南京工业大学生命工程与技术概论限选课-基因工程.ppt

细胞质遗传,细胞质遗传,第二级,第三级,*,基因工程的基本内容,中央电教馆资源中心,基因工程的诞生,三大理论基础,遗传物质是DNA,DNA双螺旋结构,密码子的通用性,限制性内切酶的发现,DNA连接酶的发现,质粒的发现,三大技术基础,1,高含油量的转基因大豆,转基因蔬菜,番茄酱,基因工程的应用,2,1.1基因工程概念,基因工程：,在生物体外，对生物体的基因进行,改造,和,重新组合,，然后,导入受体细胞,，使重组基因在受体细胞内表达，产生出所需要的基因产物。,3,印迹法,方法,逆转录合成法,聚合酶链式反应（PCR）,6,聚合酶链式反应（PCR）是在体外的小试管中通过酶促反应有选择地大量扩增一段目的基因的技术。它把目的基因的寻找和扩增，放在一个步骤里完成。,PCR扩增仪,7,聚合酶链反应,95,目的基因,37,95,55,72,72,55/72,95/55/72,第一轮,第二轮,第三轮,（1）,变性,（2）,退火,（3）延伸,三个步骤,8,PCR动画演示,9,将目的基因片断从细胞内提取,需要基因的,限制性内切酶。,将目的基因与载体连接,需要基因的,DNA,连接酶。,第二步：与载体的体外连接,10,限制性内切酶,分布：,从细菌中分离得到。,特点：,特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。,结果：,产生黏性未端（碱基互补配对）。,一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将DNA 分子切断。目前已发现的限制酶有2000多种。,11,点击播放,举例,：,大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。,12,DNA连接酶,连接酶的作用,：,DNA,连接酶是将碱基互补配对的两个黏性末端连接起来，封闭,DNA,链上的缺口，使之成为一个完整的,DNA,分子。,连接的部位,：,可以催化,DNA,链上的,5-PO,4,与,3-OH,生成磷酸二脂键。可用于将目的基因与载体的,DNA,连接起来。,13,DNA连接酶的作用过程,点击播放,14,基因工程载体,常用的载体：,细菌或酵母菌的质粒、,噬菌体。,载体,是能将目的基因片段送入宿主细胞的工具。可与包含目的基因的外源DNA片段连接构成重组体，并将重组体导入宿主细胞。,15,质粒：,细菌细胞中自然存在于染色体外可以自主复制的一段环状DNA分子。,PUC118质粒的基本结构,16,目的基因与载体连接，,构建了重组DNA 分子,17,第三步：导入受体细胞并扩增,常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、毕赤氏酵母和动植物细胞等,。,构造好的重组 DNA 分子导入受体细胞，若受体细胞是细菌称,转化，,若受体细胞是动/植物细胞，通常称为,转染,。,将目的基因导入受体细胞,将受体细胞进行扩增,18,第四步：筛选含有重组子的细胞,重组 DNA 分子进入寄主细胞后，其中的目的基因能否表达，表达效率高低，有很大差别。,表达指目的基因编码的蛋白质合成。,检测方法,：,1、特殊标记(蓝白斑、抗药性),2、电泳检测是否有所需的DNA片段,或蛋白质条带,19,1,选择目的基因及载体质粒并酶切,2 混合连接,3连接物转化大肠杆菌,4 转入平板培养,5 蓝白菌菌落筛选,6转入液体培养,获得大量克隆基因,将目的基因克隆到大肠杆菌中的步骤,20,DNA片断的凝胶电泳,蛋白质PAGE电泳,标准蛋白,目的蛋白,细胞破碎液,21,第五步：获得目的产物,22,第二节 基因工程应用,（1）在医药工业中的应用,基因工程药物,人胰脏,23,胰岛素,1吨 牛胰脏 100 克胰岛素,2000升发酵液 100 克胰岛素,干扰素,1200 升人血 23 万美元/病人,1 升发酵液 200300 美元/病人,含有人胰岛素的大肠杆菌,400头牛,24,（2）在环境工程中应用,美国 GE 公司构造成功具有巨大烃类分解能力的基因工程菌，并获专利，用于清除石油污染。,25,（3）转基因植物,1996-2005年，栽培率,九千万公顷,，产值,100亿,美元。,26,转基因食品,转基因玉米,转基因大豆,转基因水稻,转基因西红柿,世界最为著名的医学杂志柳叶刀的编辑 Richard Horton评论说：“寻求一样技术食品解决世界的饥饿问题可能是这个新世纪商业炒作中最为可笑的恶作剧。”,27,转基因玉米,28,转基因大豆,广州、上海、北京,的市场上，90以上,的食用油都明确标注,它们使用了转基因大豆。,国家环保总局自然生态保护司助理巡视员,王德辉认为：“转基因生物对中国生物多样性、,生态环境和人类健康构成的潜在威胁和风险,正在增加。”,29,转基因棉花,美国和中国现在是基因改良棉花的两个主要种植国。美国GM棉花产量大约占全球GM棉花总产量的70%。由于采用了Monsanto的Bollgard，种植者彻底减少了为消灭害虫和疾病而使用的化学品。,30,转基因水稻,中国正在研究的转基因稻米主要集中在四个领域，分别是,耐除草剂,、,抗病虫害,、,抗逆性,和,品质改良,。,根据研究报告及外国媒体的报导，中国有可能商业化种植的转基因水稻品种有:,抗螟虫（Bt 基因）,抗稻白叶枯病（Xa21 基因）抗草甘膦除草剂 抗草丁膦除草剂,31,主要用于克隆研究。转基因动物生产蛋白药物，,目前出于对安全性考虑，,禁止将转基因动物进入食品。,转基因小鼠,转基因兔,转基因猪,转基因牛,转基因动物,32,转基因小鼠,Palmiter等人于1982年将大鼠的生长激素基因导入小鼠受精卵的雄原核中，并获得比普通对照小鼠生长速度快24倍，体型大一倍的转基因“硕鼠”后，转基因动物技术轰动了整个生命科学界。,33,转基因兔的研究,兔属多胎动物，大小介于小鼠和大家畜之间，是常用的实验动物。,转基因兔(transgenic rabbit)的培育不仅可以促进其自身基因的表达调控、结构功能研究，而且能为大家畜转基因研究提供重要的参考数据,。,34,转基因猪的研究,日本克隆的含水母基因的转基因猪,猪的器官在大小、结构和功能上与人体器官相近，一向是异种器官移植的主要研究目标。,35,转基因牛的研究,如果要把哺乳动物的乳腺用作生物反应器，那么奶牛就可以成为转基因的首选动物。每只奶牛每年能产1000L以上的牛奶，平均每千克牛奶含35g蛋白质，因此转基因奶牛可以成为生产医用蛋白质的经济有效的工厂。,36,转基因生物的安全性,环境安全性,基因的逃逸、扩散造成基因污染,生态平衡的破坏、,超级病虫害的出现,食品安全性,对人类的基因污染,产生过敏原,37,