基因工程及其应用课件

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
目的基因与 运载体结合
从大肠杆菌 中提取质粒
目的基因导 入受体细胞
目的基因的 表达与检测
SUCCESS
THANK YOU
2020/3/14
基因工程(gene engineering)的原理
基因工程的1操作工具
①限制酶 ②DNA连接酶 ③解旋酶 ④ 还原酶 Ａ．①② Ｂ．③④ Ｃ．①④ Ｄ．②③
A
下列关于基因工程的叙述中,正确的是:
A.限制酶只用于提取目的基因 B.细菌体内的环状DNA均可作运载体
C
C.DNA连接酶可用于目的基因和运载体的连接
D.重组DNA分子一旦进入受体细胞,基因工程则完成.
以下说法正确的是:
第2节、基因工程及其应用
设想
能否让热带鱼 也能发光?
能发光的水母 不能发光的热带斑马鱼
能发 荧光 的热 带斑 马鱼
普通热带斑马鱼是不发荧光的
Hale Waihona Puke Baidu
能产生人胰岛素的大肠杆菌
基因“嫁接”
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。
特点:一种限制酶只能识别一 种特定的核苷酸序列，并在 特定的切点切割DNA分子。 如:EcoRI只能识别GAATTC的 序列
这说明限制酶有什么特点？
具有专一性（特异性） 切割位点：磷酸二酯键
结果: 产生黏性末端或平末端
限制酶（EcoRⅠ）作用过程
重播
G AA TT C
G AA TT C
C TT AA G
原理 操作环境 操作水平
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。
• 培育转基因大肠杆菌的简要过程：
普通大肠杆菌
人体组织细胞
(不能分泌胰岛素)
提取
与运载体DNA拼接
胰岛素基因
导入
大肠杆菌(含胰岛素基因)
你认为上述培育转 基因大肠杆菌的关
键步骤有哪些？
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 将一种生物特定
理萌发的种 法处理动植物 基因转移到另一 子、幼苗 、微生物 种生物体内
不同个体的优良 明显缩短育种
优点 性状可集中到同 年限，后代一
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！
3、 环境保护
（1）、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。
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。
1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来
⒈要使目的基因与对应的载体重组，所需的 两种酶是( )
1.基因的剪刀 ——限制性核酸内
切酶 2.基因的针线
——ＤＮＡ 3连.基接因酶的运输工具
——运载 体
2
基因工程的操作步骤
1.目的基因的提取 2.目的基因与运载体结合 3.目的基因导入受体细胞 4.目的基因的检测与表达
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
一个个体上 般都为纯种
植物茎杆粗壮， 果实、种子大， 营养高
提高变异频率， 大幅度改良某些 性状，加速育种 进程
染色体变异定 向地改造生物 的遗传性状
缺点
育种时间长， 需及时发现优
良性状
技术复杂， 成本高
发育延迟， 结实率低
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
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.
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。
A.目的基因是指重组DNA
B
B.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
转基因大肠杆菌 (能分泌胰岛素)
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 因与运载 体DNA连 接
3.THREE
胰岛素基因 导入受体 (大肠杆菌) 细胞
基因的“剪刀” 基因的“针线” 基因的运载体
二、基因操作的工具
1、 基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶
质粒可作为运载体有何特点？
1、细胞染色体（或拟核DNA分子）外能自主复制的 小型环状DNA分子；
2、质粒的存在对宿主细胞无影响； 3、质粒的复制只能在宿主细胞内完成。
注意：
• 所谓基因工程的“剪刀”、“针线”只 是一种比喻，答题时应书写为限制性核 酸内切酶（限制酶）、DNA连接酶。
三、基因工程的操作步骤
C TT AA G
用同种限制酶切割
把两个不同的DNA同一种限制酶切割， 是否G 具有A 相A 同T T的C黏性末端？G A A T T C
C TT AA G
C TT AA G
G AA TT C C TT AA G
2.分子针线—DNA连接酶
限制酶：作切用：割将磷互酸补二配对酯的键两个黏性末端连接起来， DNA连使接之成酶为：一形个成完整磷的酸DN二A分酯子键。
实例 杂交水稻
中国荷斯坦牛
普通小麦花 药离体培养
无籽西瓜
青霉菌高产菌 株的培育 黑农五号大豆
转基因抗 虫棉
1、基因工程与作物育种 2、基因工程与药物研制 3、环境保护
一、基因工程与作物育种
获得高产、稳产和具有优良品质的农作物 以及具有抗逆性的作物新品种。
普通棉 棉
抗虫
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
转鱼基因的番 茄
生长快、肉质好的转基因鱼 乳汁中含有人生长激素的转
(中国)
基因牛(阿根廷)
2、基因工程与药物研制
有些药品的生产是从生 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。
我国生产的部分基因 工程疫苗和药物
用基因工程的方法能够生产各种高质量和低 成本的药品。
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。