6-2基因工程及其应用.ppt

1、研究人员评估表明糖尿病死亡率现已居全世界疾病死亡率之首。目前中国糖尿病患者人数已居世界第二位，预计二二五年时更将达五千九百三十万人。,治疗糖尿病特效药,胰岛素,每100kg 猪或牛的胰腺中仅可提取45g。,1979年，美国将人的胰岛素基因重组到大肠杆菌内，实现了细菌生产胰岛素，大大降低了生产成本。,1979年，美国将人的胰岛素基因重组到大肠杆菌内，实现了细菌生产胰岛素，大大降低了生产成本。,思考：转基因技术实现了一种生物的某些性状在另一种生物中表达。这些性状的表达与我们学过的基因的什么过程有关？,DNA(基因) mRNA 蛋白质(性状),转录,翻译,1979年，美国将人的胰岛素基因重组到大肠杆

2、菌内，实现了细菌生产胰岛素，大大降低了生产成本。,思考：转基因技术实现了一种生物的某些性状在另一种生物中表达。这些性状的表达与我们学过的基因的什么过程有关？,密码子在生物界是的！,DNA(基因) mRNA 蛋白质(性状),通用,思考：转基因技术实现了一种生物的某些性状在另一种生物中表达。这些性状的表达与我们学过的基因的什么过程有关？,转录,翻译,1979年，美国将人的胰岛素基因重组到大肠杆菌内，实现了细菌生产胰岛素，大大降低了生产成本。,一、什么是基因工程？,基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，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，然后放在另一种生物的

3、细胞里，定向地改造生物的遗传性状。,问题探讨,普通棉花抗虫棉,苏云金杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因。 让细菌的毒蛋白基因在棉花细胞中表达，可培育出抵抗棉铃虫害的抗虫棉。,想一想需要做哪些关键工作？,苏云金杆菌细胞,毒蛋白基因,棉花细胞,想一想需要做哪些关键工作？,苏云金杆菌细胞,毒蛋白基因,棉花细胞,想一想需要做哪些关键工作？,苏云金杆菌细胞,毒蛋白基因,棉花细胞,想一想需要做哪些关键工作？,棉花细胞,苏云金杆菌细胞,毒蛋白基因,想一想需要做哪些关键工作？,苏云金杆菌细胞,棉花细胞,毒蛋白基因,想一想需要做哪些关键工作？,棉花细胞,想一想需要做哪些关键工作？,棉花细胞,想一想需要做哪些关键工

4、作？,棉花细胞,二、基因工程的原理：,原理：,二、基因工程的原理,原理：,基因重组,二、基因工程的原理：,原理： 操作水平：,基因重组,二、基因工程的原理：,原理： 操作水平：,基因重组,DNA分子水平,二、基因工程的原理：,原理： 操作水平： 结果：,基因重组,DNA分子水平,二、基因工程的原理：,原理： 操作水平： 结果：,基因重组,DNA分子水平,定向地改造生物的性状,二、基因工程的原理：,原理： 操作水平： 结果： 工具：,基因重组,DNA分子水平,定向地改造生物的性状,二、基因工程的原理：,原理： 操作水平： 结果： 工具： “分子手术刀” “分子缝合针” “分子运输车”,基因重组,

5、DNA分子水平,定向地改造生物的性状,1. 主要来源： 2. 种类： 3. 作用特点： 4. 作用结果：,（一）限制性核酸内切酶“分子手术刀”,原核生物,4000种,1. 主要来源： 2. 种类： 3. 作用特点： 4. 作用结果：,（一）限制性核酸内切酶“分子手术刀”,Sma,Sma,平末端平末端,EcoR,EcoR,EcoR,黏性末端,黏性末端,原核生物,4000种,1. 主要来源： 2. 种类： 3. 作用特点： 4. 作用结果：,识别特定核苷酸序列，切断磷酸二酯键；具特异性（体现酶的专一性） 。,（一）限制性核酸内切酶“分子手术刀”,识别特定核苷酸序列，切断磷酸二酯键；具特异性（体现酶

6、的专一性） 。,原核生物,产生黏性末端或平末端,4000种,1. 主要来源： 2. 种类： 3. 作用特点： 4. 作用结果：,（一）限制性核酸内切酶“分子手术刀”,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？,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？,要切两个切口。,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？,如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢？,要切两个切口。,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？,要切两个切口。,如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢？,会产生相同的末端。,G A A T T C,C T

7、 T A A G,G A A T T C,C T T A A G,G,C T T A A,A A T T C,G,G,C T T A A,A A T T C,G,用同种限制酶切割,G A A T T C,C T T A A G,G,C T T A A,A A T T C,G,G,C T T A A,A A T T C,G,G,C T T A A,A A T T C,G,用同种限制酶切割,G A A T T C,C T T A A G,G,C T T A A,A A T T C,G,G,C T T A A,A A T T C,G,G,C T T A A,A A T T C,G,用同种限制酶切割,

8、G A A T T C,C T T A A G,G,C T T A A,A A T T C,G,G,C T T A A,A A T T C,G,G,C T T A A,A A T T C,G,用同种限制酶切割,G A A T T C,C T T A A G,G,C T T A A,A A T T C,G,G,C T T A A,A A T T C,G,G,C T T A A,A A T T C,G,用同种限制酶切割,“分子缝合针” : DNA连接酶, 分类： Ecoli DNA连接酶 T4 DNA连接酶 作用：,（二）“分子缝合针” DNA连接酶,Ecoli DNA连接酶或T4DNA连接酶,E

9、coli DNA连接酶或T4DNA连接酶,可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来,Ecoli DNA连接酶或T4DNA连接酶,可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来,即恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键,T4 DNA连接酶还可把平末端之间的缝隙“缝合”起来，但效率较低,DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？,DNA连接酶与DNA聚合酶是一回事吗？为什么？,不是一回事。 相同点：形成磷酸二酯键 不同点：1）DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键；而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键 2） DNA聚合酶需要以一条DNA链为模板；而DNA连接酶不需要

10、模板。,（三）“分子运输车” 基因进入受体细胞的载体,载体需要的条件：,作为分子运输车载体，如果没有切割位点将会怎样？,载体需要的条件：,作为分子运输车载体，如果没有切割位点将会怎样？,有1多个限制酶切点,（三）“分子运输车” 基因进入受体细胞的载体,载体需要的条件：,作为分子运输车载体，如果没有切割位点将会怎样？,霍乱菌的质粒有多个限制酶切点，你会用它来做人体细胞分子运输车吗？,有1多个限制酶切点,（三）“分子运输车” 基因进入受体细胞的载体,载体需要的条件：,作为分子运输车载体，如果没有切割位点将会怎样？,有1多个限制酶切点,对受体细胞无害,霍乱菌的质粒有多个限制酶切点，你会用它来做人体细

11、胞分子运输车吗？,（三）“分子运输车” 基因进入受体细胞的载体,假如目的基因导入受体细胞后不能复制或不能转录，转基因生物能有预想的效果吗？,假如目的基因导入受体细胞后不能复制或不能转录，转基因生物能有预想的效果吗？,导入基因能在受体细胞中复制、表达,假如目的基因导入受体细胞后不能复制或不能转录，转基因生物能有预想的效果吗？,目的基因有没有进入受体细胞，如何去发现？,导入基因能在受体细胞中复制、表达,有某些标记基因，便于筛选,假如目的基因导入受体细胞后不能复制或不能转录，转基因生物能有预想的效果吗？,目的基因有没有进入受体细胞，如何去发现？,导入基因能在受体细胞中复制、表达,常用运载体： 细菌的

12、质粒 噬菌体或某些动植物病毒,质粒的特点,质粒的特点,1.细胞染色体(或拟核DNA分子)外能自主复制的小型环状DNA分子；,质粒的特点,1.细胞染色体(或拟核DNA分子)外能自主复制的小型环状DNA分子； 2.质粒的存在对宿主细胞无影响；,质粒的特点,1.细胞染色体(或拟核DNA分子)外能自主复制的小型环状DNA分子； 2.质粒的存在对宿主细胞无影响； 3.质粒的复制只能在宿主细胞内完成。,三、基因工程的基本步骤,提取目的基因,三、基因工程的基本步骤,提取目的基因 目的基因与运载体结合,三、基因工程的基本步骤,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,三、基因工程的基本步骤,

13、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 目的基因的表达和检测,三、基因工程的基本步骤,四、基因工程的应用,四、基因工程的应用,作物育种 抗虫棉,四、基因工程的应用,作物育种 抗虫棉 药物研制 胰岛素生产,五、转基因生物和转基因食品的安全性,五、转基因生物和转基因食品的安全性,2007年11月20日，国际环保组织绿色和平在京宣布：首次在中国市场上发现美国进口的大米含有未经中国政府批准的转基因成分，绿色和平敦促美国政府加强对转基因食品的出口监管，防止食品受到污染；同时建议中国消费者在购买美国进口大米时，采取必要的谨慎态度。,五、转基因生物和转基因食品的安全性,载体的一段DNA,含毒蛋白基因的细菌DNA片段,模拟制作：,在特定部位对载体DNA进行模拟切割，并将模拟毒蛋白基因取出，再用胶纸模拟基因种间连接。,1.以下说法正确的是 （ ） A. 所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 B. 质粒是基因工程中唯一的运载体 C. 运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接 D. DNA连接酶使黏性末段的碱基之间形成氢键,练习,1.以下说法正确的是 （ ） A. 所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序