贮存番茄、耐盐碱棉花、抗除草作物