62基因工程及其應(yīng)用.pptVIP

讓大腸桿菌合成人的胰島素？,設(shè)想,讓細(xì)菌“吐出”蠶絲？,基因控制生物性狀,基因工程,第六章從雜交育種到基因工程,第2節(jié)基因工程及其應(yīng)用,P102基因工程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，定向地改造生物的性狀。,原理：基因重組,操作水平：DNA分子水平,優(yōu)點(diǎn)：按照人們的意愿定向改造生物的性狀；打破生殖隔離,一、基因工程,對(duì)象：基因,（目的性強(qiáng)，育種周期短；打破生殖隔離）,（一）基因操作的工具,（一）基因操作的工具,例如：大腸桿菌中的一種叫EcoR的限制酶能專一識(shí)別GAATTC序列，并在G和A之間將這段序列切開。,一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。,、基因的“剪刀”限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）,專一性,結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端（堿基互補(bǔ)配對(duì)）,限制性內(nèi)切酶作用過程,GAATTCCGTAGAATTCGGATT,嘗試寫出下列序列受EcoRI限制酶作用后的黏性末端,CTTCATGAATTCCCTAA,GAAGTACTTAAGGGATT,CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA,練一練:,1.,2.,重組DNA,2、基因的針線DNA連接酶,連接部位P103：脫氧核糖和磷酸之間的缺口,A,A,T,T,G,C,C,T,T,A,A,G,注：連接部位是磷酸二酯鍵,3、基因的運(yùn)輸工具運(yùn)載體,常用的運(yùn)載體p103：質(zhì)粒（最常用）、噬菌體和動(dòng)植物病毒,作用P103：將外源基因送入受體細(xì)胞,質(zhì)粒的特點(diǎn)P103：1.存在于細(xì)菌、酵母菌等生物的細(xì)胞中2.擬核或細(xì)胞核外能自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子3.容易從細(xì)胞中取出和放入,四個(gè)基本步驟P103：,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）目的基因的檢測和鑒定,（二）基因操作的基本步驟,1、提取目的基因,目的基因是人們所需要轉(zhuǎn)移或改造的基因。,取出DNA,用限制酶切斷DNA,供體細(xì)胞,2、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合,細(xì)菌,用連接酶將目的基因和質(zhì)粒連接,提取質(zhì)粒并用限制酶切割,切割質(zhì)粒與提取目的基因所用的是同種限制酶目的是產(chǎn)生相同的黏性末端,3、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,將重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞,增殖,常用的受體細(xì)胞有大腸桿菌、枯草桿菌和動(dòng)植物細(xì)胞等,4、目的基因的檢測和鑒定,通過檢測特定性狀的產(chǎn)生與否來確定目的基因是否表達(dá)。,二、基因工程的應(yīng)用P104,1、基因工程與作物育種,1993年，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院的科學(xué)家成功地培育出了抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，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(qiáng)的蛋白質(zhì)晶體，能使棉鈴蟲等鱗翅目害蟲癱瘓致死?？茖W(xué)家將編碼這個(gè)蛋白質(zhì)的基因?qū)胱魑铮棺魑镒陨砭哂械钟x害的能力。,2、基因工程與藥物研制,我國生產(chǎn)的部分基因工程疫苗和藥物,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(jià)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。,實(shí)例：用基因工程方法生產(chǎn)胰島素過程：胰島基因與大腸桿菌的DNA分子重組，并且在大腸桿菌體內(nèi)獲得成功的表達(dá)。用基因工程方法生產(chǎn)的藥物還有干擾素、白細(xì)胞介素、凝血因子，以及預(yù)防乙肝、霍亂的疫苗等。,3、環(huán)境保護(hù)P105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)。,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。,某些植物對(duì)環(huán)境污染非常敏感,4、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性,轉(zhuǎn)基因食品安全嗎？,歸納總結(jié),1、DNA連接酶與DNA聚合酶的異同學(xué)案P110,連接DNA片段,作為基因工程的工具酶,在DNA復(fù)制時(shí)作用,連接游離的脫氧核苷酸,連接脫氧核苷酸之間的磷酸和脫氧核糖,磷酸二酯鍵,歸納總結(jié),2、基因工程操作中應(yīng)注意的問題,四個(gè)步驟只有第三步不涉及堿基互補(bǔ)配對(duì)目的基因必須與運(yùn)載體結(jié)合后才能導(dǎo)入受體細(xì)胞，才能穩(wěn)定保存并復(fù)制受體細(xì)胞常用微生物的原因：繁殖快、代謝快、目的產(chǎn)物多,練習(xí)：,1、基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的。在基因操作的基本步驟中，不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)的步驟是A、人工合成基因B、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合C、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞D、目的基因的檢測和表達(dá),C,練習(xí)：,2、在基因工程中，切割運(yùn)載體和含有目的基因的DNA片段時(shí)需使用A同種限制酶B兩種限制酶C同種DNA連接酶D兩種DNA連接酶,A,練習(xí)：,3、下列關(guān)于DNA連接酶的敘述，正確的是ADNA連接酶連接的是堿基對(duì)之間的氫鍵BDNA連接酶連接的是黏性末端兩條鏈上的磷酸和脫氧核糖CDNA連接酶連接的是粘性末端兩條鏈上的磷酸和核糖D同一種DNA連接酶可以切出不同的黏性末端,B,練習(xí)：,4、下列是由限制酶切割形成的DNA片段，能用相應(yīng)DNA連接酶將它們恢復(fù)連接的組合是CTGCAGGAATTCGCTTAAACGTCGA.；