基因工程及其應(yīng)用公開(kāi)課

關(guān)于基因工程及其應(yīng)用公開(kāi)課第1頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌請(qǐng)你欣賞第2頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月超級(jí)小鼠與超級(jí)魚(yú)請(qǐng)你欣賞第3頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月能發(fā)光的水母不能發(fā)光的熱帶斑馬魚(yú)請(qǐng)你欣賞第4頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基因工程請(qǐng)你欣賞第5頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗的說(shuō)，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，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物的遺傳性狀，獲得人類(lèi)所需要的品種。一、基因工程(geneengineering)第6頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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(zhuān)一性：識(shí)別特定核苷酸序列，在特定的切點(diǎn)切DNA，具特異性。并裂解磷酸二酯鍵，產(chǎn)生兩個(gè)黏性末端。

第7頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月黏性末端例：大腸桿菌的一種限制酶(EcoRⅠ)能識(shí)別

GAATTC序列，并在G和A之間切開(kāi)。EcoRⅠ二、基因操作的工具第8頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月被同一種限制酶切斷的幾個(gè)DNA是否具有相同的黏性末端？思考:二、基因操作的工具第9頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、基因的“針線(xiàn)”

——DNA連接酶作用：將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來(lái)，使之成為一個(gè)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10頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基因的針線(xiàn)：DNA連接酶

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G用同種限制酶切割二、基因操作的工具第11頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體標(biāo)記基因，便于進(jìn)行檢測(cè)。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(yùn)載體：質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒等第12頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月作為運(yùn)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(gè)限制酶切點(diǎn)，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(duì)宿主細(xì)胞無(wú)影響；3、質(zhì)粒的復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)完成。質(zhì)粒可作為有何特點(diǎn)？二、基因操作的工具第13頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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(yùn)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(cè)三、基因操作的基本步驟第14頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、基因操作的基本步驟第15頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1）提取目的基因2）目的基因與運(yùn)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(cè)和表達(dá)三、基因操作的基本步驟第16頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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(niǎo)槍法三、基因操作的基本步驟第17頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月用限制酶切斷成許多片段⑴直接分離基因——鳥(niǎo)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(yùn)載體將這些片段都運(yùn)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(kuò)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(lái)。

該法最大的缺點(diǎn)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18頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑵人工合成基因法DNA合成儀②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。①反轉(zhuǎn)錄法：以信使RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下將脫氧核苷酸合成合成DNA(基因)。三、基因操作的基本步驟第19頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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(gè)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(bǔ)配對(duì)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(yùn)載體結(jié)合目的基因與運(yùn)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20頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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(dòng)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21頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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?？欤诤芏痰臅r(shí)間內(nèi)就能獲得大量的目的基因。導(dǎo)入過(guò)程：運(yùn)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22頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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(cè)出來(lái)。將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)形成菌落，檢測(cè)菌落中是否有目的基因的表達(dá)產(chǎn)物。淘汰無(wú)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(wú)表達(dá)產(chǎn)物無(wú)表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物無(wú)表達(dá)產(chǎn)物目的基因的檢測(cè)和表達(dá)檢測(cè)：通過(guò)檢測(cè)標(biāo)記基因的有無(wú)，來(lái)判斷目的基因是否導(dǎo)入。表達(dá)：通過(guò)特定性狀的產(chǎn)生與否來(lái)確定目的基因是否表達(dá)。三、基因操作的基本步驟第23頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月受體細(xì)胞攝入DNA分子后就說(shuō)明目的基因完成了表達(dá)嗎？三、基因操作的基本步驟第24頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1、基因工程與作物育種轉(zhuǎn)入蘇云金桿菌的一個(gè)抗蟲(chóng)基因，是中國(guó)目前最主要的轉(zhuǎn)基因作物轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉花四、基因工程的應(yīng)用第25頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚(yú)抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯不會(huì)引起過(guò)敏的轉(zhuǎn)基因大豆四、基因工程的應(yīng)用第26頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月運(yùn)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(dòng)、植物。四、基因工程的應(yīng)用生長(zhǎng)快、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(yú)(中國(guó))乳汁中含有人生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)第27頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級(jí)羊和超級(jí)小鼠導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠超級(jí)動(dòng)物特殊動(dòng)物四、基因工程的應(yīng)用第28頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月我國(guó)生產(chǎn)的部分基因

工程疫苗和藥物⑴基因工程藥品的生產(chǎn)許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來(lái)源限制產(chǎn)量有限，其價(jià)格往往十分昂貴。微生物生長(zhǎng)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(wèn)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29頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月胰島素從豬、牛等動(dòng)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(jià)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(jià)格降低了30%-50%!四、基因工程的應(yīng)用第30頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月通過(guò)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—4０mg干擾素。干擾素治療病毒感染簡(jiǎn)直是“萬(wàn)能靈藥”！過(guò)去從人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍貴”程度自不用多說(shuō)。四、基因工程的應(yīng)用第31頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

基因工程人干擾素α-2b（安達(dá)芬），是我國(guó)第一個(gè)全國(guó)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(guó)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32頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月其它基因工程藥物

人造血液、白細(xì)胞介素、乙肝疫苗等通過(guò)基因工程實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，均為解除人類(lèi)的病苦，提高人類(lèi)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33頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑵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(cè)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(guó)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34頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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(cè)樣品的DNA或RNA序列進(jìn)行核酸分子雜交，用于對(duì)待測(cè)核酸樣品中特定基因順序的探測(cè)，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(cè)出來(lái)的標(biāo)記物。

原理：DNA分子雜交（堿基互補(bǔ)配對(duì)）四、基因工程的應(yīng)用第35頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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(guò)比較、分析這兩種圖譜，就可以得出病變的DNA信息?；蛐酒\斷技術(shù)以其快速、高效、敏感、經(jīng)濟(jì)、平行化、自動(dòng)化等特點(diǎn)，將成為一項(xiàng)現(xiàn)代化診斷新技術(shù)。四、基因工程的應(yīng)用第36頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基因治療用正常的基因取代或修補(bǔ)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37頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1990年9月14日，安德森對(duì)一例患ADA缺乏癥的4歲女孩進(jìn)行基因治療。這個(gè)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(wú)菌的隔離帳里。他們將這個(gè)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(gè)月內(nèi)她又接受了7次這樣的治療，同時(shí)也接受酶治療。后來(lái)，她的免疫功能日趨健全，能夠走出隔離帳，過(guò)上了正常人的生活，并進(jìn)入普通小學(xué)上學(xué)。四、基因工程的應(yīng)用第38頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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39頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑴環(huán)境監(jiān)測(cè)：

基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測(cè)環(huán)境中的病毒、細(xì)菌等污染。1t水中只有10個(gè)病毒也能被DNA探針檢測(cè)出來(lái)3、基因工程與環(huán)境保護(hù)四、基因工程的應(yīng)用第40頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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41頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑵環(huán)境污染治理：

基因工程做成的“超級(jí)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(lèi)，用基因工程培育成功的“超級(jí)細(xì)菌”卻能分解石油中的多種烴類(lèi)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42頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

閱讀課本Ｐ１０５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43頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2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(huì)支持，這一研究將被扼殺，并且強(qiáng)調(diào)，迄今為止并沒(méi)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44頁(yè)，課件共49頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月美國(guó)人食用轉(zhuǎn)基因食品已多年，超級(jí)市場(chǎng)上有4000多種