第2节 基因工程及其应用(2010).ppt

1、第二节基因工程及其应用，概念，基因工程，也称基因剪接技术或基因重组技术。通俗地说，就是根据人们的意愿，将一个生物体的某个基因提取、修饰和转化，然后放入另一个生物体的细胞中，定向转化该生物体的遗传性状。原理，基因重组，工具，限制性内切酶只能识别特定的核苷酸序列并在特定的切割点切割DNA分子(特异性)，原理：基因的“剪刀”:限制性内切酶(限制性内切酶简称)，限制性内切酶，例如，大肠杆菌中EcoR的限制性内切酶。；磷酸二酯键，基因载体：功能：将外源基因送入受体细胞。能够自主复制的小DNA分子。目前常用质粒、噬菌体和动植物病毒作为载体。作为承运人，必须满足以下条件：1 .它可以在宿主细胞中复制并稳定保

2、存；并且具有多个限制性内切酶位点，从而与外源基因相连；并且具有标记基因，便于筛选。如抗生素抗性基因、对产品有颜色反应的基因等。有四个基本步骤：(1)提取目标基因；(2)将目标基因与载体结合；(3)将靶基因导入受体细胞；(4)检测和鉴定目标基因；步骤，幻灯片13；第一步：提取目标基因，即人们需要转移或转化的基因。例如苏云金芽孢杆菌的抗虫基因、植物的抗病(抗病毒和抗菌)基因、种子贮藏蛋白基因、人胰岛素和干扰素基因等。目的基因的提取方法，步骤二：目的基因与载体的重组，1)用一定的限制性酶切割质粒，使切口出现，露出粘性末端。2)用相同的限制性酶切掉目标基因，使其产生相同的粘性末端。3)将切割的靶基因片

3、段插入质粒切口，然后加入适量的脱氧核糖核酸连接酶，形成重组脱氧核糖核酸分子(重组质粒)。目的基因与载体的结合过程实际上是一个不同来源的基因重组过程。常用的受体细胞是大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、根癌土壤杆菌、酵母和动植物细胞。将目标基因导入受体细胞的原理，以及细菌或病毒感染细胞的方式。(3)将靶基因导入受体细胞；(4)目标基因的检测、表达和应用；(1)基因工程和作物育种，人们利用基因工程方法获得了高产、稳产、优质的作物，培育了多种抗逆性(如抗虫、抗病毒、抗除草剂、耐盐碱、抗旱、耐高温等)的作物新品种。)。转黄瓜青枯病抗性基因的辣椒、转黄瓜青枯病抗性基因的马铃薯、转无过敏大豆、转生长快、肉质好的鲤鱼(

4、中国)和转人生长激素牛奶牛(阿根廷)，不仅可以培育出优质、高产、抗性好的农作物、畜禽新品种，还可以利用基因工程技术培育出特殊用途的动植物，一种超级动物，将人生长激素基因和牛生长激素基因注入小鼠受精卵中，得到了一只巨大的“超级小鼠”。引进储藏蛋白基因的“超级羊”和“超级鱼”、特殊动物、引进人类基因的特殊用途猪和背上长有人类耳朵的老鼠。图为2001年12月底出生的五只可爱的转基因克隆小猪。据饲养员英国PPL医疗公司称，这些转基因小猪将为适合人类移植的动物器官的研究和“生产”提供很大帮助。第一只转基因猴子诞生了，人类的未来喜忧参半！转基因龙胆花有奇怪的颜色，转基因蓝猪耳朵改变了颜色，转基因牵牛花改变

5、了颜色。答：紫外辐射下转化绿色荧光蛋白的洋桔梗。用不含绿色荧光蛋白的空质粒转化的花，能发光的转基因鱼。基因工程和药物开发。在药物生产中，一些药物直接从生物体的组织、细胞或血液中提取。由于原材料来源的限制，价格非常昂贵。微生物生长迅速，易于控制，适合大规模工业化生产。如果将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞，使其能够生产相应的药物，不仅可以解决产量问题，还可以大大降低生产成本。基因工程产生的“工程菌”可以高效生产各种高质量、低成本的药物。在中国生产的一些基因工程疫苗和药物中，胰岛素是一种治疗糖尿病的特效药。长期以来，它只能从猪、牛等动物的胰腺中提取，每100公斤胰腺只能提取45克胰岛素。低

6、产量和高价格是可以想象的。将能产生胰岛素的基因导入大肠杆菌并成功表达。这样，每2000升培养基可以产生100克胰岛素！大规模工业化生产不仅解决了这种比黄金还贵的药物的生产问题，而且还降低了30P%的价格！干扰素是治疗病毒感染的“灵丹妙药”！过去，从300升血液中只提取了1毫克！不用说，它的“珍贵”程度。3.基因工程与环境保护、环境监测：由基因工程制成的脱氧核糖核酸探针可以快速、灵敏地检测环境中的病毒和细菌污染。1吨水中只有10种病毒能被DNA探针检测到。基因工程培养的“指示生物”快速、灵敏，能非常灵敏地反映环境污染，但不容易因环境污染而大量死亡，甚至能吸收和转化污染物。环境净化：基因工程制造的

7、“超级细菌”可以吞食和分解各种污染环境的物质。通常，假单胞菌只能分解石油中的一种碳氢化合物，但是通过基因工程成功培育的“超级细菌”可以分解石油中的多种碳氢化合物。通过基因重组构建新型农药，替代生产过程中耗能高、易造成环境污染的农药，并尝试通过基因工程回收利用工业废弃物。通过基因工程，可以“吞下”土壤中的汞并降解滴滴涕的细菌和可以净化镉污染的植物被培育出来。转基因生物和转基因食品的安全性当人类有能力改造和创造只有大自然才有的生物时，我们会感到舒服吗？科学技术是一把双刃剑！转基因食品安全吗？目前，大多数专家认为转基因番茄、玉米和其他已经投入商业生产的农产品是安全的。到目前为止，还没有关于食用转基因

8、生物引起的任何严重问题的科学报告。绿色和平组织妖魔化转基因食品。你认为我们应该如何处理转基因生物和转基因食品的安全问题？能发光的水母请欣赏热带鱼是否也能发光。想象一下不能发光的热带斑马鱼，请欣赏，请欣赏，超级老鼠和超级鱼，能产生人胰岛素的大肠杆菌，请欣赏，基因“嫁接”，培育转基因大肠杆菌的关键步骤：“基因工程的四个步骤”，提取目标基因，1，将目标基因与载体结合，2，将目标基因导入受体细胞，3，1。基因剪刀限制性内切酶。基因的针线连接酶，3。基因的运输载体和载体，基因工程的操作步骤，1。目标基因的提取。目标基因和载体的组合。将靶基因导入受体细胞。目的基因的检测与表达，基因工程原理与概述，3。基因

9、工程操作流程基因针线：DNA连接酶，基因工程操作流程，基因针线：DNA连接酶，基因工程操作流程基因工程操作流程，(2)基因针线：DNA连接酶，DNA连接酶，(3)基因工程操作流程，(2)基因针线：DNA连接酶，DNA连接酶，(3)基因工程操作流程，(2) (3)基因载体(常用):质粒，噬菌体和动植物病毒。思考：如何使用质粒将重组DNA分子携带到受体细胞中？(1)获得目标基因；(3)基本工程步骤；(2)将目的基因与载体结合，用与目的基因相同的限制性酶切割质粒，将目的基因插入切口，将目的基因的粘端与切口上的粘端互补匹配，在连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。第三步：将靶基因导入受体细胞，常用的受

10、体细胞：真菌和动植物细胞；4.靶基因的表达和检测，大量的受体细胞接受很少的靶基因。很少有经过处理的受体细胞真的摄取了目标基因，这必须被检测出来。分别培养每个受体细胞以形成集落，并在集落中检测目标基因的表达产物。剔除无表达产物的菌落，保留表达产物以供进一步培养和研究。概述：基因工程的操作步骤：从细菌中取出质粒，从细胞中取出DNA，用相同的限制性酶切掉两个具有相同粘性末端的DNA，提取靶基因(如人胰岛素基因)，用连接酶将靶基因与质粒连接(形成重组DNA分子)，将靶基因与载体结合，将靶基因导入受体细胞(如大肠杆菌)。利用质粒中具有一定特征的基因来检测和判断目的基因是否表达，将目的基因导入受体细胞，表

11、达和检测目的基因，为基因剪式限制性内切酶，(1)基因操作的工具，限制性内切酶是生物体(主要是微生物)中能够切断外源DNA的酶，因此它们被称为限制性内切酶。特点：特异性。也就是说，限制酶只能识别特定的核苷酸序列，并能在特定的切割点切割脱氧核糖核酸分子。大肠杆菌的一种限制性内切酶，基因的剪式限制性内切酶，能识别GAATTC序列并在G和A之间切割。限制性内切酶，基因的剪式限制性内切酶，限制性内切酶，什么是粘性末端？由限制性内切酶切割的两条单链脱氧核糖核酸的切口，带有几个突出的核苷酸，是互补的，并且彼此配对。这种切口被称为粘性末端。基因的针线脱氧核糖核酸连接酶，以及(2)基因操作的工具，脱氧核糖核酸连

12、接酶可以“缝合”粘性末端之间的缝隙，即连接梯子两侧扶手的裂缝，从而形成重组脱氧核糖核酸分子。如何将外源基因(如抗虫基因)导入受体细胞(如棉花细胞)？(2)基因操作工具，而导入过程需要运输工具和载体。承运人的职能是什么？功能1:作为载体，将外源基因(抗虫基因)转移到受体细胞(棉花细胞)。功能2:大量外源基因(抗虫基因)通过载体在受体细胞(棉花细胞)中复制。常用的载体有两种：1)细菌细胞质的质粒；2)噬菌体或一些动植物病毒，质粒是一种能在染色体外自主复制的遗传单位，包括真核生物的细胞器和细菌细胞核区外的DNA分子。现在它被用来特指细菌、酵母和放线菌等生物体中除细胞核以外的脱氧核糖核酸分子。质粒是基

13、因工程中最常用的载体。大多数细菌质粒是封闭的环状DNA分子。有些有一种细菌，有些有不止一种细菌。大肠杆菌质粒：最常用的质粒是大肠杆菌质粒，它通常含有耐药基因，如四环素标记基因。质粒的存在对宿主细胞的存活没有决定性的影响，但复制只能在宿主细胞中进行。2006年3月14日，绿色和平组织宣布亨氏营养米粉含有抗虫转基因水稻。转基因食品安全吗？哪种转基因食品可以上市？如何面对市场上的转基因食品？4.转基因食品的安全性。转基因生物可能对人类健康产生不利影响，并可能导致癌症和其他严重疾病。转基因生物可能对环境质量、生态系统或其稳定性产生不利影响。基因武器可能会给人类带来毁灭性的危险。1)下列陈述是正确的：(

14、a)所有的限制性酶只能识别一个特定的核苷酸序列；b)质粒是基因工程中唯一的载体；c)载体必须具备的条件之一是：具有多个限制性核酸内切酶位点，从而可以与外源基因连接；d)由基因控制的性状可以在后代中展示；c)实践。2)关于基因工程的正确表述是：(1)限制性酶仅在获得目的基因时使用；重组质粒的形成在细胞中完成；质粒可以用作载体；蛋白质的结构可以为目标基因的合成提供信息；在关于基因工程的陈述中，错误如下：(1)脱氧核糖核酸连接酶在粘性末端连接碱基对；(b)限制性内切酶用于获得靶基因；(c)目标基因必须通过载体导入受体细胞；(d)在没有限制性内切酶的情况下人工合成靶基因；(一)有人认为新的基因改造产品

15、也是一把双刃剑，就像水能载舟，亦能覆舟，甚至带来灾难性的后果。你同意这个观点吗？举个例子。思维扩张，没办法，受体细胞必须表现出特定的性状，以显示目标基因已经表达。(3)基因操作的基本步骤。目标基因在受体细胞摄取DNA分子后表达吗？如果它不能表达，抗虫基因应该再次被修饰。1.微生物基因工程，即将目的基因导入大肠杆菌等细菌，通过微生物表达目的基因的产物。，2。细胞基因工程，即用哺乳动物细胞系表达目标产物，3。转基因动物，即直接将靶基因导入小鼠、兔、绵羊和猪，使靶基因能在哺乳动物中表达，并能从儿童中获得靶产物以治疗糖尿病、生长缺陷、烧伤和胃溃疡、某些癌症、癌症或病毒感染、病毒性肝炎预防和心血管疾病(心脏病)2。非基因工程方法生产的药物有(甲)、干扰素乙、白细胞介素丙、青霉素丁、乙肝疫苗和丙。将抗虫、抗病毒、抗除草剂、耐盐碱、抗旱和耐高温等细菌抗性基因转入作物将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。2)抗逆品种和基因工程在农业中的应用；1)高产、稳产、优质的品种可以通过基因工程提高粮食作物的蛋白质含量。比如