基因工程簡介培訓(xùn)課件

基因工程簡介例1:治療侏儒癥的唯一方法，是向人體注射生長激素。而生長激素的獲得很困難。以前，要獲得生長激素，需解剖尸體，從大腦的底部摘取垂體，并從中提取生長激素。現(xiàn)可利用基因工程方法，將人的生長激素基因?qū)氪竽c桿菌中，使其生產(chǎn)生長激素。人們從450L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長激素，相當(dāng)于6萬具尸體的全部產(chǎn)量。什么是基因工程2基因工程簡介例2:將細(xì)菌的抗蟲、抗病毒、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等抗性基因轉(zhuǎn)移到作物體內(nèi)，將從根本上改變作物的特性。如轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。例3:將人的生長激素基因和牛的生長素基因分別注射到小白鼠受精卵中，得到的“超級小鼠”。3基因工程簡介例4:基因治療：是指是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的?；及肴樘茄Y的患者，由于細(xì)胞內(nèi)半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶，使過多的半乳糖在體內(nèi)積聚，引起肝、腦等功能受損。

1971年，美國科學(xué)家在體外做了試驗(yàn)，用帶有半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因的噬菌體侵染患者的離體組織細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些組織細(xì)胞能夠利用半乳糖了。這表明，用基因替換的方法治療這種遺傳病是可能的。4基因工程簡介（一）、基因工程概念

——定向改造生物的新技術(shù)

別名操作環(huán)境操作對象操作水平基本過程結(jié)果人類所需要的產(chǎn)品剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)DNA分子水平基因生物外基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)原理：基因重組5基因工程簡介基因工程培育抗蟲棉蘇云金芽孢桿菌→抗蟲基因→棉的細(xì)胞→抗蟲棉抗蟲基因的結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)？6基因工程簡介（二）、基因操作的工具1、基因剪刀——限制性內(nèi)切酶（限制酶）限制性內(nèi)切酶作用過程7基因工程簡介（二）、基因操作的工具1、基因剪刀——限制性內(nèi)切酶（限制酶）①分布：②作用特點(diǎn)：主要在微生物中。專一性

一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且能在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子多樣性限制酶有200多種④結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端③作用實(shí)質(zhì)：使磷酸二酯鍵斷開8基因工程簡介④舉例：大腸桿菌的一種限制酶能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。

9基因工程簡介例：已知限制酶I的識別序列和切點(diǎn)是—G↓GATCC—，請畫出質(zhì)粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。10基因工程簡介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)黏性末端連接起來，使之成為一個(gè)完整的DNA分子。連接的部位：

磷酸二酯鍵，不是氫鍵。11基因工程簡介DNA連接酶的作用過程點(diǎn)擊播放12基因工程簡介DNA連接酶的作用過程13基因工程簡介作用：

將外源基因送入受體細(xì)胞。2.條件：能在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存。具有多個(gè)限制酶切點(diǎn)。具有某些標(biāo)記基因3.種類:：

質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒。3、基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體14基因工程簡介質(zhì)粒細(xì)胞染色體外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子；質(zhì)粒是基因工程中最常用的運(yùn)載體；最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒；質(zhì)粒的存在對宿主細(xì)胞無影響；質(zhì)粒的復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)完成。15基因工程簡介（三）、基因工程操作的步驟提取目的基因目的基因與運(yùn)載體結(jié)合將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因地檢測和表達(dá)16基因工程簡介提取目的基因的方法：方法一、從供體細(xì)胞的DNA中直接分離基因（鳥槍法）方法二、人工合成基因1、提取目的基因17基因工程簡介將需要的基因從供體生物的細(xì)胞內(nèi)提取出來。取出DNA用多種限制酶切斷DNA成為許多片段直接分離基因——鳥槍法優(yōu)點(diǎn)：操作簡單；缺點(diǎn)：工作量大，具有一定的盲目性，又由于真核細(xì)胞中的基因含有不表達(dá)的DNA片段，不能直接用于基因的擴(kuò)增和表達(dá)。（真核生物的基因含有內(nèi)含子，不能在原核細(xì)胞中正確表達(dá)）18基因工程簡介人工合成基因蛋白質(zhì)的氨基酸序列mRNA推測推測合成

目的基因結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列目的基因的mRNA反轉(zhuǎn)錄單鏈DNA雙鏈DNA合成反轉(zhuǎn)錄法直接合成法得到的DNA不含內(nèi)含子19基因工程簡介2、目的基因和運(yùn)載體的結(jié)合：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)配對后，在DNA連接酶的作用下連接形成重組DNA分子（重組質(zhì)粒）

重組質(zhì)粒20基因工程簡介3、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞（并擴(kuò)增）基因工程中常用的受體細(xì)胞：導(dǎo)入受體細(xì)胞常用的方法：目的基因的擴(kuò)增將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將受體細(xì)胞進(jìn)行擴(kuò)增21基因工程簡介表達(dá)：受體細(xì)胞表現(xiàn)出特定的性狀。例：用棉鈴飼喂棉鈴蟲，如蟲吃后不出現(xiàn)中毒癥狀，說明未攝入目的基因或攝入目的基因未表達(dá)。如蟲吃后中毒死亡，則說明攝入了抗蟲基因并得到表達(dá)。23基因工程簡介24基因工程簡介(四）基因工程的成果與發(fā)展前景主要內(nèi)容1）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生2）基因工程與農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè)3）基因工程與環(huán)境保護(hù)25基因工程簡介基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生1）生產(chǎn)基因藥品2）基因診斷與基因治療基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用26基因工程簡介基因工程藥品——胰島素、干擾素、生長激素、白細(xì)胞介素利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品。27基因工程簡介基因診斷：也稱為DNA診斷或基因探針技術(shù)。

28基因工程簡介基因探針/DNA探針：

是一段帶有檢測標(biāo)記（如放射性同位素、熒光分子等）且順序已知的與目的基因或DNA互補(bǔ)的特異核苷酸序列（DNA或RNA)。DNA探針需滿足條件：必須是單鏈，帶有容易被檢測出來的標(biāo)記物（如放射性同位素、熒光分子等）29基因工程簡介DNA分子雜交：將兩種生物的DNA單鏈放在一起雜交，其中一種生物的DNA單鏈?zhǔn)孪扔猛凰剡M(jìn)行標(biāo)記。如果兩種生物DNA分子之間存在互補(bǔ)的部分，就能形成雙鏈區(qū)。由于同位素被檢出的靈敏度高，即使兩種生物DNA分子之間形成百萬分之一的雙鏈區(qū)，也能夠被檢出。

30基因工程簡介基因治療：是指是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的?；及肴樘茄Y的患者，由于細(xì)胞內(nèi)半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶，使過多的半乳糖在體內(nèi)積聚，引起肝、腦等功能受損。

1971年，美國科學(xué)家在體外做了試驗(yàn)，用帶有半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因的噬菌體侵染患者的離體組織細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些組織細(xì)胞能夠利用半乳糖了。這表明，用基因替換的方法治療這種遺傳病是可能的。31基因工程簡介基因工程與農(nóng)牧業(yè)基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用：1）高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具優(yōu)良品質(zhì)的品種如“向日葵豆”植株。2）抗逆性品種如轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。32基因工程簡介轉(zhuǎn)基因動(dòng)物：基因工程在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用主要是什么？特定基因+病毒DNA→重組DNA→動(dòng)物受精卵→轉(zhuǎn)基因動(dòng)物感染或顯微注射技術(shù)方法33基因工程簡介用口徑為1μm的DNA注射器，將大量的目的基因片段注入到受精卵的核內(nèi)，然后把經(jīng)過注射的受精卵移植到另一只雌性動(dòng)物的子宮內(nèi)，使受精卵發(fā)育為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。什么叫顯微注射技術(shù)？34基因工程簡介

1）乳腺是一個(gè)外分泌器官，乳汁不進(jìn)入體內(nèi)循環(huán)，不會影響轉(zhuǎn)基因動(dòng)物本身的生理代謝反應(yīng)。

2）從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，易提純，表達(dá)的蛋白質(zhì)已經(jīng)過充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性。

3）從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產(chǎn)物的同時(shí)，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物又可無限繁殖。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的乳腺。就基因藥物而言，最理想的表達(dá)場所是哪里？35基因工程簡介基因工程與食品業(yè)36基因工程簡介基因工程與環(huán)境保護(hù)1）用于環(huán)境監(jiān)測。2）用于被污染環(huán)境的凈化。基因工程在環(huán)保方面有什么應(yīng)用？例如：用DNA探針可以檢測飲用水中病毒的含量。此方法的特點(diǎn)是快速、靈敏，1噸水中有10個(gè)病毒也能檢測出來。通過基因工程方法怎樣進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測？37基因工程簡介

1）用基因工程產(chǎn)物——“超級細(xì)菌”。

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

3）通過基因重組構(gòu)建新的殺蟲劑，取代生產(chǎn)過程中耗能多、易造成環(huán)境污染的農(nóng)藥。通過基因工程方法怎樣凈化被污染的環(huán)境？38基因工程簡介2006（全國一）采用基因工程技術(shù)將人凝血因子基因?qū)肷窖蚴芫?，培育出了轉(zhuǎn)基因羊。