基因工程及其应用

关于基因工程及其应用能生产胰岛素的大肠杆菌第2页,共35页，2024年2月25日，星期天转基因超级小鼠第3页,共35页，2024年2月25日，星期天荧光小猪第4页,共35页，2024年2月25日，星期天导入人基因的小鼠(长出人的耳朵)——器官移植第5页,共35页，2024年2月25日，星期天荧光小鱼第6页,共35页，2024年2月25日，星期天个头特别大的转基因鲤鱼第7页,共35页，2024年2月25日，星期天日本生产的转基因方形西瓜第8页,共35页，2024年2月25日，星期天日本转基因蓝色玫瑰第9页,共35页，2024年2月25日，星期天未来会不会出现这样的香蕉？第10页,共35页，2024年2月25日，星期天标准概念——在生物体外，通过对DNA分子进行人工“切割”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的产物。基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗概念——按照人们的意愿，把一种生物的个别基因提取出来，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。一、基因工程的概念——分子水平改变生物第11页,共35页，2024年2月25日，星期天基因拼接技术或DNA重组技术生物体外基因DNA分子水平剪切拼接导入表达人类需要的产物一、基因工程的概念——分子水平改变生物第12页,共35页，2024年2月25日，星期天1.基因的“剪刀”—限制性核酸内切酶二、基因工程的“工具”CGATGCTA磷酸二酯键举例：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。DNA的结构第13页,共35页，2024年2月25日，星期天GAATTCCTTAAGGCTTAAAATTCGCCC

GGGGGGCCCCCCGGGGGGCCC中轴线黏性末端平末端EcoRⅠ在G与A之间切割SmaⅠ在G与C之间切割黏性末端和平末端第14页,共35页，2024年2月25日，星期天DNA分子的切割和连接GAATTCCTTAAGGCTTAAAATTCGGAATTCCTTAAGGCTTAAAATTCGGCTTAAAATTCGEcoRⅠ切此位点EcoRⅠ切此位点不同来源的DNA片段结合DNA双链断开，露出黏性末端DNA连接酶限制性核酸内切酶第15页,共35页，2024年2月25日，星期天DNA连接酶和DNA聚合酶的异同二、基因工程的“工具”2.基因的针线——DNA连接酶第16页,共35页，2024年2月25日，星期天3.“运输工具”——运载体运载体的作用：

运载体的种类：

一是将目的基因导入受体细胞中；二是利用它在宿主细胞内进行自主复制。质粒、噬菌体和动植物病毒。

二、基因工程的“工具”第17页,共35页，2024年2月25日，星期天重组质粒的构建…GAATTC…CTTAAGGAATTC…CTTAAG…酶切酶切质粒目的基因必须是同一种限制酶AATTTTAA第18页,共35页，2024年2月25日，星期天三、基因操作的基本步骤细菌取出质粒

用相同的限制酶切出黏性末端供体细胞取出DNA分子用限制酶切取目的基因

将目的基因插入质粒切口用DNA连接酶将目的基因与质粒相连将重组DNA分子导入受体细胞重组DNA分子增殖、表达检测目的基因产物基因工程的遗传学原理：基因重组

第19页,共35页，2024年2月25日，星期天基因工程的“四步曲”提取目的基因1目的基因与运载体结合2将目的基因导入受体细胞3目的基因的检测和表达4第20页,共35页，2024年2月25日，星期天基因工程过程示意图①从细胞中分离出DNA①②③④⑤⑥②限制酶截取DNA片断③分离大肠杆菌中的质粒④DNA重组⑤用重组质粒转化大肠杆菌⑥培养大肠杆菌克隆大量基因第21页,共35页，2024年2月25日，星期天1.基因工程与育种：

获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，栽培出具有各种抗逆性的作物新品种。（抗除草剂的玉米、大豆、转基因奶牛等）2.基因工程与药物研制：胰岛素、干扰素、和乙肝疫苗等。四、基因工程的应用第22页,共35页，2024年2月25日，星期天68%22%7%3%美国阿根廷加拿大中国2001年转基因作物种植面积最大的四个国家及其所占比例比例第23页,共35页，2024年2月25日，星期天转基因抗虫水稻(绿色植株)与对照(黄色枯萎植株)（一）植物基因工程——抗虫转基因植物第24页,共35页，2024年2月25日，星期天

基因工程培育抗虫棉的简要过程普通棉花(无抗虫特性)苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因与运载体DNA拼接导入棉花细胞(含抗虫基因)棉花植株(有抗虫特性)上述培育抗虫棉的关键步骤？第25页,共35页，2024年2月25日，星期天基因工程培育抗虫棉的关键步骤和工具抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来抗虫基因与运载体DNA连接抗虫基因导入受体(棉花)细胞基因的剪刀——限制性核酸内切酶基因的针线——DNA连接酶基因的运载工具——运载体剪切拼接导入表达和检测第26页,共35页，2024年2月25日，星期天抗病毒的转基因小麦抗病毒的转基因甜椒（一）植物基因工程——抗病转基因植物第27页,共35页，2024年2月25日，星期天（一）植物基因工程——抗逆转基因植物转鱼抗冻蛋白基因的番茄转基因抗除草剂玉米第28页,共35页，2024年2月25日，星期天（一）植物基因工程——改良植物的品质富含赖氨酸的转基因玉米第29页,共35页，2024年2月25日，星期天转生长激素基因鲤鱼（二）动物基因工程——提高动物生长速度第30页,共35页，2024年2月25日，星期天转有人α-抗胰蛋白酶基因的转基因羊（二）动物基因工程——生产药物第31页,共35页，2024年2月25日，星期天我国生产的部分基因工程药物（三）基因工程药物第32页,共35页，2024年2月25日，星期天以候云德院士(右)为首的研究人员，成功地研制出我国第一个基因工程药物——干扰素干