单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,基因工程及其应用,基因工程及其应用,1,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,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。,基因拼接技术或,DNA,重组技术,定向,遗传性状,基因工程：即,2,培育转基因大肠杆菌的简要过程：,你认为上述培育转基因大肠杆菌的关键步骤有哪些？,普通大肠杆菌,(,不能分泌胰岛素,),人体组织细胞,提取,胰岛素基因,与运载体,DNA,拼接,导入,大肠杆菌,(,含,胰岛素基因,),转基因大肠杆菌,(,能分泌胰岛素,),实例展示,培育转基因大肠杆菌的简要过程：你认为上述培育转基因大肠杆菌的,3,培育转基因大肠杆菌的关键步骤：,1.ONE,胰岛素基因从人体细胞内提取出来,2.TWO,胰岛素基因与运载体,DNA,连接,3.THREE,胰岛素基因导入受体,(,大肠杆菌,),细胞,基因的“剪刀”,基因的“针线”,基因的运载体,培育转基因大肠杆菌的关键步骤：1.ONE胰岛素基因从人体细胞,4,1,、基因的“剪刀”,限制性核酸内切酶,专一性：,识别,特定核苷酸序列,，在,特定的切点,切,DNA,，,具,特异性,。,作用于,：磷酸二酯键,，,结果：产生,两个黏性末端,。,二、基因操作的工具,1、基因的“剪刀”限制性核酸内切酶 二、基因操作的,5,CTTCATG AATTCCCTAA,GAAGTACTTAA GGGATT,GGCATCTTAA,AATTCCGTAG,练习使用,EcoRI,剪切目的基因,CTTCATG AATTCCCTAA,GAAGTACTTAA GGGATT,GGCATCTTAA,AATTCCGTAG,目的基因,黏性末端,CTTCATG,6,2.,分子针线,DNA,连接酶,(,DNA linking-enzyme),积极思考,DNA,连接酶连接的是两个脱氧核苷酸,(deoxyribonucleotide),分子的什么部位？,基因操作,(,gene engineering,),的工具,2.分子针线DNA连接酶(DNA linking-enz,7,（,2006.,台州质检）下列是由限制酶切割形成的,DNA,片段，能用相应,DNA,连接酶将它们恢复连接的组合是,CTGCA,G,G,CTTAA,G,ACGTC,AATTC,G,A.,；,B.,；,C.,；,D.,以上都不对,A,（2006.台州质检）下列是由限制酶切割形成的DNA片段，能,8,使用,DNA,连接酶制作重组,DNA,分子,甲片段,CTTCATG AATTCCCTAA,GAAGTACTTAA GGGATT,乙片段,GGCATCTTAA,AATTCCGTAG,重组,DNA,分子,Recombinant DNA,GGCATCTTAA,AATTCCGTAG,使用DNA连接酶制作重组DNA分子甲片段CTTCATG,9,DNA,连接酶的作用是：,A.,子链和母链之间形成氢键,B.,黏性末端之间形成氢键,C.,两个,DNA,末端间的缝隙连接,D.A,、,B,、,C,都对,C,DNA连接酶的作用是：A.子链和母链之间形成氢键B.黏性末,10,3,、基因的运载体,（,2,）,条,件,能够,在宿主细胞中,复制,并,稳定地,保存,具有,多个限制酶切点，以便与,外源基因,连接,具有,标记基因,，便于进行筛选,如,抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。,、,（,3,）常用,的运载体：,质粒、噬菌体和动、植物病毒等,（,1,）运载体的概念,3、基因的运载体（2）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存具,11,标记基因，便于进行检测。,其中,质粒,存在于许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,.,（,4,）它们的共同特点是,都有侵染或进入宿主细胞的能力,标记基因，便于进行检测。其中质粒存在于许多细,12,从细胞中分离出,DNA,从大肠杆菌中提取质粒,限制 酶,提取目的基因,限制酶,目的基因与运载体结合,DNA,连 接酶,目的基因导入受体细胞,目的基因的表达与检测,三、基因工程操作的基本步骤,从细胞中分离出DNA从大肠杆菌中提取质粒限制 酶提取目的基,13,第一步：,获取目的基因,三、基因工程基本步骤,1,、直接分离基因,鸟枪法,该法最大的缺点是,带有很大的盲目性，工作量大，成功率低。,且不能将真核生物的基因转移到原核生物中去。,第一步：获取目的基因三、基因工程基本步骤1、直接分离基因,14,有两种方法：,逆转录法,：以信使,RNA,为模板，在逆转录酶的作用下利用脱氧核苷酸合成,DNA(,基因,),。,化学合成法,：根据蛋白质的氨基酸顺序推算出信使,RNA,核糖核苷酸顺序，再据此推算出基因,DNA,的脱氧核苷酸顺序。用游离脱氧核苷酸直接合成相应的基因。,人工合成基因法,有两种方法：逆转录法：以信使RNA为模板，在逆,15,第二步：,目的基因与运载体结合,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。,第二步：目的基因与运载体结合注意：要用同一种限制酶切取目的基,16,标记基因，便于进行检测。,某细菌质粒上的标记基因如右图所示，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转移成功。,Sma会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因,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。,这是因为基因水平上，人和细菌的遗传机制一致：,(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_ 。,结果：产生两个黏性末端。,使其价格降低了30%-50%!,CTTCATG AATTCCCTAA,鉴别和筛选含有目的基因的细胞,转基因耐贮藏番茄（左）和普通番茄（右）,基因工程的正确操作步骤是（）使目的基因与运载体结合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提取目的基因,将目的基因导入受体细胞,GAAGTACTTAA GGGATT,(5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入_酶。,化学合成法：根据蛋白质的氨基酸顺序推算出信使RNA核糖核苷酸顺序，再据此推算出基因DNA的脱氧核苷酸顺序。,某细菌质粒上的标记基因如右图所示，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转移成功。,(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_ 。,外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上生长情况也不同，右图示外源基因在质粒中可插入的位置有a、b、c点。,在含四环素培养基上生长情况,基因的针线：,DNA,连接酶,G,A A,T T,C,C,T T,A A,G,G,A A,T T,C,C,T T,A A,G,G,C,T T,A A,A A,T T,C,G,G,C,T T,A A,A A,T T,C,G,G,C,T T,A A,A A,T T,C,G,用同种限制酶切割,标记基因，便于进行检测。基因的针线：DNA连接酶G A,17,第三步：,将目的基因导入受体细胞,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,第三步：将目的基因导入受体细胞1、常用的受体细胞：大肠杆菌、,18,(1),检测的意义：鉴别目的基因是否真正导入受体细胞。,(2),检测方法：大肠杆菌质粒具有抗青霉素基因（标记基因），只要检测受体细胞具有抗青霉素的能力，就说明导入了目的基因。,(3),目的基因的表达：受体细胞表现出特定性状，说明目的基因导入和完成表达过程。,目的基因的检测和表达,第四步,:,(1)检测的意义：鉴别目的基因是否真正导入受体细胞。目的,19,要使目的基因与对应的运载体重组，所需的两种酶是,(),限制酶连接酶解旋酶还原酶,2.,基因工程的正确操作步骤是（）使目的基因与运载体结合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提取目的基因,积极思维,:,要使目的基因与对应的运载体重组，所需的两种酶是()积极思,20,四、基因工程的应用,1,、基因工程与作物育种,四、基因工程的应用1、基因工程与作物育种,21,苏云金杆菌,苏云金杆菌,22,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,转鱼抗寒基因的番茄,转基因耐贮藏番茄（左）和普通番茄（右）,不会引起过敏的转基因大豆,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基因的番茄转基因耐贮藏番茄（,23,基因工程及其应用公开课课件,24,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,),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,25,中国农业大学获得的转基因克隆奶牛,导入人基因具特殊用途的猪和小鼠,中国农业大学获得的转基因克隆奶牛导入人基因具特殊用途的猪和小,26,Sma会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因,(1)一个图1所示的质粒分子经Sma切割前后，分别含有_个游离的磷酸基团。,G,基因的针线：DNA连接酶,专一性：识别特定核苷酸序列，在特定的切点切DNA，具特异性。,_ 。,转基因耐贮藏番茄（左）和普通番茄（右）,CTTCATG AATTCCCTAA,C T T A A G,_ 。,2、基因工程与药物研制,1、直接分离基因鸟枪法,人与细菌是差异非常大的两种生物，为什么通过基因重组后，细菌能够合成人体的某些蛋白质呢？,专一性：识别特定核苷酸序列，在特定的切点切DNA，具特异性。,(1)一个图1所示的质粒分子经Sma切割前后，分别含有_个游离的磷酸基团。,结果：产生两个黏性末端。,将目的基因导入受体细胞,Recombinant DNA,基因工程：即 。,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。,Sma会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因2、基因,27,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！使其价格降低了,30%-50%!,胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取,28,干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去从人血中提取，,300L,血才提取,1mg,！其“珍贵”程度自不用多说。,人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程实现工业化生产，均为解除人类的病苦，提高人类的健康水平发挥了重大的作用。,人造血液及其生产,干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去从人血中提取，,29,乙肝疫苗,我国生产的部分基因工程药物和疫苗,我国生产的部分胰岛素产品,乙肝疫苗我国生产的部分基因工程药物和疫苗我国生产的部分胰岛素,30,拓展题：,1.,人与细菌是差异非常大的两种生物，为什么通过基因重组后，细菌能够合成人体的某些蛋白质呢？,这是因为基因水平上，人和细菌的遗传机制一致：,1.,遗传物质都是,DNA,2.,共同使用一套密码子,3.,都遵循中心法则,拓展题：这是因为基因水平上，人和细菌的遗传机制一致：,31,四、,基因工程,的应用,1,、基因工程与作物育种,2,、基因工程与药物研制,3,、环境保护：,实例：,抗虫植物、耐盐碱棉花、转基因奶,牛、超级绵羊等。,培养抗虫植物的意义：,成本低、污染少,胰岛素、干扰素、白细胞介素等,净化石油的超级细菌,四、基因工程的应用1、基因工程与作物育种实例：,32,从细胞中分离出,DNA,从大肠杆菌中提取质粒,限制 酶,提取目的基因,限制酶,目的基因与运载体结合,DNA,连 接酶,