基因工程與應用

基因工程與應用

第1頁，共25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，定向地改造生物的性狀。原理：基因重組操作水平：DNA分子水平操作環(huán)境：生物外結果：定向地改造生物的性狀，獲得人類所需要的品種。一、基因工程目的基因供體細胞受體細胞第2頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

二、基因操作的工具1.基因的“剪刀”──限制性內切酶（限制酶）一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切割點上將DNA分子切斷。專一性第3頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

基因的針線：DNA連接酶

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G用同種限制酶切割第4頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

被同一種限制切斷的幾個DNA是否具有相同的黏性末端？第5頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

２、基因的針線──DNA連接酶連接酶的作用是：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。第6頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

3、基因的運輸工具——運載體常用的運載體：質粒、噬菌體和動植物病毒標記基因，便于進行檢測。第7頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

第一步：獲取目的基因：用限制酶將供體細胞中的DNA切成許多片段，將這些片段分別載入運載體，然后通過運載體分別轉入不同的受體細胞，讓供體細胞所提供的DNA（外源DNA）的所有片段分別在各個受體細胞中大量復制（在遺傳學中叫擴增），從中找出含有目的基因的細胞，再用一定的方法把帶有目的基因的DNA片段分離出來。

三、工程基本步驟第8頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

2、目的基因與運載體結合用與提取目的基因相同的限制酶切割質粒使之出現(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，在連接酶的作用下連接形成重組DNA分子。第9頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

第三步：將目的基因導入受體細胞導入擴增常用的受體細胞：菌類和動植物細胞第10頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

4、目的基因的表達和檢測大量的受體細胞接受不多的目的基因。處理的受體細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產物。淘汰無表達產物的菌落，保留有表達產物的進一步培養(yǎng)、研究。無表達產物無表達產物有表達產物無表達產物

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四、基因工程的應用一、基因工程與作物育種第12頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

轉基因植物的產生過程1、轉基因植物第13頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

轉基因抗蟲水稻（綠色）與對照（枯黃）1）抗蟲轉基因植物抗蟲的基因來自蘇云金桿菌。蘇云金桿菌形成的伴胞晶體是一種毒性很強的蛋白晶體，能使棉鈴蟲等鱗翅口害蟲癱瘓致死?？茖W家將編碼這個蛋白質的基因導入作物，使作物自身具有抵御蟲害的能力。第14頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

2）抗病轉基因植物轉黃瓜抗青枯病基因的甜椒第15頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

3）其他抗逆轉基因植物轉魚抗寒基因的番茄第16頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

4）利用轉基因改良植物的品質不會引起過敏的轉基因大豆轉基因高賴氨酸玉米第17頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

2、基因工程與藥物研制我國生產的部分基因

工程疫苗和藥物許多藥品的生產是從生物組織中提取的。受材料來源限制產量有限，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。若將生物合成相應藥物成分的基因導入微生物細胞內，讓它們產生相應的藥物，不但能解決產量問題，還能大大降低生產成本。第18頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

1、基因工程藥物在傳統(tǒng)的藥品生產中，某些藥品如胰島素、干擾素直接生物體的哪些結構中提??？藥品直接從生物的組織、細胞或血液中提取。傳統(tǒng)生產方法的缺點由于受原料來源的限制，價格十分昂貴。可利用什么方法來解決上述問題？利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生產出各種高質量、低成本的藥品。第19頁，共25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)液就能產生100g胰島素！使其價格降低了30%-50%!第20頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

用轉基因的植物生產藥物轉基因抗乙肝西紅柿(中國)，雖然不能治愈乙肝，但一年只吃幾個抗乙肝西紅柿，就完全能代替注射乙肝疫苗?？挂腋挝骷t柿屬于轉基因食品，就是將乙肝疫苗植入西紅柿內，經過多代繁殖，使轉入的基因穩(wěn)定化。第21頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

2、基因治療：是指是把健康的外源基因導入有基因缺陷的細胞中，達到治療疾病的目的。

例：1990年，美國正式開始首例重度免疫缺陷癥的臨床基因治療，患者是一個小女孩，因為她編碼的腺苷酸脫氨酶（簡稱ADA）基因發(fā)生了突變。研究人員首先克隆了人體正常的腺苷酸脫氨酶基因（ada），然后將其轉入患者有缺陷的T淋巴細胞中，經過培養(yǎng)、轉化后的T淋巴細胞可以產生ADA，最后將成千上萬的這種轉基因的T淋巴細胞注射到患者骨髓組織中。3年后，這個女孩體內50％的T淋巴細胞出現(xiàn)了新的ada，并能合成ADA，患者的免疫功能得到修復，癥狀明顯緩解，治療取得成功。第22頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

3、基因工程與環(huán)境保護

通過基因工程方法怎樣凈化被污染的環(huán)境？

1）用基因工程產物——“超級細菌”分解石油，可以大大提高細菌分解石油的效率。具體方法：將能分解三種烴類的假單孢桿菌的基因都轉移到能分解另一種烴類的假單孢桿菌內，創(chuàng)造出了能同時分解四種烴類的“超級細菌”。

2）用基因工程培養(yǎng)出“吞噬”汞和降解土壤中DDT的細菌，以及能夠凈化鎘污染的植物。

3）通過基因重組構建新的殺蟲劑，取代生產過程中耗能多、易造成環(huán)境污染的農藥，并試圖通過基因工程回收和利用工業(yè)廢物。第23頁，共25頁，2023年，2月20日，星期一

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化污染物。環(huán)境監(jiān)測第24頁，共25頁，2023年，2月2