62基因工程及其应用

1、,基因工程及其应用,思考：,1、杂交育种能够实行同种生物不同个体优良性状的组合，但是能将一种生物的优良性状组合到另一种生物体上吗？为什么？,2、能否人工将一种生物的基因按照我们人的意愿定向组合到另一种生物体上并获得我们所需要的性状呢？如果能，请说明理由,不能，因为不同种的生物不能交配（即存在生殖隔离，不能实现基因交流）,能，因为基因是控制生物性状的基本单位，具有独立性；不同生物的DNA具有相同的双螺旋结构；不同生物蛋白质合成的方式相同。,导入人生长激素基因的超级鼠,基因工程又叫做基因拼接技术或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

2、种生物的细胞里，定向地改造生物的性状。,原理：基因重组,操作水平：DNA分子水平,操作环境：生物体外,结 果：定向改造生物的性状，获得人类所需要的品种。,一、基因工程,目的基因,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,二、基因操作的工具,专一性,思考题：要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？ 可产生几个黏性未端？,想一想：这段核苷酸序列有什么特点？产生的黏性未端有什么关系？,、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。,想一想：两个黏性未端碱基配对需要酶吗？DNA连接酶与DNA聚合酶有什么区别？

3、,基因的针线：DNA连接酶,被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？,3、基因的运输工具运载体,常用的运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒,想一想：作为运载体应该具有什么条件？,大肠杆菌质粒的分子结构示意图,质粒能够“友好”地“借居”在宿主细胞中。一般来说，质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性的作用，但是，质粒的复制则只能在宿主细胞内完成。,质粒是基因工程最常用的运载体，它存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子，最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。大肠杆菌的质粒中常含有抗药基因，如抗四环素的标记基因。细菌质粒的大小只有普通细菌染色体DNA的百分

4、之一左右。,质粒,第一步：获取目的基因：,三、基因工程基本步骤,用限制性内切酶切割供体细胞的DNA,如何获取目的基因选修3再学,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，在连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。,第三步：将目的基因导入受体细胞,常用的受体细胞：细菌、真菌和动植物细胞。如动物的受精卵和植物的体细胞,怎样导入受体细胞，导入后如何扩增选修3再学,4、目的基因的表达和检测,大量的受体细胞接受不多的目的基因。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。 将每个

5、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。,如何检测目的基因的导入与表达选修3再学,植物基因工程硕果累累,转基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力,以及改良生物的品质和生产药物等方面.,四、基因工程的应用,一、基因工程与作物育种,思考：你能描述转基因抗虫棉培育地过程吗？,基因操作的工具,苏云金芽孢杆菌（有抗虫特性）,抗虫基因,普通棉花（无抗虫特性）,棉花细胞（含抗虫基因）,导入,与运载体DNA拼接,棉花植株（有抗虫特性）,关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取 关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA连接 关键步骤

6、三：抗虫基因进入棉细胞,关键步骤一的工具：基因的剪刀限制性内切酶 关键步骤二的工具：基因的针线DNA连接酶 关键步骤三的工具：基因的运输工具运载体,思考：关键步骤是什么？（难题）,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,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),转基因动物与畜牧业,（二） 、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

7、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。,将合成胰岛素的基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！使其价格降低了30%-50%!,（三）、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。,转基因生物和转基因食品的安全性,展示你的搜索成果,讨论：你认为应该如何对待转基因生物和转基因食品的安全性？,练习：,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 实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限制性内切酶能识别分子的顺序，切点在和之间，这是利用了酶的（） 高效性专一性 多样性催化活性易受外界影响,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 采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作