基因工程及其应用ppt

3.基因的针线：DNA连接酶
A AT TC
G
G
CT T A A
3.基因的针线：DNA连接酶
GA AT TC CT T A A G
碱基互补配对
3.基因的针线：DNA连接酶 DNA连接酶
GA AT TC CT T A A G
3.基因的针线：DNA连接酶 DNA连接酶
GA AT TC CT T A A G
↓
1.基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶
G
A AT TC
CT T A A
G
氢键自动断裂
1.基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶
A AT TC
G
G
CT T A A
2.基因的运输工具：运载体
（1）作用：将外源基因送入受体细胞 （2）种类：
1）质粒 2）噬菌体
或动植物病毒
2.基因的运输工具：运载体
• 大肠杆菌的质粒 (plasmid)：
（一）基因工程与作物育种
2、在畜牧养殖方面
科学家利用基因工程的方法培育出了转基因奶牛、 超级绵羊等多种转基因动物。
(二）基因工程与药物研制
许多药品的生产 是从生物组织中提取 的。受材料来源限制 产量有限，其价格往 往十分昂贵。
微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工 业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导 入微生物细胞内，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。
提取目的基因 装入载体
导入受ห้องสมุดไป่ตู้细胞 基因的表达和检测
目的基因的检测和表达
大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的受 体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中 检测出来。
将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中 是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落， 保留有表达产物的进一步培养、研究。
胰岛素从猪、牛等动物的胰腺 中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的 胰岛素，其产量之低和价格之高可 想而知。
优点：能够高效率地生产出各种高质量，低成本 的药品将。合成的胰岛 素基因导入大肠杆 菌，每2000L培养液 就能产生100g胰岛 素！使其价格降低 了30%-50%!
资料三
以往，治疗糖尿病 的胰岛素是从动物 胰腺中提取的，从 100千克猪、牛等 动物的胰腺只能提 取3－4克胰岛素， 治疗一个患者需宰 杀40－50头牛，这 种药物的造价就可 想而知了。
微生物可以有分泌产物，且微生物繁 殖速率快
设想
能否让禾本科的植物也能够固定空气
一
中的氮？
设想
能否让细菌“吐出”蛛丝？
• 培育转基因大肠杆菌的关键步骤：
1.ONE
胰岛素基 因从人体 细胞内提 取出来
2.TWO
胰岛素基因 导入受体 (大肠杆菌) 细胞
3.THREE
胰岛素基 因与运载 体DNA连 接
基因的“剪刀” 基因的运载体
基基因因的的““针针线线””
归纳
基因操作的基本步骤
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
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200多种。
1.基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶
↓ 限制酶
GA A T T C
CT T A A G
↓
1.基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶
↓ 限制酶
GA A T T C
CT T A A G
切割磷酸二酯键
3. 将目的基因与运载体DNA连接，
需要基因的针线——DNA连接酶。
1.基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶
（1）分布：主要在微生物中。 （2）特点：专一性和特异性，即识别特定核苷酸 序列，切割特定切点。 （3）结果：产生黏性未端（碱基互补配对）。 （4）作用：基因工程中重要的切割工具，能将外 来的DNA切断，对自己的ＤＮＡ无损害。 （5）举例：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。
原理：基因重组
结果：定向地改造生物的遗传性状，获得人类
所需要产品。
？ 基因工程是在分子水平的设计和
施工，需要有专门的工具，生物体内有
哪些专门的工具呢？
2020/4/4
二、基因工程操作的工具
1. 将目的基因片断从人体细胞内提取，
需要基因的剪刀——限制性内切酶。
2. 将目的基因运入大肠杆菌，
需要基因的运输工具——运载体。
3.基因的针线：DNA连接酶 DNA连接酶
GA AT TC CT T A A G
连接磷酸二酯键
培育转基因大肠杆菌的简要过程：
人体组织细胞
提取
与运载体DNA拼接 普通大肠杆菌 胰岛素基因
导入
(不能分泌胰岛素)
你认为上述培育转 基因大肠杆菌的关
键步骤有哪些？
大肠杆菌(含胰岛素基因)
转基因大肠杆菌 (能分泌胰岛素)
运载体应该 具有什么特
点呢?
2.基因的运输工具：运载体
运载体(carrying) 1能够在宿主细胞内复制
并稳定保存； ２具有多个限制酶切点以 便与外源基因相连； ３具有标记基因，便于进
行筛选．
3.基因的针线：DNA连接酶
（1）作用对象：两个具有相同粘性末端的DNA片 段。 （2）作用位置：磷酸二酯键。 （3）作用结果：形成重组DNA。
无表达产物 无表达产物 有表达产物 无表达产物
2020/4/4
三、基因工程的应用 （一）基因工程与作物育种 1、在农作物生产方面
目的：培育出高产、稳产、抗逆性的优 良作物及新品种。
优点：降低生产成本，减少农药的使用 对环境的危害，提高农作物对不良环境 的适应能力。
2020/4/4
转基因抗虫
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转基因抗棉铃虫棉花
资料一：目前， 全球的氮肥生 产耗费世界总 电力的3%-4%， 且农作物只能 吸收氮肥的1/10, 造成了大面积 土壤和水质的 污染。
豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮
资料二：蛛丝是自 然界最奇特的物质 之一，它具有极强 的韧度，其韧度是 同样直径钢材的好 几倍。但与家蚕不 同，蜘蛛不能家养， 因为它们会互相吞 食，所以不可能建 立人工饲养蜘蛛的 农场。30多年来， 科学家们一直试图 找到利用其他生物 体来制造蛛丝的办 蜘蛛能够吐出蛛丝 法。
二
设想 三
能否让微生物产生出人的胰岛素、干 扰素等珍贵的药物？
经过多年的努力，科学家于20世纪70年代 创立了可以定向改造生物的新技术——基 因工程。
第2节 基因工程及其应用
一、基因工程概念
基因工程：又叫基因拼接技术或DNA重组技术。
就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提 取出来，加以修饰和改造，然后放到另一种生物 的细胞里，定向的改变生物的遗传性状。