基因工程及应用.ppt

基因工程及其应用,T,T,T,T,A,G,C,C,G,G,A,A,又称基因拼接技术,或重组DNA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，定向的改造生物的遗传性状。,基因工程定义,原理：,操作水平：,结果：,基因重组,DNA分子水平,定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。,基因工程的理解,培育转基因大肠杆菌的简要过程：,你认为上述培育转基因大肠杆菌的关键步骤有哪些？,普通大肠杆菌(不能分泌胰岛素),如:EcoRI,1、该限制酶只能识别GAATTC的序列，说明了限制酶具有的特性是。,2、EcoRI限制酶识别了GAATTC的序列后，将会发生什么样的变化？,专一性,1.基因的剪刀限制性核酸内切酶,基因操作(geneengineering)的工具,练习使用EcoRI剪切目的基因,黏性末端,下列是由限制酶切割形成的DNA片段，能用相应DNA连接酶将它们恢复连接的组合是,CTGCA,G,CTTAA,G,ACGTC,AATTC,G,A.；B.；C.；D.以上都不对,A,G,2.分子针线DNA连接酶(DNAlinking-enzyme),积极思考,DNA连接酶连接的是两个脱氧核苷酸分子的什么部位？,基因操作(geneengineering)的工具,DNA连接酶的作用位点是：相邻的两个脱氧核苷酸的切口。即生成：磷酸二酯键。,使用DNA连接酶制作重组DNA分子,甲片段,重组DNA分子RecombinantDNA,DNA连接酶的作用是：,A.子链和母链之间形成氢键B.黏性末端之间形成氢键C.两个DNA末端间的缝隙连接D.A、B、C都对,C,目的基因(如人的胰岛素基因)怎样才能导入受体细胞(如大肠杆菌细胞)？,3.基因的运输工具运载体,常用的运载体(carrying)有两类：1）细菌细胞质的质粒2）噬菌体或某些动植物病毒,基因操作的工具,都有侵染或进入宿主细胞的能力,大肠杆菌的质粒(plasmid)：,运载体(carrying)应该具有什么特点呢?,？,基因操作(geneengineering)的工具,运载体(carrying)1能够在宿主细胞内复制并稳定保存；具有多个限制酶切点以便与外源基因相连；具有标记基因，便于进行筛选,基因工程(geneengineering)的“四步曲”,提取目的基因,1,目的基因与运载体结合,2,将目的基因导入受体细胞,3,目的基因的检测和表达,4,1、提取目的基因,直接分离基因人工合成基因,反转录法,鸟枪法（散弹射击法）,根据已知的氨基酸序列合成DNA,PCR技术,基因工程的第一步，是取得人们所需要的特定基因，也就是目的基因如抗虫基因，抗病基因、种子的贮存蛋白基因，以及人的胰岛素基因、干扰素基因等都是目的基因。,要获得目的基因，主要有两条途径：一条是从供体细胞的DNA中直接分离基因，另一条是人工合成基因。,方法,细菌,供体细胞,取出质粒,取出DNA,同种限制酶,用连接酶连接目的基因,2、目的基因与运载体结合,用同一种限制酶切割运载体和目的基因，加入DNA连接酶，连接形成重组DNA分子。,注意：目的基因与运载体结合的结果可能有三种情况：目的基因与目的基因结合；质粒与质粒结合；目的基因与质粒结合。所以需要筛选。,常用的受体细胞：,3、目的基因导入受体细胞,大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。,受体细胞是动物：显微注射技术,导入方式：主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。,受体细胞是植物：,受体细胞是微生物：用CaCl2处理微生物细胞,农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法。最常用的是农杆菌转化法。,在全部受体细胞中真正摄入目的基因的受体细胞很少，因此，必须对受体细胞中是否导入了目的基因进行检测。同时，导入受体细胞中的目的基因是否表达也需要鉴定。,4、目的基因的检测和鉴定,1、通过检测标记基因的有无，判断目的基因是否导入。,2、通过受体细胞是否表现出目的基因对应的特定性状来鉴定目的基因是否表达。,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,获得高产、稳产和具有优良品质的农作物和具有抗逆性的作物新品种。,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。,转基因食品,安全吗?,基因工程的正确操作步骤是:,使目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞检测目的基因的表达是否符合特定性状要求提取目的基因,B.C.D.,要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是()限制酶连接酶解旋酶还原酶,A,基因工程技术中的目的基因主要来源于,A.自然界现存在生物体内的基因B.自然突变产生的新基因C.人工诱变产生的新基因D.科学家在实验室中人工合成的基因,A,下列关于基因工程的叙述中,正确的是:,A.限制酶只用于提取目的基因B.细菌体内的环状DNA均可作运载体C.DNA连接酶可用于目的基因和运载体的连接D.重组DNA分子一旦进入受体细胞,基因工程则完成.,以下说法正确的是:,A.目的基因是指重组DNAB.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C.DNA重组所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体D.只要受体细胞中含有目的基因，目的基因就一定能够成功表达,C,B,A.常用相同的限制性核酸内切酶处理目的基因和质粒B.DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶C.可用抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒D.导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达.,用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列说法不正确的是,B,(多选题)如图,下列有关酶功能的叙述中,正确的是,A.切断a处的酶为限制性内切酶B.连接a处的酶为DNA连接酶C.切断b处的酶为解旋酶D.连接b处的酶为RNA聚合酶,ABC,(多选题)科学家运用基因工程技术,让羊合成并分泌抗体,相关叙述中正确的是,A.该技术导致生物定向变异B.DNA连接酶把目的基因与运载体黏性末端碱基对连接起来C.蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供材料D.受精卵是理想的受体,ACD,基因工程技术在培育抗旱植物用于发展沙漠农业和改造沙漠方面显示了良好的前景,荷兰一家公司将大肠杆菌中的海藻糖合成酶基因导入植物(如甜菜、马铃薯等