基因工程及其应用课件(动画).ppt

1、基因工程及其应用,基因工程：即 。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，然后放到另一种生物的细胞里， 地改造生物的 。,原 理：,操作水平：,结 果：,一、基因工程,目的基因,基因重组,DNA分子水平,定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。,获得新性状,基因拼接技术或DNA重组技术,定向,遗传性状,二、基因操作的工具,1、基因工程的,指“ 限制性内切酶 ”,微生物,一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定切点切割,已发现的有200多种,这个特点说明了：,酶具有专一性,限制性内切酶（EcoR）作用过程,1、被同一种限制酶切断的几个DNA是否具

2、有相同的黏性末端？,思考:,2、限制酶的发现有什么意义？,形成的黏性末端不同,基因工程创立的标志,不同的限制酶呢？,具有。,指“DNA连接酶”,连接“梯子”断口的“扶手”而非“梯子”中间的“踏板”。,其作用与限制性内切酶相反，作用点相同,DNA连接酶的作用过程,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DNA分子。,A、 条 件：,1、能够在受体细胞中复制并稳定地保存,2、具有多个限制酶切点（每种限制酶切点最好只有一个），以便与外源基因连接,3、具有标记基因，便于进行筛选,B、常用 的运载体：,质粒、噬菌体和动、 植物病毒等,标记基因，便于进行检测。,其中质粒存在于许

3、多细菌和酵母菌等生物中,是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子.,C、它们的共同特点是：,都有侵染或进入受体细胞的能力,第一步：,三、基因工程基本步骤：,第二步：,获取目的基因,目的基因与运载体结合,方法：,1、直接分离：鸟枪法,2、人工合成：,注意：要保持基因的完整性,注意：要用同一种限制酶切取目的基因和运载体，并用DNA连接酶连接。,第三步：,第四步:,将目的基因导入受体细胞,目的基因的检测和表达,1、常用的受体细胞：,大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌、动植物细胞等,2、常用微生物作受体细胞的原因：,微生物增殖快、代谢快、目的产物多,3、若受体细胞为细菌应作何处理：,应用CaCl2处理

4、,一般检测：,标记基因是否表达,目的是：,增大细胞壁的通透性,？,思维拓展:,细菌和人是差异非常大的两种生物, 通过基因重组后,细菌能够合成人体的胰岛素，这说明了什么？,这可不是普通的细菌，它是嫁接了人胰岛素基因的工程菌，能大量合成人胰岛素。,人和细菌共用一套遗传密码,所有生物共用一套遗传密码,1、基因工程与作物育种,四、基因工程的成果及发展,抗虫转基因植物,抗虫的基因来自苏云金杆菌。苏云金杆菌形成的伴胞晶体是一种毒性很强的蛋白晶体，能使棉铃虫等鳞翅口害虫瘫痪致死。科学家将编码这个蛋白质的基因导入作物，使作物自身具有抵御虫害的能力。,抗虫害的玉米,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,获得高产、稳产和具有

5、优良品质的农作物和具有抗逆性的作物新品种。,生长快、肉质好的转基因鱼(中国),乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),2、基因工程与药物研制,我国生产的部分基因工程疫苗和药物,许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。,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。,胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。,将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素

6、！使其价格降低了30%-50%!,干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖蛋白。干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一种抗病毒的特效药。此外干扰素对治疗某些癌症和白血病也有一定疗效。 传统的干扰素生产方法是从人血液中的白细胞内提取，每300L血液只能提取出1mg干扰素。19801982年，科学家用基因工程方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素，是传统的生产量的12万倍。1987年上述干扰素大量投放市场。,基因工程药品 干扰素,治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射生长激素。而生长激素的获得很困难。以前，要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底部摘取垂体，并从中提取生长激素。 现可利用基因工程方法，将人

7、的生长激素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于6万具尸体的全部产量。,基因工程药品 生长激素,转基因抗乙肝西红柿(中国)，虽然不能治愈乙肝，但一年只吃几个抗乙肝西红柿，就完全能代替注射乙肝疫苗。抗乙肝西红柿属于转基因食品，就是将乙肝疫苗植入西红柿内，经过多代繁殖，使转入的基因稳定化。,用转基因的植物生产药物,基因治疗： 是指是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。 患半乳糖血症的患者，由于细胞内半乳糖苷转移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷转移酶，使过多的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等功能受损。 1971年，美国科学家在体外

8、做了试验，用带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换的方法治疗这种遗传病是可能的。,环境监测,3、基因工程与生态环境保护,环境污染治理,利用基因工程培育的“指示生物”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，甚至还可以吸收和转化污染物。,环境监测,基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。,通常一种假单孢杆菌只能分解石油中的一种烃类用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。,科学家还培育出能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质的细菌。,环境污染治理,转基因食品,

9、安全吗?!,五、转基因生物和转基因食品的安全性,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？ 目前，大多数专家认为，已经投入商品化生产的转基因番茄、玉米等农产品都是安全的。迄今为止尚无食用转基因生物产品引起任何严重问题的科学报道。 转基因抗虫棉、耐贮藏番茄、抗病毒甜椒及基因工程疫苗等已获得生产应用安全证书。,怪物 1,怪物 2,怪物 3,怪物 4,当人类拥有了只有大自然才拥有的改造生物、创造生物的能力时，我们是否感到很坦然呢？,绿色和平组织将转基因食品妖魔化,21世纪将是基因工程迅速发展并完善 的世纪，也是它产生巨大效益的世纪！ 基因工程将在医疗卫生、食品工业、农 牧业、环保等许多方面发挥重大的作用！,例、基因工程可以用于治疗动物及人的单基因遗传病，从基因治疗的概念分析，它治疗的遗传病主要是 （ ） A.伴性遗传病 B.常染色体遗传病 C.显性遗传病 D.隐性遗传病,科学家将携带抗虫基因的运载体导入二倍体棉花细胞中,经培养、筛选获得一株有抗虫特性基因的植株。经分析，该植株含有一