基因工程及其应用课件

白细胞介素-2 大肠杆菌 治疗某些癌症
a—干扰素 酵母菌
治疗癌症或病毒感染
乙型肝炎疫苗 酵母菌
预防病毒性肝炎
溶血栓剂
哺乳动物细治疗心血管病（心脏病） 胞
3、 环境保护 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。
• 基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶） 大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别
GAATTC序列，并在G和A之间切开。
限制酶
• 基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）
限制 酶
重播
DNA被限制酶切断后有两个反向互补的“黏 性末端”。被同一种限制切断的几个DNA具有相 同的黏性末端，能够通过互补进行配对。
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
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
转来自百度文库因抗 虫棉
练 习：
⒈要使目的基因与对应的运载体重组，所需的两种酶是 （ Ａ）
首只转基因猴诞生，人类未来忧喜参半
• 什么叫显微注射技术？
用口径为1μm的DNA 注射器，将大量的目的基 因片段注入到受精卵的核 内，然后把经过注射的受 精卵移植到另一只雌性动 物的子宫内，使受精卵发 育为转基因动物。
基因工程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 向地改造生物的性状。
而获得了”超级鼠”,次项技术遵循的原理是（ D）
A.基因突变 DNA RNA 蛋白质
B.基因工程 RNA DNA 蛋白质
C.细胞工程 DNA RNA 蛋白质
D.基因工程 DNA RNA 蛋白质
5、有关基因工程的叙述中，错误的是 （ A）
A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起 来
B、 限制性内切酶用于目的基因的获得
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。
转基因食品 安全吗?!
转基因生物和转基因食品的安全性
• 你认为应该如何对待转基因生物和转基因食 品的安全性问题？
目前，大多数专家认为，已经投入商品化生产的转 基因番茄、玉米等农产品都是安全的。迄今为止尚 无食用转基因生物产品引起任何严重问题的科学报 道。
转基因抗虫棉、耐贮藏番茄、抗病毒甜椒及 基因工程疫苗等已获得生产应用安全证书。
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 将一种生物特定
无表达产物 无表达产物 有表达产物 无表达产物
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
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
一、基因工程与作物育种
生长快、肉质好的转基因 乳汁中含有人生长激素的
鱼(中国)
⒊基因工程的正确操作步骤是（Ｃ） ①使目的基因与运载体结合 ②将目的基因导入受体细胞 ③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求 ④提取目的基因 Ａ． ③② ④ ① Ｂ． ② ④① ③ Ｃ． ④① ② ③ Ｄ． ③ ④ ① ②
⒋采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法 正确的是（Ｃ）（２００３理综第７题） ①将毒素蛋白注射到棉受精卵中 ② 将编码毒素蛋白的ＤＮＡ序列，注射到棉受精卵中 ③将编码毒素蛋白的ＤＮＡ序列，与质粒重组，导入细菌， 用该细菌感染棉的体细胞，在进行组织培养 ④将编码毒素蛋白的ＤＮＡ序列，与细菌质粒重组，注射到 棉的子房并进入受精卵中 Ａ．① ② Ｂ． ② ③ Ｃ． ③ ④ Ｄ．④ ①
①限制酶 Ａ．①②
②连接酶 Ｂ．③④
③解旋酶 Ｃ．①④
④还原酶 Ｄ．②③
⒉实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因从供 体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限制性 内切酶能识别ＤＮＡ分子的ＧＡＡＴＴＣ顺序，切点在Ｇ 和Ａ之间，这是利用了酶的（ Ｂ）
Ａ．高效性
Ｂ．专一性
Ｃ．多样性
Ｄ．催化活性易受外界影响
·练一练·
1.下列有关基因工程技术的叙述正确的是（ C ）
A.重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运 载体。
B.所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列 C.选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖
速度快。 D.只要目的基因进入受体细胞就能实现表达。
2.基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基
原理：基因重组 操作水平：DNA分子水平 操作环境：生物体外
结果：定向地改造生物的性状，获得 人类所需 要的品种。
供体细胞 目的基因
受体细胞
一、基因工程的概念：
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。
基转 因入 的荧 发光 荧素 光酶 烟蛋 草白
转基因超级小鼠
二、基因操作的工具
• 1、基因的剪刀—限制性内切酶（简称限制酶）
限制酶是在生物体(主要是微生物)内的一种酶， 能将外来的DNA切断，由于这种切割作用是在 DNA分子内部进行的，故名限制性内切酶。
特点：特异性。
即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列， 并且能在特定的切点上切割DNA分子。
如苏云金芽孢杆菌的抗虫基因，还有 植物的抗病（抗病毒、抗细菌）基因，以 及人的胰岛素基因、干扰素基因等。
方法：1、直接分离法
2、人工合成法
第二步、目的基因与运载体结合
用与提取目 的基因相同的限 制酶切割质粒使 之出现一个切口， 将目的基因插入 切口处，让目的 基因的黏性末端 与切口上的黏性 末端互补配对后， 在连接酶的作用 下连接形成重组 DNA分子。
C、目的基因须由运载体导入受体细胞
D、 人工合成目的基因不用限制性内切酶
6、以下说法正确的是
（ C）
A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷 酸序列
B、质粒是基因工程中唯一的运载体
C、运载体必须具备的条件之D 一是：具有多 个限制酶切点，以便与外源基因连接
D、基因控制的性状都能在后代表现出来
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
植物茎杆粗壮， 果实、种子大，
提高变异频率， 大幅度改良某些 性状，加速育种
定向地改造生 物的遗传性状
一个个体上 般都为纯种 营养高
进程
缺点
育种时间长， 需及时发现优
２、基因的针线──DNA连接酶
连接酶的作用是：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。
２、基因的针线──DNA连接酶 重播
连接酶的作用是：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。
3、基因的运载体——质粒或病毒
作用： 将外源基因送入受体细胞。 条件： 1）能在宿主细胞内复 制并稳定地保存。 2)具有多个限制酶切点。 3)具有某些标记基因。 运载体 种类： 质粒、噬菌体和动植物病毒。
因操作的步骤中，不进行碱基互补配对的是（ C ）
A.人工合成目的基因。
B.目的基因与运载体结合。
C.将目的基因导入受体细胞。
D.目的基因的检测和表达。
3.能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是（ B ）
A.单倍体育种
B.基因工程育种
C.杂交育种
D.多倍体育种
4、切取牛的生长激素或人的生长激素基因,用显 微注射技术将它们分别注入小鼠的受精卵中,从
• 什么叫黏性末端？
被限制酶切开的DNA两条单链的切口， 带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互 补配对，这样的切口叫黏性末端。
二、基因操作的工具
• 2、基因的针线——DNA连接酶
磷酸二酯键
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝 合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来， 这样一个重组的DNA分子就形成了。
原理 操作环境 操作对象 操作水平 基本过程
结果
基因重组 生物体外 基因/DNA 分子水平 剪切→拼接→导入→表达 人类需要的基因产物
转 甲生物
基 取出优 “剪切” 因 秀基因 “拼接”
技 术
乙生物
表达
新类型
基 生物
因
敲
敲
除 不
除
利
技
基
术
因
新类型
新的生物产品
新的生物产品
转基因西红柿
转基因驱蚊草
转基因牛(阿根廷)
抗虫害的玉米
抗虫害的玉米
抗虫棉
转基因鲑鱼
转鱼抗寒基 因的番茄
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
2、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。
我国生产的部分基因 工程疫苗和药物
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。
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。
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%!
产品名称 菌株或细胞 应用 人胰岛素 大肠杆菌 治疗糖尿病 人生长激素 大肠杆菌 治疗生长缺陷症 表皮生长因子 大肠杆菌 治疗烫伤、胃溃疡
第三步：将目的基因导入受体细胞
常用的受体细胞： 菌类和动植物细胞 导入
扩增
第四步、目的基因的表达和检测
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。
第6章第 2 节
基因工程及其应用
“嫁接”了人胰
岛素基因的工程 菌
你知道为什么能把人的基因“嫁接” 到细菌上吗？你能推测出，这种基因的 “嫁接”是怎么实现的吗？你能举出一些 类似的、与你的生活关系很密切的例子吗？
超级
动物 特殊
导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠
动物
导入人基因具特殊用途的猪和小鼠
图为2001年12月底出 生的5只可爱的转基因 克隆小猪。据培育者 英国PPL医疗公司称， 这些转基因小猪将为 研究和“生产”适用 于人体移植手术使用 的动物器官提供巨大 的帮助。
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
标记基因， 便于进行 检测。
三、基因操作的基本步骤
• 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
三、基因操作的基本步骤
• 第一步：提取目的基因
目的基因是人们所需要转移或改造的 基因。