基因工程论文答辩

基因工程* 1基因决定性状（一）v 青霉菌能产生对人类有用的抗生素 青霉素 基因决定性状（二）v 豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮基因决定性状（三）v 家蚕能够吐出蚕丝为人类利用定向基因改造设想 设想设想一一能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？能否让细菌能否让细菌 “吐出吐出 ”蚕丝？蚕丝？设想设想二二能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？珍贵的药物？设想设想三三经过多年的努力，科学家于经过多年的努力，科学家于 20世纪世纪 70年代创立年代创立了可以定向改造生物的新技术了可以定向改造生物的新技术 基因工程。基因工程。基因工程概念基因工程： 在生物体外，通过对 DNA分子进行人工 “剪切 ” 和 “ 拼接 ” ，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出所需要的基因产物。基因工程的 别 名 基因拼接技 术 或 DNA重 组 技 术操作 环 境 生物体外操作 对 象 基 因操作水平 DNA分子水平基本 过 程 剪切 拼接 导 入 表达结 果 人 类 需要的基因 产 物基因工程过程示意图 从细胞中分从细胞中分离出离出 DNA 限制酶截取限制酶截取DNA片断片断 分离大肠杆分离大肠杆菌中的质粒菌中的质粒 DNA重组重组 用重组质粒用重组质粒转化大肠杆菌转化大肠杆菌 培养大肠杆菌培养大肠杆菌克隆大量基因克隆大量基因基因工程操作的工具q 将目的基因片断从人体细胞内提取，需要基因的剪刀 限制性内切酶。q 将目的基因与运载体 DNA连接，需要基因的针线 DNA 连接酶。q 将目的基因运入大肠杆菌，需要基因的运输工具 运载体。限制性内切酶q 分布： 主要在微生物中。q 特点： 特异性，即识别特定核苷酸序列， 切割特定切点。q 结果： 产生黏性未端（碱基互补配对）。q 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。 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将序列，并在特定的切割点上将 DNA 分子切断分子切断。目前已发现的限制酶有。目前已发现的限制酶有 200多种。多种。DNA连接酶v 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。v 连接的部位 ： 磷酸二酯键，不是氢键。运载体q 作用： 将外源基因送入受体细胞。q 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q 种类： 质粒 、噬菌体和动植物病毒。要让一个从甲生物细胞内取出来的基 要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达，首先得将这个因在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去。能将外源基基因送到乙生物的细胞内去。能将外源基因送入细胞的工具就是因送入细胞的工具就是 运载体运载体 。质粒的特点q 细胞染色体外能自主复制的小型环状 DNA分子；q 质粒是基因工程中最常用的运载体；q 最常用的质粒是大肠杆菌的质粒；q 存在于许多细菌及酵母菌等生物中；q 质粒的存在对宿主细胞无影响；q 质粒的复制只能在宿主细胞内完成。基因操作的基本步骤1. 提取目的基因提取目的基因2. 目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合3. 将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞4. 目的基因的检测和表达目的基因的检测和表达提取目的基因v 将需要的基因从供体生物的细胞内提取出来。取取 出出DNA用用 限制酶限制酶切断切断 DNA目前被较广目前被较广泛提取使用的目的泛提取使用的目的基因有：苏云金杆基因有：苏云金杆菌抗虫基因、人胰菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗蛋白基因、植物抗病基因等。病基因等。提取目的基因的方法（一）v 直接分离基因 鸟枪法将供体生物的将供体生物的 DNA用限制用限制酶切割为许多片段，再用运载酶切割为许多片段，再用运载体将这些片段都运载到受体生体将这些片段都运载到受体生物的不同细胞中去。只要有一物的不同细胞中去。只要有一个细胞获得了需要的目的基因个细胞获得了需要的目的基因并得以表达，基因工程就算成并得以表达，基因工程就算成功了。功了。该法最大的缺点是带有很 该法最大的缺点是带有很大的盲目性，工作量大，成功大的盲目性，工作量大，成功率低。且不能将真核生物的基率低。且不能将真核生物的基因转移到原核生物中去。因转移到原核生物中去。用限制酶用限制酶切成许多切成许多片断片断提取目的基因的方法（二）v 人工基因合成法 1. 逆转录法：以信使逆转录法：以信使 RNA为模板，在逆转录酶的为模板，在逆转录酶的作用下将脱氧核苷酸合作用下将脱氧核苷酸合成合成成合成 DNA(基因基因 )。2. 直接合成法：根据蛋白直接合成法：根据蛋白质的氨基酸顺序推算出质的氨基酸顺序推算出信使信使 RNA核苷酸顺序，核苷酸顺序，再据此推算出基因再据此推算出基因 DNA的脱氧核苷酸顺序。用的脱氧核苷酸顺序。用游离脱氧核苷酸直接合游离脱氧核苷酸直接合成相应的基因。成相应的基因。DNA合成仪PCR扩增仪目的基因与运载体结合v 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，在连拉酶的作用下连接形成重组 DNA分子 。提取质粒并用提取质粒并用限制酶切割限制酶切割用用 连接酶将目的连接酶将目的基因和质粒连接基因和质粒连接将 目的基因导入受体细胞并扩增v 基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌和动植物细胞等。v 导入受体细胞常用的方法是借鉴细菌或者病毒侵染细胞的途径。通常还要对一些受体细胞进行增大通透性的处理。v 目的基因可以随着受体细胞进行快速的繁殖，在很短的时间内获得大量的基因。将将 目的基因导目的基因导入受体细胞入受体细胞将将 受体细胞受体细胞进行扩增进行扩增目的基因的检测和表达（一）前三步的处理十分繁锁，为保证目的基因得到有效利用，通常用大量的受体细胞来接受不多的目的基因。这样，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。细菌的检测，将每个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。无表达产物 无表达产物 有表达产物 无表达产物目的基因的检测和表达（二）v 多细胞生物的检测，将每个受体细胞单独培养并诱导发育成完整个体，