基因工程及其应用yqy

1、 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 19731973年转基因微生物年转基因微生物( (转基因转基因大肠杆菌大肠杆菌) ) 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 19801980年第一例转基因动物年第一例转基因动物( (转基因小鼠转基因小鼠) ) 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 19831983年第一例转基因植物年第一例转基因植物( (转基因烟草转基因烟草) ) 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 我国拥有自主知识产权的转基因抗虫棉我国拥有自主知识产权的转基因抗虫棉 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 人类有了一

2、双创造新生物的人类有了一双创造新生物的“上帝之手上帝之手” 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 三大重中之重高技术三大重中之重高技术 l生物技术（生物技术（BT) l信息技术信息技术 l新材料技术（纳米技术，新材料技术（纳米技术，NT） 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 生物技术的内容生物技术的内容 l基因工程技术基因工程技术 l蛋白质工程技术蛋白质工程技术 l细胞（组织）工程技术细胞（组织）工程技术 l酶工程技术酶工程技术 l发酵工程技术发酵工程技术 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 一、对基因工程一、对基因工程(gene engineer

3、ing)(gene engineering)理解理解 v 又称基因拼接技术又称基因拼接技术, ,或重组或重组DNA DNA 技术。技术。 v 通俗的说，就是按照人们的意愿，把通俗的说，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。胞里，定向的改造生物的遗传性状。 v 原理：基因重组原理：基因重组 v 操作水平：操作水平：DNADNA分子水平分子水平 v 结结 果：定向地改造生物的遗传性果：定向地改造生物的遗传性 状，获得人类所需要的品种。状，获得人类所需

4、要的品种。 胰岛素胰岛素 每每100kg 猪或牛的胰腺中提取猪或牛的胰腺中提取 45g胰岛素胰岛素 1979年，利用大肠杆菌的年，利用大肠杆菌的DNA分子重组，分子重组，2000L培养培养 液液 提取提取100g ， 相当于相当于2吨猪胰腺中提取的量吨猪胰腺中提取的量 思考题：思考题：在以上把人的胰岛素基因在以上把人的胰岛素基因“嫁接嫁接” 到大肠杆菌上的过程中，关键步骤或难点是到大肠杆菌上的过程中，关键步骤或难点是 什么？什么？ 关键步骤一：胰岛素基因怎样从人的细胞内提取？关键步骤一：胰岛素基因怎样从人的细胞内提取？ 关键步骤二：胰岛素基因由谁负责关键步骤二：胰岛素基因由谁负责“运输运输”？

5、 关键步骤三：胰岛素基因怎样进入到大肠杆菌细胞内？关键步骤三：胰岛素基因怎样进入到大肠杆菌细胞内？ 在关键步骤的完成过程中都要用哪些基在关键步骤的完成过程中都要用哪些基 因操作工具因操作工具 ？ 关键步骤一的工具：基因的剪刀关键步骤一的工具：基因的剪刀限制性内切酶。限制性内切酶。 关键步骤二的工具：基因的针线关键步骤二的工具：基因的针线DNA连接酶。连接酶。 关键步骤三的工具：基因的运输工具关键步骤三的工具：基因的运输工具运载体。运载体。 一、基因工程的基本工具一、基因工程的基本工具 （1）基因的）基因的“剪刀剪刀”：限制性核酸内切酶：限制性核酸内切酶 G A A T T C C T T A

6、A G 限制酶限制酶 一、基因工程的基本工具一、基因工程的基本工具 （1）基因的）基因的“剪刀剪刀”：限制性核酸内切酶：限制性核酸内切酶 G A A T T C C T T A A G 限制酶限制酶 一、基因工程的基本工具一、基因工程的基本工具 （1）基因的）基因的“剪刀剪刀”：限制性核酸内切酶：限制性核酸内切酶 限制酶限制酶 C T T A A G A A T T C G 一、基因工程的基本工具一、基因工程的基本工具 （1）基因的）基因的“剪刀剪刀”：限制性核酸内切酶：限制性核酸内切酶 限制酶限制酶 C T T A A G A A T T C G 一、基因工程的基本工具一、基因工程的基本工具

7、 （1）基因的）基因的“剪刀剪刀”：限制性核酸内切酶：限制性核酸内切酶 限制酶限制酶 C T T A A G A A T T C G 一、基因工程的基本工具一、基因工程的基本工具 （1）基因的）基因的“剪刀剪刀”：限制性核酸内切酶：限制性核酸内切酶 C T T A A G A A T T C G 一、基因工程的基本工具一、基因工程的基本工具 （1）基因的）基因的“剪刀剪刀”：限制性核酸内切酶：限制性核酸内切酶 C T T A A G A A T T C G 来源：来源： 作用特点：作用特点： 结果：结果： 举例：举例： 原核生物原核生物 特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。特异性，即识

8、别特定核苷酸序列，切割特定切点。 产生黏性未端（碱基互补配对）。产生黏性未端（碱基互补配对）。 大肠杆菌的一种大肠杆菌的一种ECORI限制酶识别限制酶识别GAATTCGAATTC序列，序列， 并在并在G G和和A A之间切开）。之间切开）。 黏性末端 黏性末端 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy Sma 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 1、限制酶能切割、限制酶能切割DNA分子，在原核生物内难道不分子，在原核生物内难道不 会破化它本身的会破化它本身的DNA，又对它有什么作用？，又对它有什么作用？ 【 思维拓展思维拓展】 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyy

9、qyyqy 解析：解析：1 1、DNADNA分子不具备该种限制酶的识别切割序列；分子不具备该种限制酶的识别切割序列； 2 2、通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，、通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上， 使限制酶不能切开。使限制酶不能切开。 【 思维拓展思维拓展】 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 2、如果把两种来源不同的、如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来用同一种限制酶来 切割，会怎样呢？切割，会怎样呢？ ? 【思维拓展思维拓展】 (2)基因的针线：基因的针线：DNA连接酶连接酶 C T T A A G 黏性末端 黏性末端 A A T T C G 一、

10、基因工程的基本工具一、基因工程的基本工具 (2)基因的针线：基因的针线：DNA连接酶连接酶 C T T A A G A A T T C G 一、基因工程的基本工具一、基因工程的基本工具 (2)基因的针线：基因的针线：DNA连接连接酶 C T T A A G A A T T C G 一、基因工程的基本工具一、基因工程的基本工具 (2)基因的针线：基因的针线：DNA连接酶连接酶 C T T A A G A A T T C G 一、基因工程的基本工具一、基因工程的基本工具 (2)基因的针线：基因的针线：DNA连接酶连接酶 C T T A A G A A T T C G DNA连接酶连接酶 一、基因工

11、程的基本工具一、基因工程的基本工具 (2)基因的针线：基因的针线：DNA连接酶连接酶 C T T A A G A A T T C G DNA连接酶连接酶 一、基因工程的基本工具一、基因工程的基本工具 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy DNA连接酶连接酶 只能只能“缝合缝合”黏性末端黏性末端 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 既可以既可以“缝合缝合”黏性末端又可以黏性末端又可以把平末端之间的把平末端之间的 缝隙缝隙“缝合缝合”起来，但效率较低起来，但效率较低 T4 DNA连接酶连接酶 C T T A A G A A T T C G (2)基因的针线：基因的针线

12、：DNA连接酶连接酶 重组 DNA分 子 一、基因工程的基本工具一、基因工程的基本工具 1 1）种类：）种类： 3 3）作用：）作用： 将双链将双链DNADNA片断连接起来片断连接起来, , （恢复被限制酶切开的两个核苷酸之（恢复被限制酶切开的两个核苷酸之 间的磷酸二酯键）。间的磷酸二酯键）。 2 2）连接部位：）连接部位： 磷酸二酯键磷酸二酯键 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 思考：思考： 如何将重组如何将重组DNA分子送入受体细胞呢？分子送入受体细胞呢？ 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy l若载体对受体细胞有害会怎样？若载体对受体细胞有害会怎样？ l目

13、的基因与运载体不结合可以吗？目的基因与运载体不结合可以吗？ l若载体没有切割位点将怎样？若载体没有切割位点将怎样？ l若目的基因导入受体细胞不能保存复制会怎若目的基因导入受体细胞不能保存复制会怎 样？样？ l若目的基因进入受体细胞，你如何去检测？若目的基因进入受体细胞，你如何去检测？ 【学习探究】 具备什么条件才能充当具备什么条件才能充当“运载体运载体”呢？呢？ 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 最常用的质粒最常用的质粒大肠杆菌的质粒大肠杆菌的质粒 （1）在受体细胞中稳定存在，能）在受体细胞中稳定存在，能 自我复制自我复制 （2）有一个或多个切割位点）有一个或多个切割位点 （

14、3）有标记基因）有标记基因，便于筛选，便于筛选 （4）对受体细胞无害：）对受体细胞无害： 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 1 1） 种类：种类： 2 2） 作用：作用： 噬菌体噬菌体 动植物病毒动植物病毒 细菌细胞质的质粒（最常用）等细菌细胞质的质粒（最常用）等 是用它做运载工具，将目的基因转运到受是用它做运载工具，将目的基因转运到受 体细胞中去。体细胞中去。 3 3） 作为运载体需要具备的条件作为运载体需要具备的条件 能与目的基因结合；能与目的基因结合； 比较容易得到；比较容易得到； 能进能进 入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；入受体生物细胞并在受体生物细胞内复

15、制并表达； 具有多个限制酶切点；具有多个限制酶切点； 具有某些标记基因；具有某些标记基因； 对细胞无害对细胞无害 （3 3）、基因的运输工具）、基因的运输工具运载体运载体 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 检测：通过检测标记基因的有无，来判断目的基因是否导入。检测：通过检测标记基因的有无，来判断目的基因是否导入。 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达表达：通

16、过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 二、基因工程的应用二、基因工程的应用 运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、 抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有 特殊用途的动、植物。特殊用途的动、植物。 生长快、耐不良环境、肉生长快、耐不良环境、肉 质好的转基因鱼质好的转基因鱼( (中国中国) ) 乳汁中含有人生长激素乳汁中含有人生长激素 的转基因牛的转基因牛( (阿根廷阿根廷) ) 1 1、基因工程与作物育种、基因工程与作物育种 基因工程及其

17、应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒 转鱼抗寒基转鱼抗寒基 因的番茄因的番茄 转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯不会引起过敏的转基因大豆不会引起过敏的转基因大豆 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 转基因龙胆花色奇异 转基因蓝猪耳改变花色转基因牵牛花改变了花色 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy A：紫外光照射下的转：紫外光照射下的转 绿色荧光蛋白的绿色荧光蛋白的 Eustoma (Lisianthus) 花。花。 B：转没有绿色荧光：转没有绿色荧光 蛋白的空质粒的花，蛋白的空质粒的花， 基因

18、工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 会发光的转基因鱼 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠 导入人基因具特殊用途的猪和小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠 超级超级 动物动物 特殊特殊 动物动物 图为图为20012001年年1212月底出月底出 生的生的5 5只可爱的转基因只可爱的转基因 克隆小猪。据培育者克隆小猪。据培育者 英国英国PPLPPL医疗公司称，医疗公司称， 这些转基因小猪将为这些转基因小猪将为 研究和研究和“生产生产”适用适用 于人体移植手术使用于人体移植手术使用 的动物器官提供巨大的动

19、物器官提供巨大 的帮助。的帮助。 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 首只转基因猴诞生，人类未来忧喜参半 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 2 2、 2002 2002年，中国转基因棉花达到年，中国转基因棉花达到150150万公顷，万公顷， 已经占到棉花产量的已经占到棉花产量的1 13.3. 我国大豆食用油近七成是我国大豆食用油近七成是“转基因转基因”产品产品 与杂交育种、诱变育种相比较，基因工程育与杂交育种、诱变育种相比较，基因工程育 种的优点有哪些？种的优点有哪些？ 目的性强、克服远源杂交不亲和性、育种周期短目的性强、克服远源杂交不亲和性、育种周期短 基因

20、工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 1993 1993年我国科学工作者培育成的抗棉铃虫的转基因年我国科学工作者培育成的抗棉铃虫的转基因 抗虫棉，其抗虫基因来源于（抗虫棉，其抗虫基因来源于（ ） A A、普通棉花的基因突变、普通棉花的基因突变 B B、棉铃虫变异形成的致死基因、棉铃虫变异形成的致死基因 C C、寄生在棉铃虫体内的线虫、寄生在棉铃虫体内的线虫 D D、苏云金芽孢杆菌体内的抗虫基因、苏云金芽孢杆菌体内的抗虫基因 D D 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 2 2、基因工程与药物研制、基因工程与药物研制 我国生产的部分基因我国生产的部分基因 工程疫苗和药物工

21、程疫苗和药物 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 胰岛素是治疗糖尿病的特效胰岛素是治疗糖尿病的特效 药，长期以来只能依靠从猪、牛药，长期以来只能依靠从猪、牛 等动物的胰腺中提取，等动物的胰腺中提取，100Kg100Kg胰腺胰腺 只能提取只能提取4-5g4-5g的胰岛素，其产量的胰岛素，其产量 之低和价格之高可想而知。之低和价格之高可想而知。 将合成的胰岛素基因将合成的胰岛素基因 导入大肠杆菌，每导入大肠杆菌，每2000L2000L 培养液就能产生培养液就能产生100g100g胰岛胰岛 素！大规模工业化生产不素！大规模工业化生产不 但解决了这种比黄金还贵但解决了这种比黄金还贵 的

22、药品产量问题，还使其的药品产量问题，还使其 价格降低了价格降低了30%-50%!30%-50%! 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 干扰素治疗病毒感染简直干扰素治疗病毒感染简直 是是“万能灵药万能灵药”！过去从人血！过去从人血 中提取，中提取，300L300L血才提取血才提取1mg1mg！ 其其“珍贵珍贵”程度自不用多说。程度自不用多说。 人造血液、白细胞人造血液、白细胞 介素、乙肝疫苗等通过介素、乙肝疫苗等通过 基因工程实现工业化生基因工程实现工业化生 产，均为解除人类的病产，均为解除人类的病 苦，提高人类的健康水苦，提高人类的健康水 平发挥了重大的作用。平发挥了重大的作用。 人造血液及其生产人造血液及其生产 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 2、不属于基因工程方法生产的药物是 （ ） A、干扰素 B、白细胞介素 C、青霉素 D、乙肝疫苗 C C 基因工程及其应用基因工程及其应用yqyyqyyqy 3 3、基因工程与环境保护、基因工程与环境保护 环境监测：环境监测： 基因工程做成的基因工程做成的DNADNA探针能够十分灵敏地检探针能够十分灵敏地检 测环境中的病毒、细菌等污染。测环境中的病毒、细菌等污染。 1t1t水中只有水中只有1010个病毒也能被个病毒也能被DNADNA探针检测出来探针检测出来