基因工程简介201012

1、基因工程简介1例1: 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 450 L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。 什么是基因工程2例2:将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。 例3:将人的生长激素基因和牛的生长素基因分别注射到小白鼠受精卵中，得到的“超级小鼠”。 3例4:基因治疗： 是指是把健康的外源基因导

2、入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。 患半乳糖血症的患者，由于细胞内半乳糖苷转移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷转移酶，使过多的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等功能受损。 1971年，美国科学家在体外做了试验，用带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换的方法治疗这种遗传病是可能的。4（一）、基因工程概念 定向改造生物的新技术 人类所需要的产品剪切拼接导入表达DNA分子水平基因生物外基因拼接技术 或DNA重组技术原 理：基因重组5基因工程培育抗虫棉苏云金芽孢杆菌抗虫基因棉的细胞抗虫棉抗虫基因的结构有什么特点？6（二）、基因操作的工

3、具1、基因剪刀限制性内切酶（限制酶）限制性内切酶作用过程7（二）、基因操作的工具1、基因剪刀限制性内切酶（限制酶）分 布：作用特点：主要在微生物中。专一性 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子多样性 限制酶有200多种结 果：产生黏性末端作用实质：使磷酸二酯键断开8举例：大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。 9例：已知限制酶I的识别序列和切点是GGATCC ，请画出质粒被限制酶切割后所形成的黏性末端。102、基因的针线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。连接的部位： 磷酸二

4、酯键，不是氢键。11DNA连接酶的作用过程点击播放12DNA连接酶的作用过程13作用： 将外源基因送入受体细胞。2.条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存。具有多个限制酶切点。具有某些标记基因3.种类:： 质粒、噬菌体和动植物病毒。3、基因的运输工具运载体 14质粒细胞染色体外能自主复制的小型环状DNA分子；质粒是基因工程中最常用的运载体；最常用的质粒是大肠杆菌的质粒；质粒的存在对宿主细胞无影响；质粒的复制只能在宿主细胞内完成。15（三）、基因工程操作的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地检测和表达16提取目的基因的方法：方法一、从供体细胞的DNA中直接分离基因（

5、鸟枪法）方法二、人工合成基因1、提取目的基因17将需要的基因从供体生物的细胞内提取出来。取 出DNA用多种限制酶切断DNA成为许多片段直接分离基因鸟枪法优点：操作简单；缺点：工作量大，具有一定的盲目性，又由于真核细胞中的基因含有不表达的DNA片段，不能直接用于基因的扩增和表达。（真核生物的基因含有内含子，不能在原核细胞中正确表达）18人工合成基因蛋白质的氨基酸序列mRNA推测推测合成 目的基因结构基因的核苷酸序列目的基因的mRNA反转录单链DNA双链DNA合成反转录法直接合成法得到的DNA不含内含子192、目的基因和运载体的结合：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

6、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DNA连接酶的作用下连接形成重组DNA分子（重组质粒）重组质粒203、将目的基因导入受体细胞（并扩增）基因工程中常用的受体细胞：导入受体细胞常用的方法：目的基因的扩增将目的基因导入受体细胞将受体细胞进行扩增21为什么要检测？检测方法？4、目的基因的检测和表达：22表达：受体细胞表现出特定的性状。例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。2324 (四）基因工程的成果与发展前景主要内容1）基因工程与医药卫生2）基因工程与农牧业、食品工业3）

7、基因工程与环境保护25基因工程与医药卫生1）生产基因药品2）基因诊断与基因治疗基因工程在医药卫生领域的应用26基因工程药品 胰岛素、干扰素、生长激素、白细胞介素 利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。27基因诊断： 也称为DNA诊断或基因探针技术。 28基因探针/DNA探针： 是一段带有检测标记（如放射性同位素、荧光分子等）且顺序已知的与目的基因或DNA互补的特异核苷酸序列（DNA或RNA)。DNA探针需满足条件： 必须是单链， 带有容易被检测出来的标记物（如放射性同位素、荧光分子等）29DNA分子杂交： 将两种生物的DNA单链放在一起杂交，其中一种生物的D

8、NA单链事先用同位素进行标记。如果两种生物DNA分子之间存在互补的部分，就能形成双链区。由于同位素被检出的灵敏度高，即使两种生物DNA分子之间形成百万分之一的双链区，也能够被检出。30基因治疗： 是指是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。 患半乳糖血症的患者，由于细胞内半乳糖苷转移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷转移酶，使过多的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等功能受损。 1971年，美国科学家在体外做了试验，用带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换的方法治疗这种遗传病是可能的。31基因工程与农牧业基因工程在农

9、业上的应用：1）高产、稳产和具优良品质的品种 如“向日葵豆”植株。 2）抗逆性品种 如转基因抗虫棉。 32转基因动物：基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么？特定基因+病毒DNA重组DNA动物受精卵转基因动物感染或显微注射技术方法33 用口径为1m的DNA注射器，将大量的目的基因片段注入到受精卵的核内，然后把经过注射的受精卵移植到另一只雌性动物的子宫内，使受精卵发育为转基因动物。什么叫显微注射技术？34 1）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。 2）从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性。 3）

10、从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可无限繁殖。转基因动物的乳腺。就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？35基因工程与食品业36基因工程与环境保护1）用于环境监测。2）用于被污染环境的净化。基因工程在环保方面有什么应用？ 例如：用DNA探针可以检测饮用水中病毒的含量。此方法的特点是快速、灵敏，1吨水中有10个病毒也能检测出来。 通过基因工程方法怎样进行环境监测？37 1）用基因工程产物“超级细菌”。 2）用基因工程培养出“吞噬”汞和降解土壤中DDT的细菌，以及能够净化镉污染的植物。 3）通过基因重组构建新的杀虫剂，取代生产过程中耗能多、易造成环境污染的农药。 通过基因工程方法怎样净化被污染的环境？382006（全国一）采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精卵，培育出了转基因羊。但是，人凝血因子只存在于该转基因羊的乳