高二生物选修 基因工程 .pptx

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1、识别双链识别双链识别双链识别双链DNADNA分子的某种分子的某种分子的某种分子的某种特定的核苷酸特定的核苷酸特定的核苷酸特定的核苷酸序列序列序列序列，并且使每一条链中，并且使每一条链中，并且使每一条链中，并且使每一条链中特定部位特定部位特定部位特定部位的两的两的两的两个核苷酸之间的个核苷酸之间的个核苷酸之间的个核苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键断开。断开。断开。断开。主要是从主要是从主要是从主要是从原核生物中分离纯化出来原核生物中分离纯化出来原核生物中分离纯化出来原核生物中分离纯化出来的一的一的一的一种酶。能将外来的种酶。能将外来的种酶。能将外来的种酶。能将外来的DNADNA

2、切断切断切断切断，由于这种，由于这种，由于这种，由于这种切割作用是在切割作用是在切割作用是在切割作用是在DNADNA分子内部进行的，故分子内部进行的，故分子内部进行的，故分子内部进行的，故名限制性内切酶。名限制性内切酶。名限制性内切酶。名限制性内切酶。4000种。种。1、来源：、来源：2、种类：、种类：3、作用：、作用：4、结果：、结果：形成两种末端形成两种末端形成两种末端形成两种末端一、一、“分子手术刀分子手术刀”限制性核酸内切限制性核酸内切酶酶粘性末端粘性末端平末端平末端第第1页页/共共88页页二、二、“分子缝合针分子缝合针”DNA连接酶连接酶1、种类：、种类：2、作用部位：、作用部位：两

3、类两类EcoliDNA连接酶连接酶T4DNA连接酶连接酶 磷酸二酯键磷酸二酯键 DNA连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，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。分子就形成了。第第2页页/共共88页页“分子缝合针分子缝合针”DNA连接酶连接酶1、作用：恢复被限制性内切酶切开了的两个、作用：恢复被限制性内切酶切开了的两个 的两个核苷酸之间的磷酸二酯键的两个核苷酸之间的磷酸二酯键2、分类：从大肠杆菌中分离得到、分类：从大肠杆菌中分离得到 从从T4噬菌体分离得到噬菌体分离得到3、区别：

4、、区别：E.coli连接黏性末端连接黏性末端 T4既能连接黏性末端，又可以连接既能连接黏性末端，又可以连接 平末端（效率低）平末端（效率低）第第3页页/共共88页页“分子运输车分子运输车”基因进入细胞的载体基因进入细胞的载体1、常用载体：质粒、常用载体：质粒、噬菌体衍生物、动植物病毒噬菌体衍生物、动植物病毒2、质粒：最常用的载体、质粒：最常用的载体 是一种裸露的、结构简单、独立于拟核是一种裸露的、结构简单、独立于拟核 之外、并具有自我复制能力的双链之外、并具有自我复制能力的双链DNA 分子分子第第4页页/共共88页页质粒作为质粒作为载体的条件载体的条件:能在宿主细胞内复制并稳定能在宿主细胞内复

5、制并稳定的遗传的遗传具有多个限制酶切点具有多个限制酶切点具有某些遗传标记基因（标记基因）具有某些遗传标记基因（标记基因）第第5页页/共共88页页第第6页页/共共88页页基因工程的基本操作程序主要包括基因工程的基本操作程序主要包括四个基本步骤：四个基本步骤：1）目的基因的获取）目的基因的获取2）基因表达载体的构建）基因表达载体的构建3）将目的基因导入受体细胞）将目的基因导入受体细胞4）目的基因的检测与鉴定）目的基因的检测与鉴定第第7页页/共共88页页过程过程优点优点缺点缺点直接分离直接分离法法（鸟枪法）（鸟枪法）供体细胞供体细胞DNADNA DNADNA片段片段不同受体细不同受体细胞胞DNADN

6、A片段扩增片段扩增目的基因细胞目的基因细胞目目的基因的基因操作简便操作简便工作量大，工作量大，有盲目性，有盲目性，目的基因含目的基因含有不表达的有不表达的内含子内含子 反转录法反转录法mRNA 单链单链DNA DNA 双链双链DNADNA专一性强，专一性强，目的基因目的基因不含内含不含内含子子操作过程麻操作过程麻烦，烦，mRNA生存时间短，生存时间短，技术要求高技术要求高据已知的据已知的氨基酸序氨基酸序列合成列合成氨基酸序列氨基酸序列 mRNA 双链双链DNA专一性最专一性最强，目的强，目的基因不含基因不含 内含子内含子目前复杂的目前复杂的尚不知的核尚不知的核苷酸序列不苷酸序列不能合成能合成返

7、回返回第第8页页/共共88页页第第9页页/共共88页页2目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合首先要用一定的限制酶切割质粒，使质粒出现首先要用一定的限制酶切割质粒，使质粒出现一个切口，露出黏性末端。一个切口，露出黏性末端。然后用然后用同一种同一种限制酶切断目的基因，使其产生限制酶切断目的基因，使其产生相同的黏性末端。相同的黏性末端。将切下的目的基因的片段插入质粒的切口处，将切下的目的基因的片段插入质粒的切口处，再加入适量再加入适量DNA连接酶连接酶，质粒的黏性末端与，质粒的黏性末端与目的基因目的基因DNA片段的黏性末端就会因碱基互片段的黏性末端就会因碱基互补配对而结合，形成了一个重组补配对而

8、结合，形成了一个重组DNA分子。分子。第第10页页/共共88页页常用的受体细胞：常用的受体细胞：有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。酵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细菌或病毒侵染细胞的途径。借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。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-转化转化第第11页页/共共88页页3将目的基因导将目的基因导入受体细胞入受体细胞受体细胞：细菌受体细胞：细菌细胞壁的通透性增大细胞壁的通透性增大重组质粒进入受体细胞重组质粒进入受体细胞目的基因随受体细胞的繁殖而复制目的

9、基因随受体细胞的繁殖而复制氯化钙氯化钙基因工程中常用的基因工程中常用的受体细胞有受体细胞有大肠杆大肠杆菌、枯草杆菌、土菌、枯草杆菌、土壤农杆菌壤农杆菌、酵母菌酵母菌和动植物细胞等。和动植物细胞等。第第12页页/共共88页页受体细胞的选择受体细胞的选择1、原核生物细胞、原核生物细胞：（1）优点：容易摄取外界的基因（目的基因），）优点：容易摄取外界的基因（目的基因），繁殖快繁殖快，便于培养和基因操作，便于培养和基因操作（2）主要生物：）主要生物：大肠杆菌、蓝藻大肠杆菌、蓝藻2、真核生物细胞：、真核生物细胞：主主要要生生物物酵母酵母植物细胞植物细胞活的植物活的植物离体体细胞离体体细胞在在合适的培养条

10、件下比较容易合适的培养条件下比较容易再分化成再分化成植株植株（转基因植物转基因植物）动物细胞动物细胞常采用生殖细胞、受精常采用生殖细胞、受精卵细胞或胚胎细胞（卵细胞或胚胎细胞（转基因动物转基因动物）返返回回第第13页页/共共88页页步骤四：目的基因的检测与鉴定步骤四：目的基因的检测与鉴定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第14页页/共共88页页四、目的基因的检测与鉴定四、目的基因的检测与鉴定1、检测与鉴定的目的、检测与鉴定的目的目的基因进入受体细胞后，是否可以稳定维持目的基因进入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性和表达其遗传特性检测目的基因是否插入了转

11、基因生物的染色体检测目的基因是否插入了转基因生物的染色体DNA上上2、检测目的基因是否转录出了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检测目的基因是否翻译成蛋白质另外：个体生物学水平的鉴定另外：个体生物学水平的鉴定第第15页页/共共88页页思考思考：检测：检测mRNA是否合成，可以用分子杂交的方法吗？是否合成，可以用分子杂交的方法吗？#检测目的基因是否翻译成蛋白质检测目的基因是否翻译成蛋白质抗原抗原抗体杂交抗体杂交#个体生物学水平的鉴定个体生物学水平的鉴定第第16页页/共共88页页不能，受体细胞必须表现出特定的性状，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

12、表达。才能说明目的基因完成了表达。受体细胞摄入受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因分子后就说明目的基因完成了表达吗？完成了表达吗？若不能表达，若不能表达，要对抗虫基因要对抗虫基因再进行修饰。再进行修饰。第第17页页/共共88页页第第18页页/共共88页页农牧业农牧业工业工业环境保护环境保护能源能源医药卫生医药卫生 1973年年,由美国科学家由美国科学家科恩科恩等人用重组等人用重组DNA技术技术首次获得转基因大肠杆菌首次获得转基因大肠杆菌。从此。从此以后，基因工程作为一个新兴的研究领域以后，基因工程作为一个新兴的研究领域得到了迅速的发展得到了迅速的发展:第第19页页/共共88页页一一、植物基因

13、工程硕果累累、植物基因工程硕果累累转基因工程技术主要用于提高浓作物的转基因工程技术主要用于提高浓作物的转基因工程技术主要用于提高浓作物的转基因工程技术主要用于提高浓作物的抗逆能力抗逆能力抗逆能力抗逆能力,以及以及以及以及改改改改良农作物的品质良农作物的品质良农作物的品质良农作物的品质和利用植物和利用植物和利用植物和利用植物生产药物生产药物生产药物生产药物等方面等方面等方面等方面.第第20页页/共共88页页基因工程在农业上的应用：基因工程在农业上的应用：1）高产高产、稳产稳产和具和具优良品质的品种优良品质的品种用基因工程的方法可以改善粮食作物的用基因工程的方法可以改善粮食作物的蛋白质含量。如蛋白

14、质含量。如“向日葵豆向日葵豆”植株。植株。2）抗逆性品种抗逆性品种将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。如转物体内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。基因抗虫棉。第第21页页/共共88页页 迄今为止，人们已获得了迄今为止，人们已获得了数百种转基因植物：数百种转基因植物：抗病、抗病、抗虫、抗虫、抗除草剂、抗除草剂、抗逆、抗逆、作作物的高产优质、物的高产优质、果蔬储存、果蔬储存、作物的固氮能力、作物的固氮能力、药物生产药物生产及环境美化及环境美化等等第

15、第22页页/共共88页页转基因马铃薯转基因马铃薯第第23页页/共共88页页1.1.抗虫转基因植物抗虫转基因植物第第24页页/共共88页页2.2.抗病转基因植物抗病转基因植物第第25页页/共共88页页3.3.其他抗逆转基因植物其他抗逆转基因植物第第26页页/共共88页页4.4.利用转基因改良植物的品质利用转基因改良植物的品质第第27页页/共共88页页第第28页页/共共88页页畜牧养殖业：培养具有各种优良品质的畜牧养殖业：培养具有各种优良品质的转基因动物（具有转基因动物（具有抗病能力、高产仔率、抗病能力、高产仔率、高产奶率、高质量的皮毛高产奶率、高质量的皮毛）方法：方法：将某些特定基因与病毒将某些

16、特定基因与病毒DNA构构成成重组重组DNA，然后通过，然后通过感染感染或或显微注射显微注射技术技术将重组将重组DNA转移到动物受精卵中转移到动物受精卵中动物基因工程前景广阔动物基因工程前景广阔第第29页页/共共88页页二二、动物基因工程前景广阔、动物基因工程前景广阔1.1.用于提高动物生长速度用于提高动物生长速度第第30页页/共共88页页第第31页页/共共88页页2.2.用于改善畜产品的品质用于改善畜产品的品质3.3.用转基因的动物生产药物用转基因的动物生产药物第第32页页/共共88页页1、传统制药：直接从生物体传统制药：直接从生物体的组织、细胞或血液中提取的组织、细胞或血液中提取例：例：45

17、克克/100公斤猪、牛的胰腺公斤猪、牛的胰腺缺点：缺点：产量低、价格昂贵产量低、价格昂贵第第33页页/共共88页页2.“工程菌工程菌”制药制药（1）什么叫）什么叫“工程菌工程菌”？用基因工程的方法，使外源基因得用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系。到高效表达的菌类细胞株系。（如：（如：含有人胰岛素基因的大肠杆菌菌株、含有人胰岛素基因的大肠杆菌菌株、含有抗虫基因的土壤农杆菌菌株）含有抗虫基因的土壤农杆菌菌株）例：例：100克克/2000升大肠杆菌培养液升大肠杆菌培养液（2）优点：）优点：高质量、低成本高质量、低成本第第34页页/共共88页页（3）基因工程药品：）基因工程药品：6

18、0余种余种生长激素释放抑制素生长激素释放抑制素参与生长的调节参与生长的调节可用来治疗可用来治疗肢端肥大症、急性胰腺炎等疾病肢端肥大症、急性胰腺炎等疾病胰岛素胰岛素治疗治疗糖尿病糖尿病TPA（组织纤维酶原激活剂）（组织纤维酶原激活剂）治疗治疗心脏、心脏、肺、脑血栓病肺、脑血栓病EPO（促红细胞生成素）（促红细胞生成素）治疗肾功能受损治疗肾功能受损引起的引起的贫血、出血贫血、出血白细胞介素白细胞介素-2治疗治疗肿瘤和感染性疾病肿瘤和感染性疾病还有还有干扰素、生长激素、溶血栓剂、凝血因干扰素、生长激素、溶血栓剂、凝血因子、人造血液代用品、基因疫苗子、人造血液代用品、基因疫苗等等等等第第35页页/共共

19、88页页繁殖具有繁殖具有抗病能力抗病能力、高产仔率高产仔率、高产奶高产奶率率和和高质量的皮毛高质量的皮毛等优良品质的等优良品质的转基因动物转基因动物。该过程的重要步骤是通过感染或显微注该过程的重要步骤是通过感染或显微注射技术将重组射技术将重组DNA转移到动物受精卵中。转移到动物受精卵中。基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么？将人的将人的生长激素生长激素基因基因和牛的生长素基和牛的生长素基因分别注射到小白鼠因分别注射到小白鼠受精卵中，得到的受精卵中，得到的“超级小鼠超级小鼠”。第第36页页/共共88页页用口径为用口径为1m的的DNA注射器注射器，将大量的目

20、的基，将大量的目的基因片段注入到因片段注入到受精卵的核受精卵的核内，然后把经过注射的受内，然后把经过注射的受精卵精卵移植移植到另一只雌性动到另一只雌性动物的物的子宫子宫内，使内，使受精卵发受精卵发育育为转基因动物。为转基因动物。什么叫显微注射技术？什么叫显微注射技术？第第37页页/共共88页页在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、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？干扰素直接生物体的哪些结构中提取？药品直接从生物的药品直接从生物的组织组织、细胞细胞或或血液血液中提取。中提取。传统生产方法的缺点传统生产方法的缺点由于受原料来源的限制，由于受原料来源的限制，价格

21、价格十分十分昂贵昂贵。可利用什么方法来解决上述问题？可利用什么方法来解决上述问题？利用利用基因工程基因工程方法制造方法制造“工程菌工程菌”，可，可高效率高效率地生产出各种地生产出各种高质量高质量、低成本低成本的药品。的药品。第第38页页/共共88页页胰岛素是胰岛素是治疗糖尿病治疗糖尿病的的特效药特效药。一般临。一般临床上使用的胰岛素主要从床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰猪、牛等家畜的胰腺腺中提取，每中提取，每100kg胰腺只能提取胰腺只能提取45g胰岛胰岛素。用该方法生产的胰岛素素。用该方法生产的胰岛素产量低产量低，价格昂价格昂贵贵，远不能满足社会需要远不能满足社会需要。1979年，科学

22、家年，科学家将动物体内的将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌胰岛素基因与大肠杆菌DNA分分子重组子重组，并在大肠杆菌内实现了表达。，并在大肠杆菌内实现了表达。1982年，美国一家基因公司用基因工程方法生产年，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰岛素投入市场，售价降低了的胰岛素投入市场，售价降低了30%50%。基因工程药品基因工程药品胰岛素胰岛素第第39页页/共共88页页干扰素是干扰素是病毒侵入细胞后产生病毒侵入细胞后产生的一种的一种糖糖蛋白蛋白。干扰素几乎能。干扰素几乎能抵抗所有抵抗所有病毒引起的病毒引起的感感染染，是一种，是一种抗病毒抗病毒的的特效药特效药。此外干扰素对。此外干扰素对治疗治疗某

23、些某些癌症癌症和和白血病白血病也有一定疗效。也有一定疗效。传统的干扰素生产方法是从人血液中的传统的干扰素生产方法是从人血液中的白细胞内提取白细胞内提取，每，每300L血液只能提取出血液只能提取出1mg干扰素。干扰素。19801982年，科学家用基因工程年，科学家用基因工程方法在方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素素，是传统的生产量的，是传统的生产量的12万倍。万倍。1987年上述年上述干扰素大量投放市场。干扰素大量投放市场。基因工程药品基因工程药品干扰素干扰素第第40页页/共共88页页日本生产的日本生产的干扰素干扰素第第41页页/共共88页页干扰素干扰素治疗

24、治疗30多种有病毒传多种有病毒传染的疾病，如：水痘、乙型和丙型染的疾病，如：水痘、乙型和丙型肝炎、狂犬病，也可治疗乳腺癌、肝炎、狂犬病，也可治疗乳腺癌、骨髓瘤、淋巴瘤、白血病、黑色素骨髓瘤、淋巴瘤、白血病、黑色素瘤、脑瘤等常见病、多发病。其中，瘤、脑瘤等常见病、多发病。其中，-干扰素干扰素对对爱滋病爱滋病的治疗也有一定的治疗也有一定的疗效。的疗效。第第42页页/共共88页页治疗侏儒症治疗侏儒症的的唯一方法唯一方法，是向人体注射，是向人体注射生长激素。而生长激素的获得很困难。以前，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，从大脑的底要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底

25、部部摘取垂体摘取垂体，并从中提取生长激素。，并从中提取生长激素。现可利用基因工程方法，将人的现可利用基因工程方法，将人的生长激生长激素基因导入大肠杆菌素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。中，使其生产生长激素。人们从人们从450L大肠杆菌培养液中提取的生长大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于激素，相当于6万具尸体的全部产量。万具尸体的全部产量。基因工程药品基因工程药品生长激素生长激素第第43页页/共共88页页转基因动物的转基因动物的乳腺乳腺。就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？是指把人或哺乳动物的某种是指把人或哺乳动物的某种基因导入基因导入到到哺

26、乳动物哺乳动物(如鼠、兔、羊和猪如鼠、兔、羊和猪)的的受精卵受精卵里，里，目的基因若与受精卵染色体目的基因若与受精卵染色体DNA整合整合，细胞，细胞分裂时，该基因随染色体的分裂时，该基因随染色体的倍增倍增而倍增，使而倍增，使每个细胞中都带有目的基因，使每个细胞中都带有目的基因，使性状得以表性状得以表达达，并，并稳定地遗传稳定地遗传给后代，从而给后代，从而获得基因产获得基因产品品。这样一种新的个体，称为。这样一种新的个体，称为转基因动物转基因动物。什么叫转基因动物？什么叫转基因动物？第第44页页/共共88页页1）乳腺是一个外分泌器官，）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入乳汁不进入体内循环，不会影响

27、体内循环，不会影响转基因动物本身的转基因动物本身的生理生理代谢反应代谢反应。2）从乳汁中获取目的基因产物，）从乳汁中获取目的基因产物，产量高，产量高，易提纯易提纯，表达的，表达的蛋白质已经过充分的修饰加蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性工，具有稳定的生物活性。3）从乳汁中）从乳汁中源源不断源源不断获得目的基因的产获得目的基因的产物的同时，物的同时，转基因动物又可无限繁殖转基因动物又可无限繁殖。为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？所呢？第第45页页/共共88页页4.4.用转基因的动物作器官移植用转基因的动物作器官移植的供体的供体5.5.基

28、因工程药品异军突起基因工程药品异军突起第第46页页/共共88页页1.植物基因工程硕果累累植物基因工程硕果累累 1）抗虫转基因植物）抗虫转基因植物 2）抗病转基因植物）抗病转基因植物 3）抗逆转基因植物）抗逆转基因植物 4）改良植物品质）改良植物品质2.动物基因工程前景广阔动物基因工程前景广阔 1）提高动物生长速度）提高动物生长速度 2）改善畜产品质量）改善畜产品质量 3）生产药物）生产药物 4）用转基因动物作器官移植的供体）用转基因动物作器官移植的供体3.基因工程药物异军突起基因工程药物异军突起第第47页页/共共88页页4.基因治疗曙光初照基因治疗曙光初照 1）基因治疗的种类和方法：）基因治疗

29、的种类和方法：体外体外基因治疗：基因治疗：eg.腺苷酸脱氨酶基因腺苷酸脱氨酶基因的转移的转移 体内体内基因治疗：基因治疗：2）基因治疗的现状：）基因治疗的现状：第第48页页/共共88页页基因诊断：基因诊断：也称为也称为DNADNA诊断或基因探针技术诊断或基因探针技术，即在，即在DNADNA水平分析检测某一基因，从而对特定的水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。疾病进行诊断。探针制备：探针制备：放射性同位素放射性同位素(如如3232P)P)、荧光、荧光分子分子等标记的等标记的DNADNA分子；分子；原原 理：利用理：利用DNADNA分子杂交原理分子杂交原理；第第49页页/共共88页页1

30、、基因诊断：、基因诊断：用放射性同位素、荧光分子等用放射性同位素、荧光分子等标记的标记的DNA分子作探针，利用分子作探针，利用DNA分子杂交分子杂交原理原理，鉴定被测标本上的遗传信息。，鉴定被测标本上的遗传信息。-珠蛋白的珠蛋白的DNA探针探针 检测镰刀型细胞贫血症检测镰刀型细胞贫血症 苯丙氨酸羟化酶基因探针苯丙氨酸羟化酶基因探针 检测苯丙酮尿症检测苯丙酮尿症 肿瘤诊断：白血病癌基因制备的探针肿瘤诊断：白血病癌基因制备的探针 检测白血病检测白血病第第50页页/共共88页页基因探针：基因探针：基因探针就是一段与目的基因或基因探针就是一段与目的基因或DNADNA互补的互补的特异核苷酸序列。特异核苷

31、酸序列。它包括整个基因，它包括整个基因，或基因的一部分；可以是或基因的一部分；可以是DNADNA本身，也可本身，也可以是由之转录而来的以是由之转录而来的RNARNA。第第51页页/共共88页页DNA分子杂交原理：分子杂交原理：DNA DNA分子杂交是基因诊断最基本的方分子杂交是基因诊断最基本的方法之一。其基本原理是：法之一。其基本原理是：互补的互补的DNADNA单链单链能够在一定条件下能够在一定条件下结合成双链结合成双链，即能够进行，即能够进行杂交。这种结合是杂交。这种结合是特异特异的，即严格按照碱基的，即严格按照碱基互补配对进行。因此，当用一段互补配对进行。因此，当用一段已知基因的已知基因的

32、核苷酸序列作为探针，核苷酸序列作为探针，与被测基因进行接触，与被测基因进行接触，若两者的碱基完全配对成双链，则表明被测若两者的碱基完全配对成双链，则表明被测基因中含有已知的基因序列。基因中含有已知的基因序列。第第52页页/共共88页页2.基因治疗：基因治疗：是指是把是指是把健康的外源基因导入有基因缺健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。，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患半乳糖血症的患者，由于细胞内半乳糖苷患半乳糖血症的患者，由于细胞内半乳糖苷患半乳糖血症的患者，由于细胞内半乳糖苷转移酶转移酶转移酶转移酶基因缺陷基因缺陷基因缺陷基因缺陷而

33、缺少半乳糖苷转移酶，使过多而缺少半乳糖苷转移酶，使过多而缺少半乳糖苷转移酶，使过多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。的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等功能受损。的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等功能受损。的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等功能受损。1971197119711971年，美国科学家在体外做了试验，用年，美国科学家在体外做了试验，用年，美国科学家在体外做了试验，用年，美国科学家在体外做了试验，用带带带带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体

34、侵染患者的离体组织细胞组织细胞组织细胞组织细胞，结果发现这些组织细胞能够利用半乳，结果发现这些组织细胞能够利用半乳，结果发现这些组织细胞能够利用半乳，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糖了。这表明，用基因替换的方法治疗这种遗传糖了。这表明，用基因替换的方法治疗这种遗传糖了。这表明，用基因替换的方法治疗这种遗传病是可能的。病是可能的。病是可能的。病是可能的。第第53页页/共共88页页首例基因治首例基因治疗的疗的受益者受益者 （美国美国1991年年）到到1998年底，世界范年底，世界范围内累计围内累计3134人接受人接受了基因转移试验了基因转移试验第第54页

35、页/共共88页页神奇的基因芯片神奇的基因芯片第第55页页/共共88页页基因工程与食品业基因工程与食品业基因工程为人类开辟基因工程为人类开辟新的食物来源新的食物来源。1）鸡蛋白基因鸡蛋白基因在大肠杆菌和酵母菌中在大肠杆菌和酵母菌中表达获得成功。这表明，未来能用发酵罐表达获得成功。这表明，未来能用发酵罐培养的大肠杆菌或酵母菌来生产人类所需培养的大肠杆菌或酵母菌来生产人类所需要的要的卵清蛋白卵清蛋白。2）用基因工程的方法）用基因工程的方法从微生物中获得从微生物中获得人们所需要的人们所需要的糖类、脂肪和维生素糖类、脂肪和维生素等产品。等产品。基因工程为食品工业中提供了什么前景？基因工程为食品工业中提供

36、了什么前景？第第56页页/共共88页页基因工程与环境保护基因工程与环境保护1）用于）用于环境监测环境监测。2）用于被污染）用于被污染环境的净化环境的净化。基因工程在环保方面有什么应用？基因工程在环保方面有什么应用？例如：用例如：用DNA探针探针可以检测可以检测饮用水中饮用水中病毒病毒的含量。此方法的特点是的含量。此方法的特点是快速、灵敏快速、灵敏，1吨水中有吨水中有10个病毒也能检测出来。个病毒也能检测出来。通过基因工程方法怎样进行环境监测？通过基因工程方法怎样进行环境监测？第第57页页/共共88页页基因工程与环境保护基因工程与环境保护应用：环境检测、被污染环境的净化应用：环境检测、被污染环境

37、的净化环境检测环境检测DNA探针检测饮用水中病毒的含探针检测饮用水中病毒的含量量 优点优点快速、灵敏、精确度高快速、灵敏、精确度高 环境净化环境净化假单孢杆菌假单孢杆菌能分解石油能分解石油一种假单孢杆菌只能分解石油中的一种成一种假单孢杆菌只能分解石油中的一种成分（烃类）分（烃类）“超级细菌超级细菌”（假单孢杆菌假单孢杆菌）能分解四种烃能分解四种烃类类能能“吞噬吞噬”汞的细菌，能降解土壤中汞的细菌，能降解土壤中DDT的细菌，能净化镉污染的植物的细菌，能净化镉污染的植物第第58页页/共共88页页1）用基因工程产物）用基因工程产物“超级细菌超级细菌”分解石分解石油，可以大大提高细菌分解石油的效率。具

38、体油，可以大大提高细菌分解石油的效率。具体方法：将能分解三种烃类的方法：将能分解三种烃类的假单孢杆菌假单孢杆菌的基因的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的创造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌超级细菌”。2）用基因工程培养出）用基因工程培养出“吞噬吞噬”汞和降解土壤汞和降解土壤中中DDT的细菌，以及能够净化镉污染的植物的细菌，以及能够净化镉污染的植物。3）通过基因重组构建新的）通过基因重组构建新的杀虫剂杀虫剂，取代生产，取代生产过程中耗能多、易造成环境污染的农药，并试过程中耗能多、易造成环境污染的农药，并试图通过基因工

39、程图通过基因工程回收和利用工业废物回收和利用工业废物。通过基因工程方法怎样净化被污染的环境？通过基因工程方法怎样净化被污染的环境？第第59页页/共共88页页基基因因工工程程的的应应用用植物基植物基因工程因工程抗虫转基因植物抗虫转基因植物抗病转基因植物抗病转基因植物抗逆转基因植物抗逆转基因植物改良植物品质改良植物品质动物基动物基因工程因工程提高动物生长速度提高动物生长速度改善畜产品质量改善畜产品质量生产药物生产药物用转基因动物做器官移植供体用转基因动物做器官移植供体基因工程药物异军突起基因工程药物异军突起基因治疗基因治疗第第60页页/共共88页页1基因治疗是指基因治疗是指（）A、把把健健康康的的

40、外外源源基基因因导导入入有有基基因因缺缺陷陷的的细细胞胞中中，达达到到治治疗疾病的目的疗疾病的目的B.对对有有缺缺陷陷的的细细胞胞进进行行修修复复，从从而而使使其其恢恢复复正正常常，达达到到治疗疾病的目的治疗疾病的目的C.运运用用人人工工诱诱变变的的方方法法，使使有有基基因因缺缺陷陷的的细细胞胞发发生生基基因因突变回复正常突变回复正常D.运运用用基基因因工工程程技技术术，把把有有缺缺陷陷的的基基因因切切除除，达达到到治治疗疗疾病的目的疾病的目的第第61页页/共共88页页2在在人人类类染染色色体体DNA不不表表达达的的碱碱基基对对中中，有有一一部部分分是是串串联联重重复复的的短短序序列列，它它们

41、们在在个个体体之之间间有有显显著著的的差差异性，这种短序列可用于异性，这种短序列可用于A生产基因工程药物生产基因工程药物B侦查罪犯侦查罪犯C遗传病的产前诊断遗传病的产前诊断D基因治疗基因治疗 第第62页页/共共88页页3基因探针的组成不可能是基因探针的组成不可能是A A整个基因，或基因的一部分；整个基因，或基因的一部分；B B可以是可以是DNADNA本身，本身，C C也可以是由之转录而来的也可以是由之转录而来的RNARNA。D D一条多肽一条多肽第第63页页/共共88页页4我我国国科科学学家家成成功功地地将将人人的的抗抗病病毒毒干干扰扰素素基基因因转转移移到到烟烟草草DNA分分子子上上，从从而

42、而使使烟烟草草获获得得了了抗抗病病毒毒的的能力。这项技术所依据的遗传学原理主要是能力。这项技术所依据的遗传学原理主要是A碱基的互补配对原则碱基的互补配对原则B中心法则中心法则C基因分离定律基因分离定律D基因重组基因重组 第第64页页/共共88页页5下下图图示示一一项项重重要要生生物物技技术术的的关关键键步步骤骤，字字母母X可可能代表能代表AA不能合成胰岛素的细菌细胞不能合成胰岛素的细菌细胞B能合成抗体的人类细胞；能合成抗体的人类细胞；CC能合成胰岛素的细菌细胞；能合成胰岛素的细菌细胞；D不能合成抗生素的人类细胞不能合成抗生素的人类细胞 人胰岛人胰岛素基因素基因切开的切开的质粒质粒酶酶插入细插入

43、细菌细胞菌细胞细胞分细胞分裂裂第第65页页/共共88页页6 6上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高3030多倍，多倍，转基因动物是指（转基因动物是指（）A.A.提供基因的动物提供基因的动物 B B.基因组中增加外源基因的动物基因组中增加外源基因的动物C.C.能产生白蛋白的动物能产生白蛋白的动物 D.D.能表达基因信息的动物能表达基因信息的动物第第66页页

44、/共共88页页7 7下列属于利用基因工程技术培育的新品种的是（下列属于利用基因工程技术培育的新品种的是（）、耐寒的小黑麦、耐寒的小黑麦、抗棉铃虫的转基因抗虫棉、抗棉铃虫的转基因抗虫棉、太空椒、试管牛、太空椒、试管牛第第67页页/共共88页页8 8下列不属于利用基因工程技术制取的药物是（）下列不属于利用基因工程技术制取的药物是（）A A、从大肠杆菌体内制取白细胞介素、从大肠杆菌体内制取白细胞介素 B B、在酵母菌体内获得的干扰素、在酵母菌体内获得的干扰素 C CC C、在青霉菌体内提取青霉素、在青霉菌体内提取青霉素 D D、在肠杆菌体内获得胰岛素、在肠杆菌体内获得胰岛素第第68页页/共共88页页

45、1）以下说法正确的是）以下说法正确的是（）A、所所有有的的限限制制酶酶只只能能识识别别一一种种特特定定的的核核苷苷酸序列酸序列B、质粒是基因工程中唯一的运载体、质粒是基因工程中唯一的运载体C、载载体体必必须须具具备备的的条条件件之之一一是是：具具有有多多个个限制酶切点，以便与外源基因连接限制酶切点，以便与外源基因连接D、基因控制的性状都能在后代表现出来、基因控制的性状都能在后代表现出来C巩固练习巩固练习第第69页页/共共88页页2）下列不是基因载体具备的条件的是）下列不是基因载体具备的条件的是A、能自我、能自我复制复制（）B、有多个限制酶切点、有多个限制酶切点C、具有标记基因、具有标记基因D、

46、它是环状、它是环状DNAD巩固练习巩固练习第第70页页/共共88页页3）有关基因工程的叙述中，错误的是（）有关基因工程的叙述中，错误的是（）A、DNA连连接接酶酶将将黏黏性性末末端端的的碱碱基基对对连连接接起起来来B、限制性核酸内切酶用于目的基因的获得限制性核酸内切酶用于目的基因的获得C、目的基因须由载体导入受体细胞、目的基因须由载体导入受体细胞D、人工合成目的基因不用限制性内切酶人工合成目的基因不用限制性内切酶A巩固练习巩固练习第第71页页/共共88页页4）有关基因工程的叙述正确的是）有关基因工程的叙述正确的是（）A、限制酶只在获得目的基因时才用、限制酶只在获得目的基因时才用B、重组质粒的形

47、成在细胞内完成、重组质粒的形成在细胞内完成C、质粒都可作为载体、质粒都可作为载体D、蛋蛋白白质质的的结结构构可可为为合合成成目目的的基基因因提提供供资料资料D巩固练习巩固练习第第72页页/共共88页页5）基基因因工工程程是是在在DNA分分子子水水平平上上进进行行设设计计施施工工的的。在在基基因因操操作作的的基基本本步步骤骤中中，不不进进行行碱基互补配对的步骤是碱基互补配对的步骤是（）A、人工合成目的基因、人工合成目的基因B、目的基因与载体结合、目的基因与载体结合C、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞D、目的基因的检测和表达、目的基因的检测和表达C巩固练习巩固练习第第73页页/共共8

48、8页页6 6。下列关于质粒的叙述，正确的是。下列关于质粒的叙述，正确的是 A A、质质粒粒是是广广泛泛存存在在于于细细菌菌细细胞胞中中的的一一种种颗颗粒粒状状细胞器细胞器 B B、质质粒粒是是细细菌菌细细胞胞质质中中能能够够自自主主复复制制的的小小型型环环状状DNADNA分子分子 C C、质质粒粒只只有有在在导导入入宿宿主主细细胞胞后后才才能能在在宿宿主主细细胞胞内复制内复制 D D、细细菌菌质质粒粒的的复复制制过过程程一一定定是是在在宿宿主主细细胞胞外外独独立进行的立进行的第第74页页/共共88页页7 7科科学学家家将将含含人人的的-抗抗胰胰蛋蛋白白酶酶基基因因的的DNADNA片片段段，注注

49、射射到到羊羊的的受受精精卵卵中中，该该受受精精卵卵发发育育的的羊羊能能分分泌泌含含-抗胰蛋白酶的奶。这一过程不涉及（）抗胰蛋白酶的奶。这一过程不涉及（）A DNAA DNA按照碱基互补配对原则自我复制按照碱基互补配对原则自我复制B DNAB DNA以其一条链为模板合成以其一条链为模板合成RNARNAC C 按照按照RNARNA密码子的排列顺序合成蛋白质密码子的排列顺序合成蛋白质D D RNA RNA以自身为模板自我复制以自身为模板自我复制第第75页页/共共88页页8 8在在基基因因工工程程中中，科科学学家家所所用用的的“剪剪刀刀”、“针针线线”和和“运载体运载体”分别是指分别是指()()A.A

50、.大肠杆菌病毒、质粒、大肠杆菌病毒、质粒、DNADNA连接酶连接酶 B.B.噬菌体、质粒、噬菌体、质粒、DNADNA连接酶连接酶 C C.DNA.DNA限制酶、限制酶、RNARNA连接酶、质粒连接酶、质粒 D.DNAD.DNA限制酶、限制酶、DNADNA连接酶、质粒连接酶、质粒第第76页页/共共88页页9 9人人们们常常选选用用的的细细菌菌质质粒粒分分子子往往往往带带有有一一个个抗抗菌菌素素抗性基因，该抗性基因的主要作用是抗性基因，该抗性基因的主要作用是 A.A.提高受体细胞在自然环境中的耐药性提高受体细胞在自然环境中的耐药性 B B.有利于对目的基因是否导入进行检测有利于对目的基因是否导入进