基因工程及其應用

基因工程及其應用第1頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一能發(fā)熒光的熱帶斑馬魚普通熱帶斑馬魚是不發(fā)熒光的第2頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一轉魚抗寒基因的番茄轉基因鮭魚同時具有高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和抗逆性等優(yōu)良品質的農(nóng)作物新品種.抗蟲害的玉米第3頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一問題探討討論：1、為什么把人的胰島素基因轉入到細菌中能表達產(chǎn)生胰島素？2、你猜猜怎樣才能把人胰島素基因轉入到大腸桿菌中去？轉入人胰島素基因的大腸桿菌所有的生物共用一套遺傳密碼。第4頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一基因工程：又叫做基因拼接技術或DNA重組技術。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胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。一、基因工程目的基因供體細胞受體細胞獲得新性狀（人的細胞）（大腸桿菌）第5頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一人的細胞DNA基因A人胰島素基因基因BTGCTCTGGTGAATTCGACGAATGCACACTTAAGCGCTTAAGC人的胰島素基因怎樣提取？第6頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一一、基因工程的基本工具（1）基因的“剪刀”：限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）G

AA

TTCCTT

AA

G

一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。如:EcoRI限制酶大腸桿菌的一種ECORI限制酶識別GAATTC序列，并在G和A之間切開）。

第7頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一一、基因工程的基本工具（1）基因的“剪刀”：限制性核酸內(nèi)切酶CTT

AAGG

AA

TTCCTT

AA

G

AA

TTCG黏性末端產(chǎn)生黏性未端（堿基互補配對）。

特異性，即識別特定核苷酸序列，切割特定切點。黏性末端1、作用特點：

2、結果：第8頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一

如果幾個DNA分之被同一種限制酶切斷的是否具有相同的黏性末端？思考:是第9頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一GAATTCCGTAGAATTCGGATTCTTAAGGCATCTTAAGCCTAACATCTATC嘗試寫出下列序列受EcoRI限制酶作用后的黏性末端CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGTAGATAGCTTCATGAATTCCCTAA

GAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，會怎樣呢？第10頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一CTTCATGAATTCCCTAA

GAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG如果把兩種來源不同的DNA用同一種限制酶來切割，會怎樣呢？

會產(chǎn)生相同的黏性末端，末端可以相互黏合，這種黏合只能使互補的堿基連接起來。脫氧核糖和磷酸交替連接而構成的DNA骨架缺口并未縫合？第11頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一２、基因的針線──DNA連接酶

DNA連接酶的作用是：脫氧核糖和磷酸交替連接而構成的DNA骨架缺口縫合。這樣得到的DNA分子是一個重組DNA分子！DNA連接酶DNA連接酶第12頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一人的細胞DNAA2、要得到人胰島素基因必須要用限制酶切幾個切口？可產(chǎn)生幾個黏性末端？TGCTCTGGTGAATTCGACGAATGCTACACTTAAGCGCTTAAGC要切兩個切口，產(chǎn)生四個黏性末端。第13頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一人的細胞DNA3、如何將目的基因導入受體細胞？這需要專門的運輸工具，這就是運載體！第14頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一你知道哪些可以當作運載體嗎？常用的運載體有質粒、噬菌體和動植物病毒等。你知道質粒存在于哪些生物中嗎？細菌、以及酵母菌等生物中第15頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一人的細胞DNA質粒是存在于細菌細胞質中獨立于染色體而自主復制的環(huán)狀雙鏈DNA分子。ATCATGAGTCACTAGT標記基因如何將目的基因和運載體結合？首先將運載體取出。第16頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一人的細胞DNAATCATGAGTCACTAGT1、用什么限制酶切？2、為什么要用同一種限制酶切？將運載體取出切出相同的黏性末端，剛好能堿基互補配對。用同種限制酶切。第17頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一這樣得到的DNA分子稱為

。人胰島素基因DNA連接酶（重組質粒）重組DNA分子把目的基因插入運載體需要什么工具酶？連接什么部位？DNA連接酶連接脫氧核糖和磷酸交替連接而構成的DNA骨架上的缺口。第18頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一抗生素抗性基因人胰島素基因將重組DNA導入受體細胞4、如何檢測目的基因是否導入受體細胞中？根據(jù)受體細胞中是否具有標記基因表現(xiàn)出的性狀，來判斷目的基因是否導入。用含抗生素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導入了重組質粒第19頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一5、如果導入了目的基因，目的基因一定會表達嗎？不一定。第20頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一基因工程的基本操作步驟：四步曲：1、提取目的基因2、目的基因與運載體結合3、將目的基因導入受體細胞4、目的基因的檢測和表達第21頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一基因工程基因拼接技術或DNA重組技術生物體外基因DNA分子水平剪切→拼接→導入→表達人類需要的基因產(chǎn)物基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程結果原理基因重組第22頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一①基因工程的概念是什麼？②基因操作的工具酶有幾種？分別是什麼？③基因的剪刀是什麼？結果？④基因的針線是什麼？⑤基因的運輸工具是什麼？⑥最常用的運載體是什麼？⑦質粒的結構是什麼？復習第23頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一我國生產(chǎn)的部分基因

工程疫苗和藥物1、基因工程與藥物研制許多藥品的生產(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)。若將生物合成相應藥物成分的基因導入微生物細胞內(nèi)，讓它們產(chǎn)生相應的藥物，不但能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。二、基因工程的應用第24頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一胰島素從豬、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導入大腸桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價格降低了30%-50%!第25頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一從人血中提取干擾素，300L血才提取1mg！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20—4mg干擾素人造血液及其生產(chǎn)第26頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一轉黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉魚抗寒基因的番茄2、基因工程與作物育種第27頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一3、轉基因生物和轉基因食品的安全性

1993年12月24日，中華人民共和國國家科學技術委員會頒布了《基因工程安全管理辦法》，由總則、安全等級和安全性評價、申報和審批、安全控制措施、法律責任和附則共六章組成。

1997年7月，中華人民共和國農(nóng)業(yè)部頒布了《農(nóng)業(yè)生物基因工程安全管理實施辦法》。1998年，農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)生物基因工程安全管理辦公室和農(nóng)業(yè)部生物基因工程安全委員會共對2批68項申請進行了評審，同意商品化申請2項、同意環(huán)境釋放10項，同意和認可中間試驗39項，暫不同意或不認可16項。第28頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一人的細胞DNA質粒是存在于細菌細胞質中獨立于染色體而自主復制的環(huán)狀雙鏈DNA分子。ATCATGAGTCACTAGT第29頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一人胰島素基因DNA連接酶重組DNA分子第30頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一抗生素抗性基因人胰島素基因將重組DNA導入受體細胞4、如何檢測目的基因是否導入受體細胞中？根據(jù)受體細胞中是否具有標記基因表現(xiàn)出的性狀，來判斷目的基因是否導入。第31頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一5、如果導入了目的基因，目的基因會表達嗎？目的基因表達，產(chǎn)生胰島素。第32頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一1、雜交育種是否能在兩個不同的物種間（如水稻和棉花）進行？2、有沒有哪種生物技術能有效地打破物種的界限，把一種生物的基因導入另一種生物中，定向地改造生物的遺傳性狀？不能，只能在同種生物內(nèi)進行?；蚬こ痰?3頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一人的細胞DNA基因A人胰島素基因基因BTGCTCTGGTGAATTCGACGAATGCACACTTAAGCGCTTAAGC1、人的胰島素基因怎樣提?。肯拗泼钢饕嬖谟谖⑸镏?。第34頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一人的細胞DNAA2、要得到人胰島素基因必須要用限制酶切幾個切口？可產(chǎn)生幾個黏性末端？TGCTCTGGTGAATTCGACGAATGCTACACTTAAGCGCTTAAGC要切兩個切口，產(chǎn)生四個黏性末端。第35頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一人的細胞DNA3、如何將目的基因導入受體細胞？這需要專門的運輸工具，這就是運載體！第36頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一你知道哪些可以當作運載體嗎？常用的運載體有質粒、噬菌體和動植物病毒等。你知道質粒存在于哪些生物中嗎？細菌、以及酵母菌等生物中第37頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一人的細胞DNA質粒是存在于細菌細胞質中獨立于染色體而自主復制的環(huán)狀雙鏈DNA分子。ATCATGAGTCACTAGT標記基因如何將目的基因和運載體結合？首先將運載體取出。第38頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一人的細胞DNAATCATGAGTCACTAGT1、用什么限制酶切？2、為什么要用同一種限制酶切？將運載體取出切出相同的黏性末端，剛好能堿基互補配對。用同種限制酶切。第39頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一這樣得到的DNA分子稱為

。人胰島素基因DNA連接酶（重組質粒）重組DNA分子把目的基因插入運載體需要什么工具酶？連接什么部位？DNA連接酶連接脫氧核糖和磷酸交替連接而構成的DNA骨架上的缺口。第40頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一抗生素抗性基因人胰島素基因將重組DNA導入受體細胞4、如何檢測目的基因是否導入受體細胞中？根據(jù)受體細胞中是否具有標記基因表現(xiàn)出的性狀，來判斷目的基因是否導入。用含抗生素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導入了重組質粒第41頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一5、如果導入了目的基因，目的基因一定會表達嗎？不一定。第42頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一在上述基因工程中，你能說出基因工程的步驟嗎？第43頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一基因工程的基本操作步驟：四步曲：1、提取目的基因2、目的基因與運載體結合3、將目的基因導入受體細胞4、目的基因的檢測和表達第44頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一基因工程基因拼接技術或DNA重組技術生物體外基因DNA分子水平剪切→拼接→導入→表達人類需要的基因產(chǎn)物基因工程的別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程結果原理基因重組第45頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一①基因工程的概念是什麼？②基因操作的工具酶有幾種？分別是什麼？③基因的剪刀是什麼？結果？④基因的針線是什麼？⑤基因的運輸工具是什麼？⑥最常用的運載體是什麼？⑦質粒的結構是什麼？復習第46頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一我國生產(chǎn)的部分基因

工程疫苗和藥物1、基因工程與藥物研制許多藥品的生產(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)。若將生物合成相應藥物成分的基因導入微生物細胞內(nèi)，讓它們產(chǎn)生相應的藥物，不但能解決產(chǎn)量問題，