基因工程及其应用讲稿

1、整理ppt1 基因工程基因工程 及其应用及其应用 第第2节节 视频链接 整理ppt2 什么是基因工程什么是基因工程? ? 基因工程的工具和步骤基因工程的工具和步骤? ? 本课聚焦: 整理ppt3 豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮 资料一：目前，资料一：目前， 全球的氮肥生全球的氮肥生 产耗费世界总产耗费世界总 电力的电力的3%-4%， 且农作物只能且农作物只能 吸收氮肥的吸收氮肥的 1/10,造成了大造成了大 面积土壤和水面积土壤和水 质的污染。质的污染。 资料分析引入资料分析引入 整理ppt4 资料二资料二 以往，治疗糖尿以往，治疗糖尿 病的胰岛素是从动病的胰

2、岛素是从动 物胰腺中提取的，物胰腺中提取的， 从从100千克猪、牛千克猪、牛 等动物的胰腺只能等动物的胰腺只能 提取提取34克胰岛素，克胰岛素， 治疗一个患者需宰治疗一个患者需宰 杀杀4050头牛，这头牛，这 种药物的造价就可种药物的造价就可 想而知了。想而知了。 微生物可以有分泌产物，微生物可以有分泌产物， 且微生物繁殖速率快且微生物繁殖速率快 整理ppt5 整理ppt6 基因工程：基因工程：又叫做又叫做基因拼接技术基因拼接技术或或DNA重组技术重组技术。 通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某 种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种种

3、基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种 生物的细胞里，生物的细胞里，定向定向地改造生物的地改造生物的遗传性状遗传性状。 原原 理：理： 操作水平：操作水平： 结结 果：果： 目的基因目的基因供体细胞供体细胞受体细胞受体细胞 基因重组基因重组 DNA分子水平分子水平 定向地改造生物的遗传性状，定向地改造生物的遗传性状， 获得人类所需要的品种。获得人类所需要的品种。 获得新性状获得新性状 整理ppt7 二、基因操作的工具二、基因操作的工具 1.1.基因的基因的“剪刀剪刀”限制性内切酶（限制酶）限制性内切酶（限制酶） 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序 列，

4、并在特定的切点上切割列，并在特定的切点上切割DNADNA分子。分子。 专一性专一性 如如:EcoRI限制酶限制酶 整理ppt8 限制性内切酶限制性内切酶（EcoREcoR）作用过作用过 程程 整理ppt9 被同一种限制酶切断的几个被同一种限制酶切断的几个DNADNA是否是否 具有相同的黏性末端？具有相同的黏性末端？ 思考思考: 整理ppt10 、基因的针线、基因的针线DNADNA连接酶连接酶 连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末连接酶的作用是：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端连接起来，使之成为一个完整的DNADNA分子。分子。 整理ppt11 DNA连接酶的作用过程连

5、接酶的作用过程 整理ppt12 3 3、基因的运输工具、基因的运输工具运载体运载体 常用的运载体：常用的运载体： 质粒、噬菌体和质粒、噬菌体和 动植物病毒等动植物病毒等 标记基标记基 因，便因，便 于进行于进行 检测。检测。 质粒存在于质粒存在于 许多细菌和酵母许多细菌和酵母 菌等生物中菌等生物中, ,是细是细 胞染色体外能够胞染色体外能够 自主复制的很小自主复制的很小 的环状的环状DNADNA分子分子. . 整理ppt13 第一步：获取目的基因第一步：获取目的基因 基因工程基本步骤：基因工程基本步骤： 第二步：目的基因与运载体结合第二步：目的基因与运载体结合 第三步：将目的基因导入受体细胞第

6、三步：将目的基因导入受体细胞 第四步第四步: 目的基因的表达和检测目的基因的表达和检测 整理ppt14 整理ppt15 GAATTCCGTAGAATTCGGATT 尝试写出下列序列受尝试写出下列序列受EcoliI 内切酶作用后的黏性末端内切酶作用后的黏性末端 CTTCATGAATTCCCTAA GAAGTACTTAAGGGATT CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT 练一练: GGCATCTTAA AATTCCGTAG 整理ppt16 1 1、获取目的基因、获取目的基因 直接分离基因直接分离基因鸟枪法鸟枪法 人工

7、合成基因法人工合成基因法 逆转录法逆转录法 化学合成法化学合成法 整理ppt17 提取目的基因的方法提取目的基因的方法 用限制酶切用限制酶切 断成许多片段断成许多片段 直接分离基因直接分离基因鸟枪法鸟枪法 将供体生物的将供体生物的DNADNA用限制酶用限制酶 切割为许多片段，再用运载体将切割为许多片段，再用运载体将 这些片段都运载到受体生物的不这些片段都运载到受体生物的不 同细胞中去。只要有一个细胞获同细胞中去。只要有一个细胞获 得了需要的目的基因并得以表达，得了需要的目的基因并得以表达， 基因工程就算成功了。基因工程就算成功了。 该法最大的缺点是该法最大的缺点是带有很大带有很大 的盲目性，工

8、作量大，成功率低。的盲目性，工作量大，成功率低。 且不能将真核生物的基因转移到且不能将真核生物的基因转移到 原核生物中去。原核生物中去。 整理ppt18 人工合成基因法人工合成基因法 DNADNA合成仪合成仪 有两种方法：有两种方法： 逆转录法逆转录法：以信使：以信使 RNARNA为模板，在逆转录酶为模板，在逆转录酶 的作用下利用脱氧核苷酸的作用下利用脱氧核苷酸 合成合成DNA(DNA(基因基因) )。 化学合成法化学合成法：根据：根据 蛋白质的氨基酸顺序推算蛋白质的氨基酸顺序推算 出信使出信使RNARNA核糖核苷酸顺核糖核苷酸顺 序，再据此推算出基因序，再据此推算出基因 DNADNA的脱氧核

9、苷酸顺序。的脱氧核苷酸顺序。 用游离脱氧核苷酸直接合用游离脱氧核苷酸直接合 成相应的基因。成相应的基因。 整理ppt19 用与提取目的基因用与提取目的基因 相同的限制酶切割质粒相同的限制酶切割质粒 使之出现一个切口，将使之出现一个切口，将 目的基因插入切口处，目的基因插入切口处， 让目的基因的黏性末端让目的基因的黏性末端 与切口上的黏性末端互与切口上的黏性末端互 补配对后，在补配对后，在DNADNA连接酶连接酶 的作用下连接形成重组的作用下连接形成重组 DNADNA分子。分子。 2 2、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合 整理ppt20 3、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细

10、胞 导入导入 扩增扩增 常用的受体细常用的受体细 胞：胞：菌类菌类和和动动 植物细胞植物细胞 整理ppt21 4、目的基因的表达和检测、目的基因的表达和检测 大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的受大量的受体细胞接受不多的目的基因。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。检测出来。 将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中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，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。保留有表达产物的进一步

11、培养、研究。 无表达产物无表达产物无表达产物无表达产物 有表达产物有表达产物无表达产物无表达产物 整理ppt22 ？如何让大肠杆菌生产人胰岛素？如何让大肠杆菌生产人胰岛素？ 整理ppt23 要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是( )( ) 限制酶限制酶DNADNA连接酶解旋酶还原酶连接酶解旋酶还原酶 2.2.基因工程的正确操作步骤是（）基因工程的正确操作步骤是（） 使目的基因与运载体结合使目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞 检测目的基因的表达是否符合特定性状要求检测目的基因的表达是否符合特定性状要求 提取目的基

12、因提取目的基因 积极思维积极思维: : 整理ppt24 3.3.实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因 从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一 种限制性内切酶能识别分子的顺种限制性内切酶能识别分子的顺 序，切点在和之间，这是利用了酶的（）序，切点在和之间，这是利用了酶的（） 高效性专一性高效性专一性 多样性催化活性易受外界影响多样性催化活性易受外界影响 采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基 因的作法正确的是（）因的作法正确的是（） 将毒素蛋

13、白注射到棉受精卵中将毒素蛋白注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白的序列，注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的序列，注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白的序列，与质粒重组，导入将编码毒素蛋白的序列，与质粒重组，导入 细菌，用该细菌感染棉的体细胞，在进行组织培养细菌，用该细菌感染棉的体细胞，在进行组织培养 将编码毒素蛋白的序列，与细菌质粒重组，将编码毒素蛋白的序列，与细菌质粒重组， 注射到棉的子房并进入受精卵中注射到棉的子房并进入受精卵中 整理ppt25 思维拓展: 细菌和人是差异非常大细菌和人是差异非常大 的两种生物的两种生物, ,为什么通过基为什么通过基 因重组后因重组后, ,细菌能够合成人细菌能够合成人

14、 体的某些蛋白质呢体的某些蛋白质呢? ? 整理ppt26 1、基因工程与作物育种、基因工程与作物育种 整理ppt27 普通棉普通棉 苏云金杆菌苏云金杆菌：含含抗虫基因抗虫基因，能表达毒性很强的蛋，能表达毒性很强的蛋 白质晶体白质晶体-伴胞晶体伴胞晶体，能使棉铃虫等鳞翅目害虫，能使棉铃虫等鳞翅目害虫 瘫痪致死。瘫痪致死。 抗虫棉抗虫棉 整理ppt28 苏云金杆菌苏云金杆菌 BtBt基因基因 普通棉普通棉 转基因抗虫棉转基因抗虫棉 普通棉的受精卵普通棉的受精卵 整理ppt29 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 获得高产、稳产和具有获得高产、稳

15、产和具有 优良品质的农作物和具优良品质的农作物和具 有抗逆性的作物新品种。有抗逆性的作物新品种。 整理ppt30 转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒 转抗寒基因的转抗寒基因的 番茄番茄 抗 癌 抗 衰 老 的 紫 色 西 红 柿 整理ppt31 含大量维生素的 转基因玉米 转入维生素转入维生素A A合成酶合成酶 基因的大米基因的大米 整理ppt32 转 基 因 矮 牵 牛 转基因蓝玫瑰 整理ppt33 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

16、的空质粒的花， 整理ppt34 转入荧光酶的转基因烟草苗 整理ppt35 生长快、肉质好的转基因生长快、肉质好的转基因 鱼鱼( (中国中国) ) 乳汁中含有人生长激素的乳汁中含有人生长激素的 转基因牛转基因牛( (阿根廷阿根廷) ) 获得人们所需要的和具有优良品质的获得人们所需要的和具有优良品质的转基因动物转基因动物 整理ppt36 水母 整理ppt37 人治疗性抗体转基因奶牛 整理ppt38 含有人凝血因子 的转基因羊 乳腺生物反应器生产抗凝 血酶蛋白 整理ppt39 整理ppt40 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 工程疫苗和药物工程疫苗

17、和药物 许多药品的生产许多药品的生产 是从生物组织中提取是从生物组织中提取 的。受材料来源限制的。受材料来源限制 产量有限，其价格往产量有限，其价格往 往十分昂贵。往十分昂贵。 微生物生长迅速，容易控制，适于大规模微生物生长迅速，容易控制，适于大规模 工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基 因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物， 不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。 整理ppt41 胰岛素从猪、牛等动物的胰胰岛素从猪、牛等动物的胰 腺中提取，腺中提取，100K

18、g100Kg胰腺只能提取胰腺只能提取 4-5g4-5g的胰岛素，其产量之低和价的胰岛素，其产量之低和价 格之高可想而知。格之高可想而知。 将合成的胰岛将合成的胰岛 素基因导入大肠杆素基因导入大肠杆 菌，每菌，每2000L2000L培养液培养液 就能产生就能产生100g100g胰岛胰岛 素！使其价格降低素！使其价格降低 了了30%-50%!30%-50%! 整理ppt42 3 3、环境保护、环境保护基因工程做成的基因工程做成的“超级超级 细菌细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。能吞食和分解多种污染环境的物质。 通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培通常一种细菌只能分解石油中的一种烃

19、类，用基因工程培 育成功的育成功的“超级细菌超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有却能分解石油中的多种烃类化合物。有 的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDTDDT等毒害物质。等毒害物质。 整理ppt43 利用基因工程培育的利用基因工程培育的“指示生物指示生物”能十分灵敏地能十分灵敏地 反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡， 甚至还可以吸收和转化污染物甚至还可以吸收和转化污染物。 环境检测环境检测：用：用DNA探针检测水中病毒的含量探针检测水中病毒的含量 整理ppt44 4、其他、其他 基因诊断基

20、因诊断：如用：如用基因探针基因探针检测肝类病毒、检测肝类病毒、 诊断遗传病诊断遗传病 基因治疗：基因治疗：把健康的把健康的外源基因导入外源基因导入有基因有基因 缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。 整理ppt45 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 阅读阅读P105资料分析，讨论：资料分析，讨论： 你认为应该如何对待转基因生物和转基因你认为应该如何对待转基因生物和转基因 食品的安全性问题？食品的安全性问题？ 整理ppt46 转基因生物与食物安全转基因生物与食物安全 反对实质性等同。反对实质性等同。 担心滞后效应。担心滞后效应。

21、担心出现新的过敏原。担心出现新的过敏原。 担心营养成分改变。担心营养成分改变。 把动物蛋白转入农作把动物蛋白转入农作 物是否侵犯了素食者物是否侵犯了素食者 的权益？的权益？ 实质性等同是转基因实质性等同是转基因 农作物安全性评价的农作物安全性评价的 起点而非终点。起点而非终点。 多环节、严谨的安全多环节、严谨的安全 性评价，可以保证转性评价，可以保证转 基因食物的安全。基因食物的安全。 科学家审慎的态度。科学家审慎的态度。 没有转基因食物影响没有转基因食物影响 人体健康的实例。人体健康的实例。 举证排除法。举证排除法。 整理ppt47 转基因生物与环境安全转基因生物与环境安全 会破坏生态系统的

22、稳定性。会破坏生态系统的稳定性。 重组的微生物在降解某些重组的微生物在降解某些 化合物时所产生的中间产化合物时所产生的中间产 物，可能造成二次污染。物，可能造成二次污染。 重组重组DNA与微生物杂交可与微生物杂交可 能产生对人类有害的病原能产生对人类有害的病原 微生物。微生物。 转基因植物的花粉中含有转基因植物的花粉中含有 的毒蛋白通过食物链有可的毒蛋白通过食物链有可 能进入动物或人体。能进入动物或人体。 转入的是自然界已有的基转入的是自然界已有的基 因，不会破坏生态系统因，不会破坏生态系统 的稳定性。的稳定性。 可以减少农药用量。可以减少农药用量。 抗除草剂农作物使农田管抗除草剂农作物使农田管 理更容易。理更容易。 新闻报道不实，公众的过新闻报道不实，公众的过 分担忧。分担忧。 整理ppt48 整理ppt49 我国的行动 2001年年5月，国务院公布月，国务院公布农业转基因生物农业转基因生物 安全管理条例安全管理条例，对农业转基因生物的研，对农业转基因生物的研 究和试验、生产和加工、经营和进出口等究和试验、生产和加工、经营和进出口等 作了具体规定。作了具体规定。 趋利避害，不能因噎废食。趋利避害，不能因噎废食。 整理ppt50 练习题 例题例题1:请写出下面各项培育方法：请写出下面各项培育方法： （1）通过花药离体培养再用秋水仙素加倍得到烟草新品种的方法是）通过花药