基因工程及其應(yīng)用(公開課)

1、基因工程及其應(yīng)用,第2節(jié),最新款的摩托車,假如，有一天世界變成醬紫。,-哥們，知道什么叫反咬一口嗎！,香蕉蛇,好吃，你就吃多點(diǎn)！,獼猴桃老鼠,花菜綿羊-和尚終于可以吃“羊”啦！,狗頭鳥我要飛得更高！嗷嗷嗷,癩蛤蟆馬鈴薯,能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌,一、基因工程(gene engineering) 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。,胰島素基因,人體組織細(xì)胞,提取,胰島素,大腸桿菌 (含胰島素基因),大腸桿菌 (含胰島素基因),一、基因工程(gene engineeri

2、ng) 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。,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，獲得人類所需要的品種。,1、 基因的“剪刀”限制性核酸內(nèi)切酶 專一性： 識別特定核苷酸序列， 在特定的切點(diǎn)切DNA，具特異性。,二、基因操作的工具,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,并裂解磷酸二酯鍵， 產(chǎn)生兩個(gè)黏性末端。,2、基因的“針線” DNA連接酶 連接酶的作用： 將互補(bǔ)配對的兩個(gè)黏性末

3、端連接起來，使之成為一個(gè)完整的DNA分子。 DNA連接酶的作用過程：,注意： 連接的部位：,生成磷酸二酯鍵,基因的針線：DNA連接酶,3、基因的運(yùn)輸工具運(yùn)載體,常用的運(yùn)載體： 質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒等,標(biāo)記基因，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)胞染色體外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子.,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。,三、基因工程的操作步驟,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,

4、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,基因工程操作的基本步驟,四個(gè)基本步驟：,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）目的基因的檢測和表達(dá),三、基因工程的操作步驟,二、基因工程的操作步驟,四、基因工程的應(yīng)用,1、基因工程與作物育種,抗蟲棉、耐儲(chǔ)存的番茄、耐鹽堿的棉花、抗除草劑的玉米、轉(zhuǎn)基因大豆等轉(zhuǎn)基因植物; 轉(zhuǎn)基因奶牛、超級綿羊等轉(zhuǎn)基因動(dòng)物,我國生產(chǎn)的部分基因工程疫苗和藥物,微生物生長迅速， 容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。,2、基因工程與藥物研制,胰島素、干擾素、 乙肝疫苗、白細(xì)胞介素、凝血因子等。,環(huán)境監(jiān)測：基

5、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(gè)病毒也能被DNA探針檢測出來,3、基因工程與環(huán)境保護(hù),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。,環(huán)境污染治理：基因工程做成的“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)。,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,幾種常見育種方法的比較,作業(yè)：,雜交自交選優(yōu),基因重組,不同個(gè)體的優(yōu)良性狀可集中到同一個(gè)個(gè)體上,育種時(shí)間長，需及時(shí)發(fā)現(xiàn)優(yōu)良性狀,雜交水稻 中國荷斯坦牛,花藥離體培養(yǎng)、秋水仙素誘導(dǎo)加倍,染色體變異,明顯縮短育種年限，后代一般都為純種,技術(shù)復(fù)雜，成本高,普通小麥花藥離體培養(yǎng),秋水仙素處理萌發(fā)的種子、幼苗,染色體變異,植物莖桿粗壯，果實(shí)、種子大，營養(yǎng)高,發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低,無籽西瓜,物理或化學(xué)方法處理動(dòng)植物 、微生物,基因突變,提高變異頻率，大幅度改良某些性狀，加速育種進(jìn)程,有利變異少，需要處理大量實(shí)驗(yàn)材料