第六章第二节基因工程及其应用PPT讲稿.ppt
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1、第六章第二节基因工程及其应用第1页,共54页,编辑于2022年,星期三第第2 2节节 基因工程及其应用基因工程及其应用第2页,共54页,编辑于2022年,星期三从大肠杆菌说起从大肠杆菌说起质粒基因大肠杆菌能合成人的胰岛素吗大肠杆菌能合成人的胰岛素吗?能合成干扰素吗?能合成干扰素吗?第3页,共54页,编辑于2022年,星期三从大肠杆菌说起从大肠杆菌说起胰岛素胰岛素每每100kg 猪或牛的胰腺中提取猪或牛的胰腺中提取 45g胰岛素胰岛素 79年,利用大肠杆菌的年,利用大肠杆菌的DNA分子重组,分子重组,2000L培养液培养液 提取提取100g,相当于相当于2吨猪胰腺中提取的量吨猪胰腺中提取的量 第
2、4页,共54页,编辑于2022年,星期三从大肠杆菌说起从大肠杆菌说起干扰素:干扰素:一千克纯的干扰素价值可达一千克纯的干扰素价值可达440亿美元。亿美元。传统生产方法:传统生产方法:血液中提出白细胞,然后用病毒去感染它,这时会血液中提出白细胞,然后用病毒去感染它,这时会产生干扰素,产生干扰素,1个细胞最多生产个细胞最多生产1001000个干扰素分子个干扰素分子 基因工程:基因工程:改造的大肠杆菌发酵生产:一天内便可生产改造的大肠杆菌发酵生产:一天内便可生产20万个干扰素万个干扰素分子。分子。1KG培养物中可以得到培养物中可以得到2040mg干扰素干扰素第5页,共54页,编辑于2022年,星期三
3、一、基因工程一、基因工程分子水平改变生命分子水平改变生命 基因工程又叫做基因拼接技术或基因工程又叫做基因拼接技术或DNADNA重组技术。这种技术是在重组技术。这种技术是在生物体外,通地对生物体外,通地对DNADNA分子进行分子进行人工剪切和拼接人工剪切和拼接,对生物的基因进行,对生物的基因进行改造和重新组合,然后导入受体细胞内进行无性繁殖,使重组基因在改造和重新组合,然后导入受体细胞内进行无性繁殖,使重组基因在受体细胞内表达,产生人类所需要的基因产物。受体细胞内表达,产生人类所需要的基因产物。通俗地说,就是按照人们的意愿,把一种生物的通俗地说,就是按照人们的意愿,把一种生物的个别个别基因基因复
4、制出来,加以修饰改造,然后放到另一复制出来,加以修饰改造,然后放到另一种生物的细胞里,种生物的细胞里,定向地改造生物的遗传性状(目定向地改造生物的遗传性状(目的)的)。第6页,共54页,编辑于2022年,星期三基因的剪刀基因的剪刀限制性内切酶(简称限制酶)限制性内切酶(简称限制酶)(一)基因操作的工具(一)基因操作的工具 限制酶是在生物体限制酶是在生物体限制酶是在生物体限制酶是在生物体(主要是主要是微生物微生物)内的一种酶,能内的一种酶,能内的一种酶,能内的一种酶,能将外来的将外来的将外来的将外来的DNADNA切断切断切断切断,由于这种切割作用是在,由于这种切割作用是在,由于这种切割作用是在,
5、由于这种切割作用是在DNADNA分子内分子内分子内分子内部进行的,故名限制性内切酶。部进行的,故名限制性内切酶。部进行的,故名限制性内切酶。部进行的,故名限制性内切酶。特点:特点:特异性特异性。即即一种一种限制酶限制酶只能识别一种只能识别一种特定的特定的核苷酸序列核苷酸序列,并且能在并且能在并且能在并且能在特定的切点特定的切点上切割上切割上切割上切割DNADNA分子。分子。分子。分子。第7页,共54页,编辑于2022年,星期三基因的剪刀基因的剪刀限制性内切酶(简称限制酶)限制性内切酶(简称限制酶)大肠杆菌大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶的一种限制酶能识别能识别GAATTC序列序列,并在,并
6、在G和和A之间切开。之间切开。限制酶限制酶第8页,共54页,编辑于2022年,星期三基因的剪刀基因的剪刀限制性内切酶(简称限制酶)限制性内切酶(简称限制酶)限制酶限制酶限制酶限制酶第9页,共54页,编辑于2022年,星期三什么叫黏性末端?什么叫黏性末端?被限制酶切开的被限制酶切开的DNA两条单链的切口,两条单链的切口,带有几个带有几个伸出的核苷酸伸出的核苷酸,他们之间正好,他们之间正好互补配互补配对对,这样的切口叫,这样的切口叫黏性末端黏性末端。第10页,共54页,编辑于2022年,星期三基因的针线基因的针线DNA连接酶连接酶(二)基因操作的工具(二)基因操作的工具 DNADNA连接酶连接酶连
7、接酶连接酶可把黏性末端可把黏性末端之间的缝隙之间的缝隙“缝合缝合”起来,即把梯子两边扶手的断口连接起来,这起来,即把梯子两边扶手的断口连接起来,这样一个重组的样一个重组的DNA分子就形成了。分子就形成了。磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键第11页,共54页,编辑于2022年,星期三外源基因外源基因(如抗虫基因如抗虫基因)怎样才能导入受体细胞怎样才能导入受体细胞(如棉花细胞如棉花细胞)?(二)基因操作的工具(二)基因操作的工具导入过程需要运输工具导入过程需要运输工具运载体运载体。运载体的作用有哪些?运载体的作用有哪些?作用一作用一:作为运载工具,将外源基因:作为运载工具,将外源基因:作为运
8、载工具,将外源基因:作为运载工具,将外源基因(抗虫基因抗虫基因抗虫基因抗虫基因)转移转移到受到受到受到受体细胞体细胞体细胞体细胞(棉花细胞棉花细胞棉花细胞棉花细胞)中去。中去。中去。中去。作用二作用二作用二作用二:利用运载体在受体细胞:利用运载体在受体细胞:利用运载体在受体细胞:利用运载体在受体细胞(棉花细胞棉花细胞棉花细胞棉花细胞)内,内,内,内,对外源基对外源基因因(抗虫基因抗虫基因)进行进行大量复制大量复制。第12页,共54页,编辑于2022年,星期三基因的运载工具基因的运载工具运载体:运载体:常用的运载体主要有两类:常用的运载体主要有两类:1)细菌细胞质的)细菌细胞质的质粒质粒质粒质粒
9、 2 2)噬菌体噬菌体噬菌体噬菌体或某些或某些动植物病毒动植物病毒动植物病毒动植物病毒第13页,共54页,编辑于2022年,星期三质粒:质粒:质粒是染色体外能够进行质粒是染色体外能够进行质粒是染色体外能够进行质粒是染色体外能够进行自主复制自主复制自主复制自主复制的遗传单位,包括真核的遗传单位,包括真核的遗传单位,包括真核的遗传单位,包括真核生物的细胞器和细菌细胞中核区外的生物的细胞器和细菌细胞中核区外的生物的细胞器和细菌细胞中核区外的生物的细胞器和细菌细胞中核区外的DNADNA分子。现在习惯上用分子。现在习惯上用分子。现在习惯上用分子。现在习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中来专指细菌、
10、酵母菌和放线菌等生物中来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中核以外的核以外的核以外的核以外的DNADNA分子分子分子分子。质粒质粒质粒质粒是基因工程是基因工程是基因工程是基因工程最常用最常用最常用最常用的的的的运载体运载体运载体运载体。绝大多数细菌质粒都是绝大多数细菌质粒都是绝大多数细菌质粒都是绝大多数细菌质粒都是闭合环状闭合环状闭合环状闭合环状DNADNA分子分子分子分子。有的一个细菌。有的一个细菌。有的一个细菌。有的一个细菌中有一个,有的一个细菌中有多个。中有一个,有的一个细菌中有多个。中有一个,有的一个细菌中有多个。中有一个,有的一个细菌中有多个。第14页,
11、共54页,编辑于2022年,星期三大肠杆菌的质粒:大肠杆菌的质粒:最常用的质粒最常用的质粒最常用的质粒最常用的质粒是是是是大肠杆菌的大肠杆菌的大肠杆菌的大肠杆菌的质粒质粒质粒质粒,其中常含有,其中常含有,其中常含有,其中常含有抗药基因抗药基因抗药基因抗药基因,如四环素的标记基因。如四环素的标记基因。如四环素的标记基因。如四环素的标记基因。质粒的质粒的质粒的质粒的存在与否对宿主细胞生存存在与否对宿主细胞生存存在与否对宿主细胞生存存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用没有决定性作用没有决定性作用没有决定性作用,但,但,但,但复制只能在复制只能在复制只能在复制只能在宿主细胞内成宿主细胞内成宿主细胞内成
12、宿主细胞内成。第15页,共54页,编辑于2022年,星期三四个基本步骤:四个基本步骤:(三)基因操作的基本步骤(三)基因操作的基本步骤1 1)提取提取目的基因目的基因目的基因目的基因2)目的基因)目的基因与运载体结合与运载体结合3)将目的基因)将目的基因导入导入导入导入受体细胞受体细胞4 4)目的基因的)目的基因的)目的基因的)目的基因的检测检测检测检测和和表达表达表达表达第16页,共54页,编辑于2022年,星期三目的基因目的基因(三)基因操作的基本步骤(三)基因操作的基本步骤 目的基因是人们所目的基因是人们所需要转移需要转移需要转移需要转移或或改造改造的基因。的基因。如苏云金芽孢杆菌的如苏
13、云金芽孢杆菌的如苏云金芽孢杆菌的如苏云金芽孢杆菌的抗虫基因抗虫基因抗虫基因抗虫基因,还有植物的,还有植物的抗病抗病抗病抗病(抗病毒、抗细菌)基因(抗病毒、抗细菌)基因(抗病毒、抗细菌)基因(抗病毒、抗细菌)基因、种子、种子贮藏蛋白的基因贮藏蛋白的基因贮藏蛋白的基因贮藏蛋白的基因,以及,以及人的人的胰岛素基因胰岛素基因胰岛素基因胰岛素基因、干扰素基因干扰素基因干扰素基因干扰素基因等。等。直接分离基因直接分离基因人工合成基因人工合成基因目的基因的提取方法目的基因的提取方法第17页,共54页,编辑于2022年,星期三(三)基因操作的基本步骤(三)基因操作的基本步骤步骤二:目的基因与运载体重组步骤二:
14、目的基因与运载体重组 1 1)用一定的)用一定的)用一定的)用一定的限制酶切割质粒限制酶切割质粒限制酶切割质粒限制酶切割质粒,使其出现,使其出现,使其出现,使其出现一个一个一个一个切口切口切口切口,露出,露出,露出,露出黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端。2 2)用)用)用)用同一种同一种同一种同一种限制酶限制酶限制酶限制酶切断目的基因切断目的基因切断目的基因切断目的基因,使其产,使其产,使其产,使其产生生生生相同相同相同相同的的的的黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端。3 3)将切下的目的基因片段)将切下的目的基因片段)将切下的目的基因片段)将切下的目的基因片段插入质粒插入质粒插入质粒插入质粒的切
15、口的切口的切口的切口处,再加入适量处,再加入适量处,再加入适量处,再加入适量DNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶,形成了一个,形成了一个,形成了一个,形成了一个重组重组重组重组DNADNA分子分子分子分子(重组质粒)(重组质粒)(重组质粒)(重组质粒)目的基因与运载体的结合过程,实际目的基因与运载体的结合过程,实际目的基因与运载体的结合过程,实际目的基因与运载体的结合过程,实际上是不同来源的上是不同来源的上是不同来源的上是不同来源的基因重组的过程基因重组的过程基因重组的过程基因重组的过程。第18页,共54页,编辑于2022年,星期三(三)基因操作的基本步骤(三)基因操作的基本步骤常用的受体细胞
16、:常用的受体细胞:有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。母菌和动植物细胞等。将目的基因导入受体细胞的原理将目的基因导入受体细胞的原理借鉴借鉴细菌或病毒侵染细胞细菌或病毒侵染细胞的途径。的途径。步骤三:目的基因导入受体细胞步骤三:目的基因导入受体细胞第19页,共54页,编辑于2022年,星期三(三)基因操作的基本步骤(三)基因操作的基本步骤步骤四:目的基因的检测和表达步骤四:目的基因的检测和表达四环素四环素抗性基因抗性基因氨苄青霉氨苄青霉素抗性基因素抗性基因第20页,共54页,编辑于2022年,星期三 不能,受体细胞必须表现出特定的性状,才能
17、说不能,受体细胞必须表现出特定的性状,才能说明目的基因完成了明目的基因完成了表达表达。(三)基因操作的基本步骤(三)基因操作的基本步骤 受体细胞摄入受体细胞摄入受体细胞摄入受体细胞摄入DNADNA分子后就说明目的基因完成了表达吗分子后就说明目的基因完成了表达吗分子后就说明目的基因完成了表达吗分子后就说明目的基因完成了表达吗?若不能表达,要若不能表达,要对抗虫基因再进对抗虫基因再进行行修饰修饰。第21页,共54页,编辑于2022年,星期三二、基因工程的应用二、基因工程的应用运用基因工程技术,不但可以培养优质、高产、抗运用基因工程技术,不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种,还可以培
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