基因工程以及其應(yīng)用公開課

1、關(guān)于基因工程及其應(yīng)用公開課第一張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌請你欣賞第二張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月超級小鼠與超級魚請你欣賞第三張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月能發(fā)光的水母不能發(fā)光的熱帶斑馬魚請你欣賞第四張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月基因工程請你欣賞第五張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗的說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。原理操作環(huán)境操作水平結(jié)果基因重組生物體外DNA分子水平定向地改造生

2、物的遺傳性狀，獲得人類所需要的品種。一、基因工程(gene engineering)第六張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月1、 基因的“剪刀”限制性核酸內(nèi)切酶二、基因操作的工具專一性： 識別特定核苷酸序列，在特定的切點切DNA，具特異性。并裂解磷酸二酯鍵，產(chǎn)生兩個黏 性末端。 第七張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月黏性末端例：大腸桿菌的一種限制酶(EcoR)能識別 GAATTC序列，并在G和A之間切開。EcoR二、基因操作的工具第八張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月被同一種限制酶切斷的幾個DNA是否具有相同的黏性末端？思考:二、基因操作的工具第九張，PPT共四十九頁，創(chuàng)

3、作于2022年6月2、基因的“針線” DNA連接酶作用： 將互補配對的兩個黏性末端連接起來，使之成為一個完整的DNA分子。連接的部位：生成磷酸二酯鍵DNA連接酶的作用部位：二、基因操作的工具第十張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月基因的針線：DNA連接酶G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G用同種限制酶切割二、基因操作的工具第十一張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月3、基因的運輸工具運載體標(biāo)記基因

4、，便于進(jìn)行檢測。質(zhì)粒：存在于許多細(xì)菌和酵母菌等生物中,是細(xì)胞核（擬核）外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子.二、基因操作的工具常用的運載體：質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒等第十二張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月作為運載體必須具備哪些條件？1）能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存。2）具多個限制酶切點，以便與外源基因連接。3）具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。如抗菌素的抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應(yīng)的基因等。1、細(xì)胞染色體（或擬核DNA分子）外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子；2、質(zhì)粒的存在對宿主細(xì)胞無影響；3、質(zhì)粒的復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)完成。質(zhì)?？勺鳛橛泻翁攸c？二、基因操作的工具第十三張，PPT共四十

5、九頁，創(chuàng)作于2022年6月從細(xì)胞中分離出DNA從大腸桿菌中提取質(zhì)粒提取目的基因限制酶目的基因與運載體結(jié)合DNA連接酶目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的表達(dá)與檢測三、基因操作的基本步驟第十四張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月三、基因操作的基本步驟第十五張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月1）提取目的基因2）目的基因與運載體結(jié)合3）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4）目的基因的檢測和表達(dá)三、基因操作的基本步驟第十六張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月目的基因的提取方法直接分離基因：人工合成基因：反轉(zhuǎn)錄法根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA鳥槍法三、基因操作的基本步驟第十七張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作

6、于2022年6月用限制酶切斷成許多片段直接分離基因鳥槍法將供體細(xì)胞中的DNA用限制酶切割為許多片段，再用運載體將這些片段都運載到不同的受體細(xì)胞中去，讓這些DNA片段在受體細(xì)胞中擴增。從中找出含有目的基因細(xì)胞，并將含有目的基因的DNA片段分離出來。該法最大的缺點是帶有很大的盲目性，工作量大。一般不適用于真核細(xì)胞的基因。三、基因操作的基本步驟第十八張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月人工合成基因法DNA合成儀直接合成法：根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸順序推算出信使RNA核苷酸順序，再據(jù)此推算出基因DNA的脫氧核苷酸順序。用游離脫氧核苷酸直接合成相應(yīng)的基因。反轉(zhuǎn)錄法：以信使RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下

7、將脫氧核苷酸合成合成DNA(基因)。三、基因操作的基本步驟第十九張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月用與提取目的基因相同的限制酶切割質(zhì)粒使之出現(xiàn)一個切口，將目的基因插入切口處，讓目的基因的黏性末端與切口上的黏性末端互補配對后，在DNA連接酶的作用下連接形成重組DNA分子。目的基因與運載體結(jié)合目的基因與運載體結(jié)合的結(jié)果有三種可能：a、目的基因與目的基因結(jié)合，b、質(zhì)粒與質(zhì)粒結(jié)合，c、目的基因與質(zhì)粒結(jié)合。 所以需要篩選。作用：將外源基因送入受體細(xì)胞三、基因操作的基本步驟第二十張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月常用的受體細(xì)胞：目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動

8、植物細(xì)胞等。主要借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑導(dǎo)入方式：三、基因操作的基本步驟第二十一張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月1）將細(xì)菌用CaCl2處理，以增大細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性。 2）使含有目的基因的重組質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞。3）目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)，隨其繁殖而復(fù)制，由于細(xì)菌繁殖的速度非?？?，在很短的時間內(nèi)就能獲得大量的目的基因。導(dǎo)入過程：運載體為質(zhì)粒，受體細(xì)胞為細(xì)菌三、基因操作的基本步驟第二十二張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月大量的受體細(xì)胞接受不多的目的基因。處理的受體細(xì)胞中真正攝入了目的基因的很少，必須將它從中檢測出來。將每個受體細(xì)胞單獨培養(yǎng)形成菌落，檢測菌落中是否有目的基因的表達(dá)

9、產(chǎn)物。淘汰無表達(dá)產(chǎn)物的菌落，保留有表達(dá)產(chǎn)物的進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。無表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物目的基因的檢測和表達(dá)檢測：通過檢測標(biāo)記基因的有無，來判斷目的基因是否導(dǎo)入。表達(dá)：通過特定性狀的產(chǎn)生與否來確定目的基因是否表達(dá)。三、基因操作的基本步驟第二十三張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月受體細(xì)胞攝入DNA分子后就說明目的基因完成了表達(dá)嗎？三、基因操作的基本步驟第二十四張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 1、基因工程與作物育種轉(zhuǎn)入蘇云金桿菌的一個抗蟲基因，是中國目前最主要的轉(zhuǎn)基因作物 轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花四、基因工程的應(yīng)用第二十五張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)黃瓜抗青

10、枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯不會引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆四、基因工程的應(yīng)用第二十六張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月運用基因工程技術(shù)，不但可以培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性好的農(nóng)作物及畜、禽新品種，還可以培養(yǎng)出具有特殊用途的動、植物。四、基因工程的應(yīng)用生長快、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國)乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)第二十七張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級羊和超級小鼠導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠超級動物特殊動物四、基因工程的應(yīng)用第二十八張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月我國生產(chǎn)的部分基因工程疫苗和藥物 基因工程

11、藥品的生產(chǎn)許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來源限制產(chǎn)量有限，其價格往往十分昂貴。微生物生長迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成相應(yīng)藥物成分的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞內(nèi)，讓它們產(chǎn)生相應(yīng)的藥物，不但能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。2、基因工程在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用四、基因工程的應(yīng)用第二十九張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價格之高可想而知。將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價格降低了30%-50%!四、基因工程的應(yīng)用第三十張，PPT共四十九頁，創(chuàng)

12、作于2022年6月通過基因工程的方式創(chuàng)造了能合成人干擾素的大腸桿菌，每1Kg的培養(yǎng)液可提取204mg干擾素。干擾素治療病毒感染簡直是“萬能靈藥”！過去從人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍貴”程度自不用多說。四、基因工程的應(yīng)用第三十一張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 基因工程人干擾素-2b（安達(dá)芬） ，是我國第一個全國產(chǎn)業(yè)化基因工程。安達(dá)芬具有抗病毒，抑制腫瘤細(xì)胞增生，調(diào)節(jié)人體免疫功能的作用，廣泛用于病毒性疾病治療和多種腫瘤的治療，是當(dāng)前國際公認(rèn)的病毒性疾病治療的首選藥物和腫瘤生物治療的主要藥物。四、基因工程的應(yīng)用第三十二張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月其它基因工程藥

13、物 人造血液、白細(xì)胞介素、乙肝疫苗等通過基因工程實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，均為解除人類的病苦，提高人類的健康水平發(fā)揮了重大的作用。人造血液及其生產(chǎn)四、基因工程的應(yīng)用第三十三張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 基因診斷與基因治療診斷：用放射性同位素等標(biāo)記的“DNA探針”檢測肝炎病毒等病毒感染及遺傳缺陷，不但準(zhǔn)確而且迅速。我國研究人員正在制備用于基因治療的基因工程細(xì)胞治療：把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的。四、基因工程的應(yīng)用第三十四張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月基因診斷DNA探針概念：是用已知序列的DNA或RNA片段作為探針與待測樣品的DNA或RNA序列進(jìn)行核酸

14、分子雜交，用于對待測核酸樣品中特定基因順序的探測，是基因診斷最基本的技術(shù)之一。 條件：（1）必須是單鏈； （2）帶有容易被檢測出來的標(biāo)記物。 原理：DNA分子雜交（堿基互補配對）四、基因工程的應(yīng)用第三十五張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月基因診斷生物芯片 從正常人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出標(biāo)準(zhǔn)圖譜；從病人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出病變圖譜 通過比較、分析這兩種圖譜，就可以得出病變的DNA信息。 基因芯片診斷技術(shù)以其快速、高效、敏感、經(jīng)濟、平行化、自動化等特點，將成為一項現(xiàn)代化診斷新技術(shù)。 四、基因工程的應(yīng)用第三十六張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于

15、2022年6月基因治療用正常的基因取代或修補病人細(xì)胞中有缺陷的基因，從而達(dá)到治療疾病的目的四、基因工程的應(yīng)用第三十七張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 1990年9月14日，安德森對一例患ADA缺乏癥的4歲女孩進(jìn)行基因治療。這個4歲女孩由于遺傳基因有缺陷，自身不能生產(chǎn)ADA，先天性免疫功能不全，只能生活在無菌的隔離帳里。他們將這個女孩的白血球進(jìn)行基因改造，使有缺陷的基因被健康的基因替代，然后把含正常白血球的溶液輸入她左臂的一條靜脈血管中。在以后的10個月內(nèi)她又接受了7次這樣的治療，同時也接受酶治療。后來，她的免疫功能日趨健全，能夠走出隔離帳，過上了正常人的生活，并進(jìn)入普通小學(xué)上學(xué)。四、

16、基因工程的應(yīng)用第三十八張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月取患者骨髓分離干細(xì)胞病毒正?；?qū)胝；虻母杉?xì)胞注入患者體內(nèi)第三十九張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月環(huán)境監(jiān)測：基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測環(huán)境中的病毒、細(xì)菌等污染。1t水中只有10個病毒也能被DNA探針檢測出來3、基因工程與環(huán)境保護四、基因工程的應(yīng)用第四十張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月利用基因工程培育的“指示生物”能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物。四、基因工程的應(yīng)用第四十一張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月環(huán)境污染治理：基因工程做

17、成的“超級細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。通常一種細(xì)菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級細(xì)菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)。四、基因工程的應(yīng)用第四十二張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 閱讀課本討論：轉(zhuǎn)基因食品安全嗎？五、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性第四十三張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月支持派認(rèn)為：如果轉(zhuǎn)基因農(nóng)業(yè)生物技術(shù)得不到社會支持，這一研究將被扼殺，并且強調(diào)，迄今為止并沒有發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因食品危害人體健康和環(huán)境的確切證據(jù)。五、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性第四十四張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于20

18、22年6月美國人食用轉(zhuǎn)基因食品已多年，超級市場上有4000多種商品是含有轉(zhuǎn)基因植物成分的，還沒有事例證明人吃了以后會得病，甚至?xí)鹚劳?。加拿大、澳大利亞也是轉(zhuǎn)基因食品的生產(chǎn)大國，均有幾千萬人在吃，到現(xiàn)在為止也沒有個案例說明它有問題 。五、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性第四十五張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月一英國科學(xué)家聲稱，轉(zhuǎn)基因馬鈴薯會減弱老鼠免疫系統(tǒng)功能；美國康乃爾大學(xué)也發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因玉米會危害蝴蝶幼蟲及其相關(guān)生態(tài)環(huán)境。五、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性第四十六張，PPT共四十九頁，創(chuàng)作于2022年6月環(huán)保團體認(rèn)為這種違反自然的轉(zhuǎn)基因作物及產(chǎn)品，未經(jīng)長期安全測試，長期食用可能對人類及生態(tài)環(huán)境造成負(fù)面影響。尤其是注重環(huán)境和生態(tài)保護的歐盟國家，對轉(zhuǎn)基因作物更加排斥，因而抵制美國GMO產(chǎn)品的進(jìn)口。五、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性第四十七張，