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,*,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,*,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,*,*,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,*,基因工程的原理和技术,基因工程的原理和技术,1,一、基因工程的操作步骤：,目的基因的获取；,形成重组,DNA,分子；,重组,DNA,导入受体细胞；,筛选含有目的基因的受体细胞；,目的基因表达。,一、基因工程的操作步骤：,2,最新基因工程的原理和技术课件,3,最新基因工程的原理和技术课件,4,最新基因工程的原理和技术课件,5,最新基因工程的原理和技术课件,6,最新基因工程的原理和技术课件,7,最新基因工程的原理和技术课件,8,人工合成基因的方法,反转录法,根据已知的氨基酸序列合成,DNA,化学方法合成目的基因,人工合成基因的方法反转录法化学方法合成目的基因,9,蛋白质的氨基酸序列,mRNA,的核苷酸序列,结构基因的核苷酸序列,推测,推测,目的基因,化学合成,双链,DNA,(,即目的基因,),反转录,合成,目的基因的,mRNA,单链,DNA(cDNA),化学方法合成目的基因,通过化学合成的目的基因是否含有粘性末端？,蛋白质的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列推,10,大片段DNA,打成许多小片段,小片段DNA,目的基因,载入运载体,细菌,重组DNA分子,重组DNA分子,例如：从苏云金芽孢杆菌中提取抗虫蛋白的基因,如果运气不好，在打成小片段时，有可能把抗虫基因打断,基因组文库,大片段DNA打成许多小片段小片段DNA目的基因载入运载体细菌,11,如何从基因文库中获取目的基因?,大片段DNA,打成许多小片段,小片段DNA,目的基因,载入运载体,细菌,重组DNA分子,重组DNA分子,基因组文库,对基因组文库的所有细菌进行逐一筛查,找出有抗虫蛋白的菌落,该菌落所携带的基因片段就含有目的基因,例如：从苏云金芽孢杆菌中提取抗虫蛋白的基因,容易吗？,如何从基因文库中获取目的基因?大片段DNA打成许多小片段小片,12,2,、,形成重组DNA分子（构建基因表达载体),基因表达载体的组成,启动子,目的基因,终止子,复制起点,标记基因,通常用,同一种,限制酶切割目的基因和载体(质粒)，形成相同的粘性末端，再用DNA连接酶将二者连接,形成重组DNA分子（基因表达载体）。,2、形成重组DNA分子（构建基因表达载体)基因表达载体的组,13,3,、将重组,DNA,导入受体细胞,转化,常用的受体细胞：,有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。,将目的基因导入受体细胞的原理,借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。,3、将重组DNA导入受体细胞转化常用的受体细胞：有大肠,14,1.,将重组,DNA,导入植物细胞,农杆菌转化法,基因枪法,2.,将重组,DNA,导入动物细胞,显微注射技术,（最多、最有效）,3.,将重组,DNA,导入微生物细胞,Ca,2+,处理，,以增加细菌细胞壁的通透性。,1.将重组DNA导入植物细胞农杆菌转化法基因枪法2.将重组D,15,（,1,）将重组,DNA,导入植物细胞,农杆菌转化法,基因枪法,（1）将重组DNA导入植物细胞农杆菌转化法基因枪法,16,（,2,）将重组,DNA,导入动物细胞,显微注射技术,提纯基因表达载体,体外显微注射入受精卵,受精卵移植,（2）将重组DNA导入动物细胞显微注射技术提纯基因表达载体体,17,重组质粒,大肠杆菌的拟核,目的基因,氨苄青霉素抗性基因（标记基因）,将细菌用,CaCl,2,处理，使细胞处于感受态，可促进细胞吸收DNA分子,（,3,）,如果是导入微生物（如细菌）,重组质粒大肠杆菌的拟核目的基因氨苄青霉素抗性基因（标记基因）,18,感受态,：,细胞处于容易吸收外源性DNA的状态。,处于感受态的细胞称为,感受态细胞,.,CaCl,2,0,重组载体,感受态细胞,42,感受态：细胞处于容易吸收外源性DNA的状态。CaCl20,19,抗氨苄青霉素基因,点为目的基因与,质粒,A,的结合点,四环素抗性基因,目前把重组质粒导入细菌细胞时，效率还不高，导入完成后得到的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，有的导入的是普通质粒,A,，只有少数导入的是重组质粒。,抗氨苄青霉素基因点为目的基因与四环素抗性基因目前把重组质粒,20,4.,筛选含有目的基因的受体细胞,目的基因是否导入受体生物中需要有筛选标记：,如以质粒做为载体可进行抗性的检测,原理：质粒上有抗生素的抗性基因,方法：利用,选择培养基,筛选,4.筛选含有目的基因的受体细胞目的基因是否导入受体生物中需,21,思考：通常为什么要选用含有两个标记基因的运载体？,思考：通常为什么要选用含有两个标记基因的运载体？,22,没有质粒,含目的基因的质粒,正常质粒,没有质粒含目的基因的质粒正常质粒,23,没有质粒,含目的基因的质粒,正常质粒,没有质粒含目的基因的质粒正常质粒,24,检测转基因生物的染色体,DNA,上是否插入了目的基因（关键）,检测目的基因是否转录出了,mRNA,检测目的基因是否翻译成蛋白质（表达）,（,2,）常用的技术：,DNA,分子杂交技术,蛋白质分子（抗原抗体）间的杂交,5.,目的基因的表达,（,1,）内容：,检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因（关键）,25,（,2,）基因工程的,的原理及技术,分子水平：,DNA,分子杂交技术,核心,DNA,探针,目的基因的脱氧核苷酸（单链）序列片段,用荧光分子,或,放射性同位素标记,看能否形成杂合的双链区,（2）基因工程的的原理及技术分子水平：DNA分子杂交技术核心,26,检测,鉴定,检测转基因生物染色体的,DNA,上是否插入了目的基因,检测目的基因是否转录出了,mRNA,检测目的基因是否翻译成蛋白质,抗虫鉴定、抗病鉴定等,过程,:A.,首先取出转基因生物的基因组,DNA,B.,用含目的基因的,DNA,片段,(,单链,),用放射性同位素等作标记,以此做探针,C.,使探针和转基因生物的基因组杂交,若显示出杂交带,表明目的基因已插入染色体,DNA,中,方法,:,DNA,分子杂交,方法,:,分 子 杂 交,方法,:,抗原抗体杂交,过程,:,用上述探针和转基因生物的,mRNA,杂交,若出现杂,交带,表明目的基因转录出了,mRNA.,检测鉴定检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的,27,目的基因与质粒的连接,目的基因与质粒的连接,28,基因,DNA,文库的构建,将总,DNA,经过酶解，分离不同长短的,DNA,片段。包含的基因片段分别克隆在质粒或噬菌体载体上，感染细菌或体外包装到噬菌体颗粒上便构成了该生物的基因文库。,基因DNA文库的构建,29,基因探针：,基因探针就是一段与目的基因或,DNA,互补的,特异核苷酸序列。,它包括整个基因，或基因的一部分；可以是,DNA,本身，也可以是由之转录而来的,RNA,。,基因探针：基因探针就是一段与目的基因或DNA互补的特,30,DNA,分子杂交示意图,采用一定的技术手段，将两种生物的,DNA,分子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链。,DNA分子杂交示意图 采用一定的技术手段，将两种生物,31,基因探针（,DNA,探针）与目的基因杂交，有无杂交带,基因探针（DNA探针）与目的基因杂交，有无杂交带,32,传统的遗传育种方法有哪些？,传统的遗传育种方法能否解决不同种生物优良性状的重组问题？,基因工程技术如何解决不同种生物优良性状的重组问题？,基因工程的应用,传统的遗传育种方法有哪些？基因工程的应用,33,基因工程的应用,一、基因工程与作物育种,二、基因工程与疾病治疗,（）基因工程药物,（,2,）基因诊断,（,3,）基因治疗,三、,基因工程与环境保护,基因工程的应用一、基因工程与作物育种二、基因工程与疾病治疗（,34,基因工程的应用,一、基因工程与作物育种,1.,抗虫转基因植物,2.,抗病转基因植物,3.,其他抗逆转基因植物,（如抗盐、抗旱、抗除草剂植物等）,4.,利用转基因改良植物的品质,基因工程在农业上的应用：,1,）高产、稳产和具优良品质的品种,2,）抗逆性品种,基因工程在畜牧养殖业上的应用,:,基因工程的应用一、基因工程与作物育种1.抗虫转基因植物2.抗,35,基因工程与疾病治疗,基因工程药品的生产,在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素直接生物体的哪些结构中提取？,药品直接从生物的组织、细胞或血液中提取。,传统生产方法的缺点,由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。,可利用什么方法来解决上述问题？,利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。,基因工程与疾病治疗 基因工程药品的生产在传统的药品生产中，某,36,基因工程胰岛素,胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、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。,胰岛素分子结构,基因工程胰岛素胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从,37,基因工程胰岛素,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！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了,30%-50%!,胰岛素生产车间,基因工程胰岛素将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培,38,基因工程干扰素,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。,干扰素生产车间,干扰素分子结构,基因工程干扰素干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去从人,39,SCID,的基因工程治疗,重症联合免疫缺陷（,SCID,）患者缺乏正常的人体免疫功能，只要稍被细菌或者病毒感染，就会发病死亡。这个病的机理是细胞的一个常染色体上编码腺苷酸脱氨酶（简称,ADA,）的基因（,ada,）发生了突变。可以通过基因工程的方法治疗。,SCID,患者生存在无菌环境中,SCID的基因工程治疗重症联合免疫缺陷（SCID）患者缺乏正,40,基因治疗,SCID,的过程,基因治疗SCID的过程,41,基因工程与生态环境保护,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。,通常一种细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。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解,DDT,等毒害物质。,基因工程与生态环境保护基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解,42,结束语,谢谢大家聆听！,43,结束语谢谢大家聆听！43,