6.2基因工程及其应用课件

1、第1页，共36页。第2页，共36页。第3页，共36页。第4页，共36页。第5页，共36页。第6页，共36页。第7页，共36页。生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼。第8页，共36页。苏云金杆菌毒蛋白基因毒蛋白棉花细胞杀死害虫抗虫棉的培育第9页，共36页。一、基因工程的育种1、基因工程的概念：又叫做基因拼接技术或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，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。对象：环境：过程：水平：结果：生物体外基因DNA分子水平剪切拼接导入表达定向改造生物的性状或获得人们所需要的基因产物第10页，共36页。2、基因

2、工程的原理：基因工程是把一种生物的某种基因作为整体转移到另一种生物体的细胞内，基因仍然具有一定的独立性和完整性；基因的结构基本没有变化，只是位置发生了改变，所以属于基因重组。3、基因工程的优点：可以实现基因在不同种生物之间的转换，可以打破有性生殖的远缘杂交不亲和的生殖障碍，迅速培育出前所未有的新品种。第11页，共36页。二、基因工程的基本工具1、基因的“剪刀” 限制性核酸内切酶2、基因的“针线” DNA连接酶3、基因的“运输车” 运载体（准确切割DNA的工具。）（DNA片段的连接工具。）（转移基因的工具。）第12页，共36页。1、基因的“剪刀” 限制性核酸内切酶存在：主要存在微生物体内。特点：

3、一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。实例：EcoR限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。切割结果：一般产生2个带有黏性末端的DNA片段。作用：基因工程中重要的切割工具，能将外来的DNA切断，对自己的DNA无损害。第13页，共36页。1、基因的“剪刀” 限制性核酸内切酶特点：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。EcoR 限制酶EEscherichia大肠杆菌（属）cocoli大肠杆菌（种）RRY13R菌株（品系）首先发现在此类细菌中发现的顺序从大肠杆菌R菌株中分离出的第一种限制酶EcoR限制酶能够专

4、一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。第14页，共36页。第15页，共36页。 被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。黏性末端（可互补配对）第16页，共36页。思考：限制性核酸内切酶切割的是什么？限制酶切割的是DNA分子两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。AAGTTTTCCGAA第17页，共36页。限制酶切割DNA分子之后形成了什么？EcoR（在G与A之间切割）Sma（在G与C之间切割）黏性末端（在中轴线两侧切割DNA）平末端（在中轴线处切割DNA）中轴线第18页，共36页。思考：如果把两种生物的DNA用同一种限制酶来

5、切割，会怎么样？ 会产生相同（互补）的黏性末端，然后让两者的黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组DNA分子了。G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A G第19页，共36页。G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G双链断开双链断开不同来源的DNA片段结合第20页，共36页。第21页，共36页。2、基因的“针线” DNA连接酶思考：DNA连接酶连接的是什么？ 将双链DN

6、A分子片段“缝合”起来，恢复两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。从新形成磷酸二酯键第22页，共36页。AAAAGGTTTTCC作用对象：两个具有相同黏性末端的DNA片段。作用位置：脱氧核糖与磷酸之间的缺口。作用结果：连接磷酸和脱氧核糖形成磷酸二酯键，即形成重组DNA。第23页，共36页。3、基因的“运输车” 运载体作用：特点：a、将目的基因转移到宿主细胞中。b、利用它在宿主细胞内对目的基因进行自我复制。a、能在宿主细胞内复制并稳定保存，并对宿主细胞无害。b、具有多个限制酶单一切点，便于与多种外源基因连接。c、具有某些标记基因，便于目的基因的检测。第24页，共36页。常用运载体质粒：存在于许多细菌以

7、及酵母菌等生物的细胞中，是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子。也可以用噬菌体（细菌病毒）或动植物病毒。b.限制酶切割位点c.标记基因a.能复制并带着插入的目的基因一起复制。第25页，共36页。三、基因工程的操作步骤第一步：提取目的基因第二步：目的基因与运载体结合第四步：目的基因的检测和鉴定第三步：将目的基因导入受体细胞第26页，共36页。第27页，共36页。1、用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个切口，露出黏性末端。2、用同一种限制酶切断目的基因，使其产生相同的黏性末端。3、将切下的目的基因片段插入质粒的切口处，再加入适量DNA连接酶，形成了一个重组DNA分子。第28页，共36页

8、。四、基因工程的应用1、基因工程与作物育种培育高产、稳定和具有优良品质的农作物，如各种抗虫植物的培育。培育各种具有抗逆性的作物新品种。优点：降低生产成本，减少农药的使用对环境造成的污染，提高农作物对不良环境的适应能力。目的：把各种优良基因通过基因工程导入生物体内，从而改变生物的遗传特性，培育出新品种。第29页，共36页。3、基因工程与环境保护 实例：利用转基因细菌降解有毒有害的化合物，吸收环境中的重金属，分解泄漏的石油，处理工业废水等。2、基因工程与药物研制 把控制产生药物的基因通过基因工程转移到另一种生物（一般是微生物）体内，从而获得各种高质量、低成本的药物。如：胰岛素、干扰素，以及预防乙肝

9、的疫苗等。第30页，共36页。五、转基因生物和转基因食品的安全性1、转基因食品的优点：解决粮食短缺问题；减少农药使用，从而减少环境污染；节省生产成本，降低粮食售价；增加食物营养，提高 附加价值；增加食物种类，提升食物品质；促进生产效率，带动相关产业发展。第31页，共36页。五、转基因生物和转基因食品的安全性2、转基因食品的缺点：可能产生新毒素和新过敏原；可能产生抗除草剂的杂草；可能使疾病的散播跨越物种障碍；可能会损害农作物的生物多样性；可能会干扰生态系统的稳定性。第32页，共36页。六种常见育种方式的比较：方法原理方法实例优点无性繁殖有丝分裂嫁接、扦插、组织培养等仙人掌保持优良性状杂交育种基因重组杂交，自交，筛选，自交抗倒抗病小麦集中优良性状诱变育种基因突变物理法、化学法等青霉素高产菌株提高变异频率，出现新性状单倍体育种染色体变异花药离体培养法小麦新品种明显缩短育种年限，得到纯合体多倍体育种染色体变异秋水仙素处理使染色体加倍无籽西瓜、小黑麦器官比较大，营养成分含量高基因工程育种 DNA拼接不同的基因拼接在一起抗虫棉、转基因鱼目的性强，打破物种界限第33页，共36页。 1、基因工