基因工程及其应用(公开课)

人体组织细胞
提取
胰岛素基因
大肠杆菌 (含胰岛素基因
胰岛素
一、基因工程(gene engineering)
又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的 说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某 种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到 另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗 传性状。
原理 操作环境 操作水平
理萌发的种 子、幼苗
法处理动植物 、微生物
特定基因转 移到另一种
优点
不同个体的 优良性状可
集中到同一
缺点 个育个种体时上间 长，需及
时发现优
明显缩短育 植物茎杆
种年限，后 粗壮，果
代一般都为 实、种子
纯技种术复杂， 大发，育营延迟养，
成本高
高结实率低
提高变异频率， 大幅度改良某些 性状，加速育种 进程
五、转基因生物和转基因食品的安全性
阅读课本Ｐ１０５讨论：转基因食品安全吗？
作业： 几种常见育种方法的比较
育种 方法
杂交 育种
单倍体 育种
多倍体 育种
诱变 育种
基因工 程育种
基本 原理 基因重组
染色体变异 染色体变异 基因突变
基因重组
方法
杂交→自交 →选优
花药离体培 养、秋水仙 素诱导加倍
秋水仙素处 物理或化学方 将一种生物
1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来
利用基因工程培育的“指示生物”能十分 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。
⑵ 环境污染治理： 基因工程做成的“超级细菌”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， 用基因工程培育成功的“超级细菌”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DDT等毒害物质。
结果
基因重组 生物体外 DNA分子水平 定向地改造生物的遗传性状， 获得人类所需要的品种。
二、基因操作的工具
1、 基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶 专一性：
识别特定核苷酸序列， 在特定的切点切DNA，具特异性。
例：大肠杆菌的一种限制酶(EcoRⅠ)能识别 GAATTC序列，并在G和A之间切开。
作为运载体必须具备哪些条件？
1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。 2）具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。 3）具有某些标记基因，便于进行筛选。 如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。
三、基因工程的操作步骤
基因工程操作的基本步骤
从细胞中分 离出DNA
限制 酶
提取目的基因
限制酶 DNA连 接酶
EcoRⅠ
并裂解磷酸二酯键， 产生两个黏性末端。
黏性末端
2、基因的“针线” ——DNA连接酶
连接酶的作用： 将互补配对的两个黏性末端连接起来，使
之成为一个完整的DNA分子。 DNA连接酶的作用过程：
※注意： 连接的部位：生成磷酸二酯键
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G
C TT AA G
生染向色地物体改体造变内生异物定
的遗传性状
有利变异少， 需要处理大量 实验材料，具 有不确定性
可能引起生 态危机，技 术难度大
实例 杂良交性水状稻
中国荷斯坦牛
普通小麦花 药离体培养
青霉菌高 无籽西瓜 产菌株的
转基因抗 虫棉
培育
用同种限制酶切割
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G
C TT AA G
Leabharlann Baidu
基因的针线：DNA连接酶
G AA TT C
C TT AA G
3、基因的运输工具——运载体
常用的运载体： 质粒、噬菌体和 动植物病毒等
标记基 因，便 于进行 检测。
质粒存在于 许多细菌和酵母 菌等生物中,是细 胞染色体外能够 自主复制的很小 的环状DNA分子.
第2节
基因工程及 其应用
最新款的摩托车
香蕉蛇 ---哥们，知道什么叫反咬一口吗！
猕猴桃老鼠
好
吃
，
你
就
吃
多
点
！
花菜绵羊-----和尚终于可以吃“羊”啦！
狗头鸟————我要飞得更高！嗷嗷嗷~~
癞 蛤 蟆 马 铃 薯
能产生人胰岛素的大肠杆菌
一、基因工程(gene engineering)
又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的 说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某 种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到 另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗 传性状。
从大肠杆菌 中提取质粒
目的基因与 运载体结合
目的基因导 入受体细胞
目的基因的 表达与检测
三、基因工程的操作步骤
• 四个基本步骤： 1）提取目的基因 2）目的基因与运载体结合 3）将目的基因导入受体细胞 4）目的基因的检测和表达
二、基因工程的操作步骤
1、基因工程与作物育种
抗虫棉、耐储存的番茄、耐盐碱的棉花、抗除 草剂的玉米、转基因大豆等转基因植物;
转基因奶牛、超级绵羊等转基因动物
2、基因工程与药物研制
微生物生长迅速， 容易控制，适于大规模工业化生产。
胰岛素、干扰素、 乙肝疫苗、白细胞介素、凝血因子等。
我国生产的部分基因 工程疫苗和药物
3、基因工程与环境保护
⑴ 环境监测： 基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地
检测环境中的病毒、细菌等污染。