第6章第2节基因工程及其应用.pptx

能发光的水母能发光的水母能否让热带鱼能否让热带鱼也能发光也能发光?设想不能发光的热带斑马鱼不能发光的热带斑马鱼导入人基因具特殊用途的猪和小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠能产生人胰岛素的大肠杆菌抗抗虫虫害害的的玉玉米米抗虫棉抗虫棉能产能产生人生人胰岛胰岛素的素的大肠大肠杆菌杆菌基因基因“嫁接嫁接”TTTTAGCCGGAA原原 理：理：操作水平：操作水平：结结 果：果：目的基因目的基因供体细胞供体细胞受体细胞受体细胞基因重组基因重组DNADNA分子水平分子水平定向地改造生物的遗传性状，定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。获得人类所需要的品种。获得新性状获得新性状一、基因工程原理一、基因工程原理 基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序v提取目的基因提取目的基因v目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合v将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞v目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定供体生物细胞供体生物细胞取出取出DNADNA用限制酶剪用限制酶剪去多余部分去多余部分目的基因目的基因即：将需要的基因从供体生物细胞内提取出来即：将需要的基因从供体生物细胞内提取出来目前被广泛提取使用目前被广泛提取使用的目的基因有：的目的基因有：苏云金苏云金杆菌抗虫基因杆菌抗虫基因、植物抗、植物抗病基因病基因（抗病毒、抗细（抗病毒、抗细菌菌)、人胰岛素基因人胰岛素基因等。等。v提取目的基因提取目的基因直接分离基因直接分离基因直接分离基因直接分离基因人工合成基因人工合成基因人工合成基因人工合成基因目的基因的提取方法目的基因的提取方法如如:EcoRI该限制酶只能识别该限制酶只能识别GAATTCGAATTC的序列。的序列。一种限制性内切酶只能识别一种特定一种限制性内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列。的核苷酸序列。专一性专一性1.1.基因的基因的剪刀剪刀限制性内切酶（主要存限制性内切酶（主要存在于在于微生物体内微生物体内）基因操作的工具CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG EcoRIEcoRI 剪切目的基因剪切目的基因CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 目的基因目的基因黏性末端黏性末端什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？被被限制酶限制酶切开的切开的DNA两条单链的切两条单链的切口，带有几个口，带有几个伸出的核苷酸伸出的核苷酸，他们之间，他们之间正好正好互补配对互补配对，这样的切口叫黏性末端。，这样的切口叫黏性末端。例题例题.下列是由限制酶切割形成的下列是由限制酶切割形成的DNADNA片段，片段，能用相应能用相应DNADNA连接酶将它们恢复连接的组合是连接酶将它们恢复连接的组合是CTGCA GGCTTAA GACGTC AATTC GA.A.；B.B.；C.C.；D.D.以上都不对以上都不对A基因的运输工具基因的运输工具运载体运载体常用的运载体有两类：常用的运载体有两类：1 1）细菌细胞质的）细菌细胞质的质粒质粒 2 2）噬菌体噬菌体或某些或某些动植物病毒动植物病毒v目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合大肠杆菌的大肠杆菌的质粒质粒（能（能自我复制自我复制的环的环状状DNADNA分子分子）运载体应该运载体应该具有什么特具有什么特点呢点呢?基因操作的工具：运载体运载体特点：运载体特点：1.能够在宿主细胞内复制并稳定保存；能够在宿主细胞内复制并稳定保存；.具有具有多个多个限制酶切点以便与外源基因限制酶切点以便与外源基因相连；相连；.具有具有标记标记基因，便于进行基因，便于进行筛选筛选基因的针线基因的针线DNADNA连接酶连接酶如何将目的基因与运载体结合？如何将目的基因与运载体结合？使用使用DNADNA连接酶制作重组连接酶制作重组DNADNA分子分子目的基因目的基因CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT 质粒的质粒的DNA片段片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG 重组重组DNADNA分子或者重组质粒分子或者重组质粒GGCATCTTAAAATTCCGTAG 1.1.用一定的用一定的_切割质粒，使其出现一个切切割质粒，使其出现一个切口，露出口，露出_。2.2.用用_切断目切断目 的基因，使其产生的基因，使其产生_ _ _。3.3.将切下的目的基因片段插入质粒的将切下的目的基因片段插入质粒的_处，处，再加入适量再加入适量_，形成了一个重组，形成了一个重组 DNADNA分子（重组质粒）分子（重组质粒）限制性内切酶限制性内切酶黏性末端黏性末端同一种限制酶同一种限制酶的黏性末端的黏性末端切口切口DNADNA连接酶连接酶相同相同目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合例题例题.DNA.DNA连接酶的作用是：连接酶的作用是：A.A.子链和母链之间形成氢键子链和母链之间形成氢键B.B.黏性末端之间形成氢键黏性末端之间形成氢键C.C.两个两个DNADNA末端间的缝隙连接末端间的缝隙连接D.AD.A、B B、C C都对都对 C常用的受体细胞：常用的受体细胞：动植物细胞、大肠杆菌、土壤农杆菌、枯动植物细胞、大肠杆菌、土壤农杆菌、枯草杆菌等。草杆菌等。v将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞常用的方法：农杆菌转化法（常用的方法：农杆菌转化法（植物植物）显微注射法（显微注射法（动物动物）感受态细胞（感受态细胞（微生物）微生物）检查是否成功检查是否成功检测检测鉴定鉴定检测转基因生物染色体的检测转基因生物染色体的DNA DNA 上是否插入了目的基因上是否插入了目的基因检测目的基因是否转录出了检测目的基因是否转录出了mRNAmRNA检测目的基因是否翻译成蛋白质检测目的基因是否翻译成蛋白质抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等方法方法方法方法DNA-RNA分子杂交分子杂交抗原抗原-抗体杂交抗体杂交v目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定方法方法DNA分子杂交分子杂交培育转基因大肠杆菌的简要过程：培育转基因大肠杆菌的简要过程：普通大肠杆菌普通大肠杆菌(不能分泌胰岛素不能分泌胰岛素)人体组织细胞人体组织细胞提取提取提取提取胰岛素基因胰岛素基因与运载体与运载体与运载体与运载体DNADNADNADNA拼接拼接拼接拼接大肠杆菌大肠杆菌(含含胰岛素基因胰岛素基因)转基因大肠杆菌转基因大肠杆菌(能分泌胰岛素能分泌胰岛素)导入导入导入导入检测是否成功检测是否成功12基因工程的操作工具基因工程的操作工具1.1.基因的剪刀基因的剪刀 限制性内切酶限制性内切酶2.2.基因的针线基因的针线 连接酶连接酶 3.3.基因的运输工具基因的运输工具 运载体运载体 基因工程的操作步骤基因工程的操作步骤1.1.目的基因的目的基因的提取提取2.2.目的基因与运载体目的基因与运载体结合结合3.3.目的基因目的基因导入导入受体细胞受体细胞4.4.目的基因的目的基因的检测检测与与表达表达1、基因工程与作物育种 转基因抗虫棉抗虫基因来自苏云金芽孢杆菌二、基因工程的应用二、基因工程的应用基因工程在农业上的应用基因工程在农业上的应用 培育抗逆性品种培育抗逆性品种 将细菌的抗虫、抗病毒、抗将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体高温等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。性。如转基因抗虫棉。抗虫基因作物的意义：抗虫基因作物的意义：减少农药的用量，降低了生产减少农药的用量，降低了生产的成本，减少了农药对环境的污染。的成本，减少了农药对环境的污染。二、基因工程的应用二、基因工程的应用运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。有特殊用途的动、植物。生长快、耐不良环境、肉生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼质好的转基因鱼(中国中国)乳汁中含有人生长激素乳汁中含有人生长激素的转基因牛的转基因牛(阿根廷阿根廷)1 1、基因工程与作物育种、基因工程与作物育种转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基转鱼抗寒基因的番茄因的番茄转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯不会引起过敏的转基因大豆不会引起过敏的转基因大豆转基因龙胆花色奇异转基因蓝猪耳改变花色转基因牵牛花改变了花色导入人基因具特殊用途的猪和小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠特殊特殊动物动物 图为图为20012001年年1212月底出生的月底出生的5 5只可爱的转只可爱的转基因克隆小猪。据培育者英国基因克隆小猪。据培育者英国PPLPPL医疗公司医疗公司称，这些转基因小猪将为研究和称，这些转基因小猪将为研究和“生产生产”适适用于人体移植手术使用的动物器官提供巨大用于人体移植手术使用的动物器官提供巨大的帮助。的帮助。二、基因工程与药物研制二、基因工程与药物研制我国生产的部分基因我国生产的部分基因工程疫苗和药物工程疫苗和药物许多药品的生产许多药品的生产是从是从生物组织、细胞、生物组织、细胞、血液中血液中提取的。受材提取的。受材料来源限制产量有限，料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。其价格往往十分昂贵。微生物微生物生长迅速生长迅速，容易控制容易控制，适于大规模，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因因导入微生物细胞导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。胰岛素从猪、牛等动物的胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，胰腺中提取，100Kg100Kg胰腺只能提胰腺只能提取取4-5g4-5g的胰岛素，其产量之低的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。和价格之高可想而知。将合成的胰岛素基将合成的胰岛素基因导入因导入大肠杆菌大肠杆菌，每，每2000L2000L培养液就能产生培养液就能产生100g100g胰岛素！使其价胰岛素！使其价格降低了格降低了30%-50%!30%-50%!干扰素治疗病毒感染简直干扰素治疗病毒感染简直是是“万能灵药万能灵药”！过去从人血！过去从人血中提取，中提取，300L300L血才提取血才提取1mg1mg！其其“珍贵珍贵”程度自不用多说。程度自不用多说。人造血液、白细胞人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过介素、乙肝疫苗等通过基因工程实现工业化生基因工程实现工业化生产，均为解除人类的病产，均为解除人类的病苦，提高人类的健康水苦，提高人类的健康水平发挥了重大的作用。平发挥了重大的作用。人造血液及其生产人造血液及其生产3 3、基因工程与环境保护、基因工程与环境保护 环境监测：环境监测：基因工程做成的基因工程做成的DNADNA探针能够十分灵敏地检探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。测环境中的病毒、细菌等污染。1t1t水中只有水中只有1010个病毒也能被个病毒也能被DNADNA探针检测出来探针检测出来三、环境保护三、环境保护:基因工程做成的基因工程做成的“超级超级细菌细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。能吞食和分解多种污染环境的物质。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的工程培育成功的“超级细菌超级细菌”却能分解石油中的多种烃却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDTDDT等毒害物质。等毒害物质。利用基因工程培育的利用基因工程培育的“指示生物指示生物”能十分能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。转基因食品转基因食品 安全吗?1.基因工程的正确操作步骤是:使目的基因与运载体结合使目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞 检测目的基因的表达是否符合特定性状要求检测目的基因的表达是否符合特定性状要求 提取目的基因提取目的基因A.A.B.C.C.D.D.2.2.要使目的基因与对应的载体重组，所要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是需的两种酶是()()限制酶限制酶连接酶连接酶解旋酶解旋酶还原酶还原酶 A3.3.基因工程技术中的目的基因主要来基因工程技术中的目的基因主要来源于源于A.A.自然界现存在生物体内的基因自然界现存在生物体内的基因B.B.自然突变产生的新基因自然突变产生的新基因C.C.人工诱变产生的新基因人工诱变产生的新基因D.D.科学家在实验室中人工合成的基因科学家在实验室中人工合成的基因A4.4.下列关于基因工程的叙述中正确的是下列关于基因工程的叙述中正确的是:A.A.限制酶只用于提取目的基因限制酶只用于提取目的基因B.B.细菌体内的环状细菌体内的环状DNADNA均可作运载体均可作运载体C.DNAC.DNA连接酶可用于目的基因和运载体的连接连接酶可用于目的基因和运载体的连接D.D.重组重组DNADNA分子一旦进入受体细胞分子一旦进入受体细胞,基因工程则完成基因工程则完成.5.5.以下说法正确的是以下说法正确的是:A.A.目的基因是指重组目的基因是指重组DNA DNA B.B.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C.DNAC.DNA重组所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体重组所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体D.D.只要受体细胞中含有目的基因，目的基因就一定能只要受体细胞中含有目的基因，目的基因就一定能够成功表达够成功表达 CBA.A.常用相同的限制性核酸内切酶处理目的常用相同的限制性核酸内切酶处理目的 基因和质粒基因和质粒B.DNAB.DNA连接酶和连接酶和RNARNA聚合酶是构建重组质粒聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶必需的工具酶C.C.可用抗生素的培养基检测大肠杆菌中是可用抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒否导入了重组质粒D.D.导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达表达.7.7.（20062006年年.四川）用基因工程技术可使大肠四川）用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列说法不正确的是杆菌合成人的蛋白质。下列说法不正确的是B8.8.切取牛的生长激素或人的生长激素基因切取牛的生长激素或人的生长激素基因,用显用显微注射技术将它们分别注入小鼠的受精卵中微注射技术将它们分别注入小鼠的受精卵中,从从而获得了而获得了”超级鼠超级鼠”,次项技术遵循的原理是次项技术遵循的原理是A.A.基因突变基因突变 DNA RNA DNA RNA 蛋白质蛋白质B.B.基因工程基因工程 RNA DNARNA DNA 蛋白质蛋白质C.C.细胞工程细胞工程 DNA RNA DNA RNA 蛋白质蛋白质D.D.基因工程基因工程 DNA RNA DNA RNA 蛋白质蛋白质Dba9 9.(.(多选题多选题)如图如图,下列有关酶功能下列有关酶功能的叙述中的叙述中,正确的是正确的是A.A.切断切断a a处的酶为限制性内切酶处的酶为限制性内切酶B.B.连接连接a a处的酶为处的酶为DNADNA连接酶连接酶C.C.切断切断b b处的酶为解旋酶处的酶为解旋酶D.D.连接连接b b处的酶为处的酶为RNARNA聚合酶聚合酶ABC10.(10.(多选题多选题)科学家运用基因工程技术科学家运用基因工程技术,让让羊合成并分泌抗体羊合成并分泌抗体,相关叙述中正确的是相关叙述中正确的是A.A.该技术导致生物定向变异该技术导致生物定向变异B.DNAB.DNA连接酶把目的基因与运载体黏性末连接酶把目的基因与运载体黏性末端碱基对连接起来端碱基对连接起来C.C.蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供材料因提供材料D.D.受精卵是理想的受体受精卵是理想的受体ACD