基因工程極其應(yīng)用

基因工程極其應(yīng)用第1頁/共33頁提取培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的簡要過程你認(rèn)為上述培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的關(guān)鍵步驟有哪些？普通大腸桿菌(不能分泌胰島素)人體組織細(xì)胞胰島素基因與運載體DNA拼接導(dǎo)入大腸桿菌(含胰島素基因)轉(zhuǎn)基因大腸桿菌(能分泌胰島素)第2頁/共33頁培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的關(guān)鍵步驟1.ONE胰島素基因從人體細(xì)胞內(nèi)提取出來2.TWO胰島素基因與運載體DNA連接3.THREE胰島素基因?qū)胧荏w(大腸桿菌)細(xì)胞基因的“剪刀”基因的“針線”基因的運載體第3頁/共33頁基因的剪刀—限制性內(nèi)切酶（簡稱限制酶）

（一）基因操作的工具

限制酶是在生物體(主要是微生物)內(nèi)的一種酶，能將外來的DNA切斷，由于這種切割作用是在DNA分子內(nèi)部進(jìn)行的，故名限制性內(nèi)切酶。特點：專一性。即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上切割DNA分子。第4頁/共33頁

大腸桿菌(EcoRI)的一種限制酶能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。限制酶第5頁/共33頁CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG練習(xí)使用EcoRI剪切目的基因CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG

目的基因黏性末端第6頁/共33頁什么叫黏性末端？

被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補(bǔ)配對，這樣的切口叫黏性末端。第7頁/共33頁基因的針線——DNA連接酶（二）基因操作的工具

DNA連接酶可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，即把梯子兩邊扶手的斷口連接起來，這樣一個重組的DNA分子就形成了。磷酸二酯鍵第8頁/共33頁使用DNA連接酶制作重組DNA分子甲片段CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATT乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG

重組DNA分子GGCATCTTAAAATTCCGTAG第9頁/共33頁（二）基因操作的工具導(dǎo)入過程需要運輸工具——運載體。運載體的作用有哪些？作用一：作為運載工具，將外源基因(抗蟲基因)轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞(棉花細(xì)胞)中去。作用二：利用運載體在受體細(xì)胞(棉花細(xì)胞)內(nèi)，對外源基因(抗蟲基因)進(jìn)行大量復(fù)制。

外源基因(如抗蟲基因)怎樣才能導(dǎo)入受體細(xì)胞(如棉花細(xì)胞)？第10頁/共33頁基因的運載工具——運載體：常用的運載體主要有兩類：

1）細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)的質(zhì)粒

2）噬菌體或某些動植物病毒第11頁/共33頁DNAlinking-enzymerestrictionendonucleaseDNAlinking-enzyme胰島素基因運載體1.能夠在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定保存；2.具有多個限制酶切點以便與外源基因相連；3.具有標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選．第12頁/共33頁四個基本步驟：（三）基因操作的基本步驟1）提取目的基因2）目的基因與運載體結(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)第13頁/共33頁目的基因（三）基因操作的基本步驟

目的基因是人們所需要轉(zhuǎn)移或改造的基因。

如蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因，還有植物的抗?。共《?、抗細(xì)菌）基因、種子貯藏蛋白的基因，以及人的胰島素基因、干擾素基因等。直接分離基因人工合成基因目的基因的提取方法第14頁/共33頁（三）基因操作的基本步驟目的基因與運載體重組1）用一定的限制酶切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個切口，露出黏性末端。

2）用同一種限制酶切斷目的基因，使其產(chǎn)生相同的黏性末端。

3）將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的切口處，再加入適量DNA連接酶，形成了一個重組DNA分子（重組質(zhì)粒）

目的基因與運載體的結(jié)合過程，實際上是不同來源的基因重組的過程。第15頁/共33頁（三）基因操作的基本步驟常用的受體細(xì)胞：

有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動植物細(xì)胞等。將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的原理

借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑。目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞第16頁/共33頁（三）基因操作的基本步驟目的基因的檢測和表達(dá)四環(huán)素抗性基因氨芐青霉素抗性基因第17頁/共33頁（三）基因操作的基本步驟

不能，受體細(xì)胞必須表現(xiàn)出特定的性狀，才能說明目的基因完成了表達(dá)。

受體細(xì)胞攝入DNA分子后就說明目的基因完成了表達(dá)嗎？若不能表達(dá)，要對抗蟲基因再進(jìn)行修飾。第18頁/共33頁二、基因工程的應(yīng)用運用基因工程技術(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、植物。生長快、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國)乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)1、基因工程與作物育種第19頁/共33頁基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

培育抗逆性品種

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。

抗蟲基因作物的意義：減少農(nóng)藥的用量，降低了生產(chǎn)的成本，減少了農(nóng)藥對環(huán)境的污染。第20頁/共33頁轉(zhuǎn)基因龍膽花色奇異轉(zhuǎn)基因藍(lán)豬耳改變花色轉(zhuǎn)基因牽?；ǜ淖兞嘶ㄉ?1頁/共33頁基因工程在畜牧業(yè)的應(yīng)用

繁殖具有抗病能力、高產(chǎn)仔率、高產(chǎn)奶率和高質(zhì)量的皮毛等優(yōu)良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因動物（如奶牛）。該過程的重要步驟是重組DNA轉(zhuǎn)移到動物受精卵中。

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”。第22頁/共33頁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。第23頁/共33頁胰島素從豬、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(chǎn)量之低和價格之高可想而知。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！使其價格降低了30%-50%!第24頁/共33頁3、基因工程與環(huán)境保護(hù)⑴環(huán)境監(jiān)測：

基因工程做成的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個病毒也能被DNA探針檢測出來第25頁/共33頁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。第26頁/共33頁⑵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)。第27頁/共33頁1.基因工程的設(shè)計施工是在什么水平上進(jìn)行的A.細(xì)胞B.細(xì)胞器C.分子D.原子2.目前不常被使用的基因載體有A.質(zhì)粒B.噬菌體C.染色體D.動.植物病毒3.某科學(xué)工作者把兔子的血紅蛋白的信使RNA加入到大腸桿菌的提取液中，在這個細(xì)胞的合成系統(tǒng)中能合成兔子的血紅蛋白，這個事實說明A.蛋白質(zhì)合成是在核糖體上進(jìn)行的B.各種生物共用一套遺傳密碼C.兔子和大腸桿菌的基因發(fā)生了重組D.兔子的基因發(fā)生了突變第28頁/共33頁4.基因治療是把健康的外源基因?qū)耄篈.有基因缺陷的細(xì)胞中B.有基因缺陷的染色體中C.有基因缺陷的細(xì)胞器中D.有基因缺陷的DNA分子中5.下列不屬于基因工程的是：A.培養(yǎng)出抗煙草花葉病的番茄植株B.在大腸桿菌中獲取人的干擾素C.培養(yǎng)出兼有鯉魚與鯽魚特點的鯉鯽移核魚D.利用“工程菌”生產(chǎn)乙肝疫苗第29頁/共33頁6.有關(guān)基因工程的敘述正確的是A.限制性內(nèi)切酶只在獲得目的基因時才用B.重組質(zhì)粒的形成在細(xì)胞內(nèi)完成C.質(zhì)粒都可以作為運載體D.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)可為合成目的基因提供資料7.基因工程中常作為基因的運載體的一組結(jié)構(gòu)是A.質(zhì)粒、線粒體、噬菌體B.染色體、葉綠體、線粒體C.質(zhì)粒、噬菌體、動植物病毒D.細(xì)菌、噬菌體、動植物病毒第30頁/共33頁8.DNA連接酶的重要功能是A.DNA復(fù)制時母鏈與子鏈之間形成氫鍵B.黏性末端堿基之間形成氫鍵C.兩條DNA末端之間的縫隙連接起來D.ABC都不正確9.在基因工程中用來修飾改造生物基因的工具是A.限制酶和連接酶