基因工程及其应用修改讲稿.ppt

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1、基因工程及其应用修改第一页，讲稿共三十七页哦问题探讨问题探讨讨论：讨论：讨论：讨论：1 1 1 1、把人胰岛素基因、把人胰岛素基因、把人胰岛素基因、把人胰岛素基因“嫁接嫁接嫁接嫁接”到大肠杆菌到大肠杆菌到大肠杆菌到大肠杆菌中去后与普通细菌有什么不同？中去后与普通细菌有什么不同？中去后与普通细菌有什么不同？中去后与普通细菌有什么不同？2 2 2 2、为什么能把人的基因、为什么能把人的基因、为什么能把人的基因、为什么能把人的基因“嫁接嫁接嫁接嫁接”到细菌上？到细菌上？到细菌上？到细菌上？大多数生物的遗传物质都是大多数生物的遗传物质都是DNA，且不同生物的，且不同生物的DNA分子基分子基本结构是相同

2、的，都遵循碱基互补配对原则本结构是相同的，都遵循碱基互补配对原则。所以不同的生物。所以不同的生物DNA可以嫁接。可以嫁接。地球上的所有生物共用一套遗传密码，所以一种生物的基因可以在地球上的所有生物共用一套遗传密码，所以一种生物的基因可以在另外一种生物体内得以表达。另外一种生物体内得以表达。3 3 3 3、怎样把人胰岛素基因、怎样把人胰岛素基因、怎样把人胰岛素基因、怎样把人胰岛素基因“嫁接嫁接嫁接嫁接”到大肠杆菌中去？到大肠杆菌中去？到大肠杆菌中去？到大肠杆菌中去？第二页，讲稿共三十七页哦原理：原理：操作水平操作水平：结果结果：基因重组基因重组DNA分子水平分子水平定向定向地改造生物的遗传性状，

3、获得人地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。类所需要的品种。基因工程：又叫做基因工程：又叫做基因拼接技术基因拼接技术或或DNA重组技术重组技术。通俗的说，就是按照人们的意愿，。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，改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向定向地改造生物的地改造生物的遗传性状遗传性状。第三页，讲稿共三十七页哦DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具准确切割准确切割DNA的工具（基因的工具（基因“剪刀剪刀”）限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶DNA片段的连接工具（基因片段的连接

4、工具（基因“针线针线”）DNA连接酶连接酶基因转移工具（基因基因转移工具（基因“运载体运载体”）质粒、噬菌体、动植物病毒质粒、噬菌体、动植物病毒基因的大小以纳米计算，要对它进行剪切、基因的大小以纳米计算，要对它进行剪切、拼接等操作，最少需要以下三种专门工具：拼接等操作，最少需要以下三种专门工具：第四页，讲稿共三十七页哦一、基因工程的原理一、基因工程的原理1、“基因剪刀基因剪刀”限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶(简称限制酶简称限制酶)C T T A AG A A T T C G一种一种限制酶只能识别限制酶只能识别一种一种特定的核苷酸序列，特定的核苷酸序列，并在并在特定特定的切点上切割的切点上切割

5、DNADNA分子。分子。例如例如:EcoRI:EcoRI限制酶，限制酶，专一专一识别识别GAATTCGAATTC序列，并在序列，并在G G和和A A之间将序列切开。之间将序列切开。第五页，讲稿共三十七页哦限制性内切酶（限制性内切酶（EcoREcoR）作用过程）作用过程点击播放点击播放第六页，讲稿共三十七页哦被同一种限制酶切断的几个被同一种限制酶切断的几个DNADNA是否具有相同的是否具有相同的黏性末端？黏性末端？要想获得某个目的基因必须要用限制酶需要切几刀要想获得某个目的基因必须要用限制酶需要切几刀？可产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性？可产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末端？末

6、端？要切两刀，产生四个黏性末端，两个。要切两刀，产生四个黏性末端，两个。是，会产生相同的黏性末端。是，会产生相同的黏性末端。被限制酶切开的被限制酶切开的被限制酶切开的被限制酶切开的DNADNA两条两条两条两条单链的切口单链的切口单链的切口单链的切口，带有几个，带有几个，带有几个，带有几个伸出伸出伸出伸出的核苷酸的核苷酸的核苷酸的核苷酸，他们之间正好，他们之间正好，他们之间正好，他们之间正好互补配对互补配对互补配对互补配对，这样的切口叫，这样的切口叫，这样的切口叫，这样的切口叫黏性末黏性末黏性末黏性末端端端端。第七页，讲稿共三十七页哦尝试写出下列序列受尝试写出下列序列受EcoRIEcoRI限制酶

7、作用后的黏性限制酶作用后的黏性末端末端DNADNA被限制酶切断后有两个反向互补的被限制酶切断后有两个反向互补的“黏性黏性末端末端”。被同一种限制酶切断的几个。被同一种限制酶切断的几个DNADNA具有具有相同相同的黏性末端，碱基能够通过互补进行配对。的黏性末端，碱基能够通过互补进行配对。CTTCATGGAAGTACTTAAGGGATT AATTCCCTAA ACGTGCTTAAAATTCCCATT GGGTAA GGCATCTTAAAATTCCGTAG GGCATCTTAAAATTCCGTAG 目的基因目的基因第八页，讲稿共三十七页哦DNA连接酶的作用过程连接酶的作用过程点击播放点击播放第九页，

8、讲稿共三十七页哦一、基因工程的原理一、基因工程的原理2、“基因针线基因针线”DNA连接酶连接酶连接酶的作用：将脱氧核糖和磷酸交替连接的连接酶的作用：将脱氧核糖和磷酸交替连接的DNADNA骨架的缺口骨架的缺口“缝合缝合”。CTTCATGGAAGTACTTAAGGGATT AATTCCCTAA GGCATCTTAAAATTCCGTAG 连连接接酶酶连接的部位：连接的部位：生成磷酸二酯键生成磷酸二酯键第十页，讲稿共三十七页哦AATTGCCTTAAG连接磷酸二酯键连接磷酸二酯键第十一页，讲稿共三十七页哦不同点：不同点：DNADNA连接酶连接酶：将：将DNA片段间片段间互补配对的互补配对的两个黏性末两个

9、黏性末端端连接起来，使之成为一个完整的连接起来，使之成为一个完整的DNADNA分子。分子。DNA聚合酶和聚合酶和DNA连接酶有何异同点？连接酶有何异同点？DNADNA聚合酶聚合酶：以一条以一条DNADNA为模板，将一个一个为模板，将一个一个核苷酸核苷酸连接起来连接起来相同点：相同点：都是通过形成都是通过形成磷酸二酯键磷酸二酯键连接起来连接起来思考：如何将重组思考：如何将重组DNADNA分子送入受体细胞呢？分子送入受体细胞呢？第十二页，讲稿共三十七页哦一、基因工程的原理一、基因工程的原理3、基因的运载体基因的运载体科学家发现科学家发现大肠杆菌大肠杆菌、枯草杆菌枯草杆菌、酵母菌酵母菌等的等的质粒质

10、粒能同能同时满足以上三个要求。时满足以上三个要求。运载体必须同时满足三个要求：运载体必须同时满足三个要求：能在宿主细胞内能在宿主细胞内复制复制并稳定的并稳定的保存保存。具有多个具有多个限制酶切点限制酶切点。具有某些具有某些标记基因标记基因，便于筛选。，便于筛选。如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。种类：质粒、噬菌体、动植物病毒种类：质粒、噬菌体、动植物病毒第十三页，讲稿共三十七页哦基因的运输工具基因的运输工具质粒质粒能复制并带着插入能复制并带着插入

11、的目的基因一起复的目的基因一起复制制有限制酶切割位有限制酶切割位点点有标记基因有标记基因的存在的存在第十四页，讲稿共三十七页哦最常用的运载体最常用的运载体质粒质粒分布：存在于许多分布：存在于许多分布：存在于许多分布：存在于许多细菌细菌细菌细菌以及以及以及以及酵母菌酵母菌酵母菌酵母菌等生物中。等生物中。等生物中。等生物中。最常用的质粒是最常用的质粒是最常用的质粒是最常用的质粒是大肠杆菌的质粒大肠杆菌的质粒大肠杆菌的质粒大肠杆菌的质粒。本质：细胞染色体本质：细胞染色体本质：细胞染色体本质：细胞染色体(或拟核或拟核或拟核或拟核)外外外外能自主复制能自主复制能自主复制能自主复制的小型的小型的小型的小型

12、环状环状环状环状DNADNADNADNA分子。分子。分子。分子。质粒的存在与否对宿主质粒的存在与否对宿主细胞生存细胞生存没有决定性作用没有决定性作用，但复制只能在宿主细胞但复制只能在宿主细胞内完成。内完成。第十五页，讲稿共三十七页哦5 5、基因工程的操作步骤：、基因工程的操作步骤：从细菌中取出从细菌中取出质粒质粒从细胞中取出从细胞中取出DNADNA用用同种限制酶同种限制酶切断两个切断两个DNADNA具有相同的黏性末端具有相同的黏性末端提取目的基因（如人提取目的基因（如人的胰岛素基因）的胰岛素基因）用用连接酶连接酶将目的基因与质粒连接将目的基因与质粒连接 （形成重组（形成重组DNADNA分子）分

13、子）目的基因与运载体目的基因与运载体结合结合将目的基因将目的基因导入受体细胞导入受体细胞（如大肠（如大肠杆菌）杆菌）利用质粒中具有某些特性的基因进利用质粒中具有某些特性的基因进行检测并判断目的基因行检测并判断目的基因是否表达是否表达将目的基因导入受将目的基因导入受体细胞体细胞目的基因的检测目的基因的检测与鉴定与鉴定第十六页，讲稿共三十七页哦第十七页，讲稿共三十七页哦基因工程基因工程别名别名操作环境操作环境操作对象操作对象操作水平操作水平基本工具基本工具基本过程基本过程结果结果实质实质基因拼接技术或基因拼接技术或DNADNA重组技术重组技术生物体外生物体外基因基因DNADNA分子水平分子水平人类

14、需要的基因产物人类需要的基因产物提取提取拼接拼接导入导入检测和鉴定检测和鉴定基因重组基因重组限制酶、限制酶、DNADNA连接酶、运载体连接酶、运载体第十八页，讲稿共三十七页哦1.1.下列关于基因工程的叙述中下列关于基因工程的叙述中,正确的是正确的是:A.A.限制酶只用于提取目的基因限制酶只用于提取目的基因B.B.细菌体内的环状细菌体内的环状DNADNA均可作运载体均可作运载体C.DNAC.DNA连接酶可用于目的基因和运载体的连接连接酶可用于目的基因和运载体的连接D.D.重组重组DNADNA分子一旦进入受体细胞分子一旦进入受体细胞,基因工程则完成基因工程则完成.2.2.以下说法正确的是以下说法正

15、确的是:A.A.目的基因是指重组目的基因是指重组DNA DNA B.B.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C.DNAC.DNA重组所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体重组所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体D.D.只要受体细胞中含有目的基因，目的基因就一定能够成功只要受体细胞中含有目的基因，目的基因就一定能够成功表达表达 第十九页，讲稿共三十七页哦二、基因工程的应用二、基因工程的应用1 1、基因工程与作物育种、基因工程与作物育种（1 1）获得高产、稳产和具有优良品质的农作物）获得高产、稳产和具有优良品质的农作物 将富含将富含赖氨酸赖氨酸的蛋的蛋白质编码

16、基因转入玉白质编码基因转入玉米米,获得转基因玉米。获得转基因玉米。将控制番茄果实将控制番茄果实成熟的基因导入番茄成熟的基因导入番茄,获得转基因获得转基因耐贮存耐贮存番番茄茄,是世界上进入市场是世界上进入市场的第一种转基因植物。的第一种转基因植物。转入转入金鱼草金鱼草基因基因的紫番茄富含花青素的紫番茄富含花青素 ，可明显减缓，可明显减缓结肠癌结肠癌细胞生长，同时具抵细胞生长，同时具抵抗抗心血管疾病心血管疾病的功效。的功效。第二十页，讲稿共三十七页哦（2 2）培育出具有各种抗逆性的作物新品种）培育出具有各种抗逆性的作物新品种二、基因工程的应用二、基因工程的应用1 1、基因工程与作物育种、基因工程与

17、作物育种苏云金杆菌苏云金杆菌抗虫基因抗虫基因普通棉花普通棉花抗虫棉抗虫棉提取提取导入导入培育培育抗虫抗虫棉的棉的培育培育过过程程 已问世的转基因抗虫植已问世的转基因抗虫植物主要有水稻、棉、玉米、物主要有水稻、棉、玉米、马铃薯、番茄、大豆、蚕豆、马铃薯、番茄、大豆、蚕豆、烟草、苹果、核桃、菊花、烟草、苹果、核桃、菊花、白花三叶草等。白花三叶草等。第二十一页，讲稿共三十七页哦（2 2）培育出具有各种抗逆性的作物新品种）培育出具有各种抗逆性的作物新品种二、基因工程的应用二、基因工程的应用1 1、基因工程与作物育种、基因工程与作物育种抗病毒转基因甜椒抗病毒转基因甜椒转基因转基因抗除草抗除草剂玉米剂玉米

18、第二十二页，讲稿共三十七页哦（1 1）培育出具有优良品质的动物）培育出具有优良品质的动物二、基因工程的应用二、基因工程的应用2 2、基因工程与畜牧养殖、基因工程与畜牧养殖转生长激素基因鲤鱼转生长激素基因鲤鱼（9个月后比对照个体重个月后比对照个体重1.5kg)超级绵羊超级绵羊（生长速率提高（生长速率提高30%，体型增大，体型增大50%）第二十三页，讲稿共三十七页哦（2 2）利用转基因动物生产药物）利用转基因动物生产药物乳汁中分泌人凝血因子乳汁中分泌人凝血因子IXIX的转基因山羊的转基因山羊 科学家将药用蛋白基因导入科学家将药用蛋白基因导入哺乳动物的受精卵，使其发育成哺乳动物的受精卵，使其发育成转

19、基因动物，转基因动物进入泌转基因动物，转基因动物进入泌乳期后，通过分泌的乳汁来生产乳期后，通过分泌的乳汁来生产所需的药品。所需的药品。中国农业大学获得的中国农业大学获得的转基因克隆奶牛转基因克隆奶牛二、基因工程的应用二、基因工程的应用2 2、基因工程与畜牧养殖、基因工程与畜牧养殖第二十四页，讲稿共三十七页哦二、基因工程的应用二、基因工程的应用3 3、基因工程与药物研制、基因工程与药物研制许多药品的生产是从生物组织、细胞或血液中提取的。许多药品的生产是从生物组织、细胞或血液中提取的。受材料来源限制产量有限，价格十分昂贵。受材料来源限制产量有限，价格十分昂贵。微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工

20、业化生产。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，产生相应的药物，高效率高效率地生产出各种高质量、低成本的药地生产出各种高质量、低成本的药品，如品，如胰岛素胰岛素、干扰素干扰素等。等。用基因工程方法生产的药物还有白细胞介素、溶血用基因工程方法生产的药物还有白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子以及某些疫苗等。栓剂、凝血因子以及某些疫苗等。第二十五页，讲稿共三十七页哦基因工程方法生产蛋白质药物的优势非常明显。基因工程方法生产蛋白质药物的优势非常明显。第二十六页，讲稿共三十七

21、页哦二、基因工程的应用二、基因工程的应用4 4、基因工程与环境、基因工程与环境 基因工程做成的基因工程做成的DNADNA探针探针能够十分灵敏地检测环能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。如检测饮用水中病毒的含境中的病毒、细菌等污染。如检测饮用水中病毒的含量量 。美国科学家用基因工程做成的美国科学家用基因工程做成的“超级细菌超级细菌”能能同时快速分解石油中的四种烃类同时快速分解石油中的四种烃类 ，用于清除被石，用于清除被石油污染的海域。油污染的海域。用基因工程培养出用基因工程培养出“吞噬吞噬”汞汞和降解土壤中和降解土壤中DDTDDT的的细菌细菌，以及能够净化，以及能够净化镉镉污染的污染的植

22、物植物。（1 1）用于环境检测）用于环境检测（2 2）用于净化污染的环境）用于净化污染的环境第二十七页，讲稿共三十七页哦能发荧光的转基因鱼能发荧光的转基因鱼三、转基因生物和转基因食品的安全性三、转基因生物和转基因食品的安全性转入萤火虫荧光酶基因的转基转入萤火虫荧光酶基因的转基因烟草苗因烟草苗转基因玫瑰转基因玫瑰第二十八页，讲稿共三十七页哦 这些生物令我们很好奇，但是现实生活的这些生物令我们很好奇，但是现实生活的应用更令我们关心应用更令我们关心!三、转基因生物和转基因食品的安全性三、转基因生物和转基因食品的安全性未来生物未来生物第二十九页，讲稿共三十七页哦转基因草莓转基因草莓 有玫瑰花和柠檬的香

23、味有玫瑰花和柠檬的香味转基因西红柿转基因西红柿“金大米金大米”第三十页，讲稿共三十七页哦改变传统的育种方式缩短育种时间。培育改变传统的育种方式缩短育种时间。培育出高产优质、抗病虫害、抗旱、抗盐碱，抗除出高产优质、抗病虫害、抗旱、抗盐碱，抗除草剂等特性的作物新品种。草剂等特性的作物新品种。克服异源、远源克服异源、远源杂交障碍杂交障碍。如可以把动物。如可以把动物的基因，甚至人的基因组合到植物里去。的基因，甚至人的基因组合到植物里去。生产有利于健康和抗病的食品。生产有利于健康和抗病的食品。培育出符合人们意愿的动物新品种。培育出符合人们意愿的动物新品种。三、转基因生物和转基因食品的安全性三、转基因生物

24、和转基因食品的安全性转基因生物有利的一面转基因生物有利的一面:第三十一页，讲稿共三十七页哦有些转基因食物含的一些物质，可能会影响有些转基因食物含的一些物质，可能会影响人体健人体健康康。大量的转基因生物进入自然界后很可能会与野生物大量的转基因生物进入自然界后很可能会与野生物种进行杂交，产生一些超级生物，从而造成种进行杂交，产生一些超级生物，从而造成基因污染基因污染。如有些作物插入抗虫基因，杀死环境中有益的生物。如有些作物插入抗虫基因，杀死环境中有益的生物。三、转基因生物和转基因食品的安全性三、转基因生物和转基因食品的安全性基因工程的弊端：基因工程的弊端：第三十二页，讲稿共三十七页哦基因工程基因工

25、程原理原理概念：概念：又叫做又叫做基因拼接技术基因拼接技术或或DNADNA重组技术重组技术。通俗。通俗地说，就是按照人们的意愿，把地说，就是按照人们的意愿，把一种生物一种生物的某种的某种基因基因提取出来，加以提取出来，加以修饰改造修饰改造，然后，然后放到放到另一种生物另一种生物的细胞里，定向地的细胞里，定向地改造生物改造生物的遗传性状。的遗传性状。基因基因“剪刀剪刀”限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶基因基因“针线针线”DNA连接酶连接酶基因的运载体基因的运载体质粒质粒、噬菌体噬菌体、动植物病毒动植物病毒基基本本工工具具操操作作步步骤骤提取目的基因提取目的基因目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定第三十三页，讲稿共三十七页哦第三十四页，讲稿共三十七页哦