基因工程及其应用.pptx
第二节基因工程及其应用
能发光的水母
不能发光的热带斑马鱼
请您欣赏
能否让热带鱼也能发光?
设想
能发荧光的热带斑马鱼
普通热带斑马鱼是不发荧光的
请您欣赏
抗虫害的玉米
抗虫棉
能产生人胰岛素的大肠杆菌
每100kg猪或牛的胰腺中提取4~5g胰岛素
1979年，利用大肠杆菌的DNA分子重组，2000L大肠杆菌的培养液中提取100g胰岛素，相当于2吨猪胰腺中提取的量
从大肠杆菌说起－－胰岛素
问题探讨
基因工程
大肠杆菌可以产生人类的胰岛素
为什么要把人的基因“嫁接”到细菌上？
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把人胰岛素基因“嫁接”到大肠杆菌中去后与普通细菌有什么不同？
胰岛素提取困难，试着用其他科学方法去生产
怎样把人胰岛素基因“嫁接”到大肠杆菌中去？
一、基因工程原理
——基因拼接技术或DNA重组技术。
1、概念：通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的个别基因复制出来，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。
2、原理：
3、操作水平：
4、结果：
基因重组
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和生物产品。
5、操作环境：
生物体外
基因工程理论基础：①生物界共用一套遗传密码
所用生物的DNA分子结构及碱基互补配对原则相同
基因工程的优点：可以实现不同物种之间的基因转移，打破了有性生殖的远缘杂交不亲和的生殖障碍，能培育出前所未有的新品种。
基因工程的意义：使人类有可能按照自己的意愿定向地改变生物的遗传性状，培育新品种。
基因的剪刀——限制性核酸内切酶（简称限制酶）
特点：专一性。本质：蛋白质。分布：主要在微生物中
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。
例：大肠杆菌(EcoRI)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。
1、基因操作的工具
磷酸二酯键
限制酶
被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？
是的。因为酶具有专一性。
基因的针线——DNA连接酶（本质：蛋白质）
磷酸二酯键
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。
使用DNA连接酶制作重组DNA分子
甲片段
CTTCATGAATTCCCTAA
GAAGTACTTAAGGGATT
乙片段
GGCATCTTAA
AATTCCGTAG
重组DNA分子
GGCATCTTAA
AATTCCGTAG
基因的运载工具——运载体（本质：DNA)
质粒存在？本质？
常用运载体：质粒、噬菌体或动植物病毒
最常用的运载体是：质粒
质粒是存在于许多细菌以及酵母菌等生物的细胞质中，是拟核或细胞核外能够自主复制的小型环状双链DNA分子。
B
A
C
能够在宿主细胞中复制并稳定保存
具有标记基因，便于进行筛选
具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接
运载体的特点：
2、基因操作的基本步骤
目的基因是人们所需要转移或改造的基因。
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、种子贮藏蛋白的基因，以及人的胰岛素基因、干扰素基因等。
提取方法
直接分离：鸟枪法
人工合成
1）提取目的基因
供体细胞、受体细胞
目的基因与运载体的结合过程，实际上是不同来源的基因重组的过程。
注意：要用同一种限制酶切取目的基因和运载体，并用DNA连接酶连接，形成重组DNA分子。
目的基因与运载体结合
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使用DNA连接酶制作重组DNA分子
甲片段
CTTCATGAATTCCCTAA
GAAGTACTTAAGGGATT
乙片段
GGCATCTTAA
AATTCCGTAG
重组DNA分子
GGCATCTTAA
AATTCCGTAG
3）将目的基因导入受体细胞
对动物用方法：显微注射法
用口径为1μm的DNA注射器，将大量的目的基因片段注入到受体细胞内。
对植物往往借鉴细菌或病毒侵染细胞的方法
4）目的基因的检测和鉴定
受体细胞必须表现我们所需要的性状，才能说明目的基因完成了表达。即是否产生了目的基因表达的产物（蛋白质）进行检测
生物界的统一性
细菌和人是差异非常大的两种生物,通过基因重组后,细菌能够合成人体的胰岛素，这说明了什么？
——所有生物共用一套遗传密码
思考与讨论
二、基因工程的应用
运用基因工程技术育种的方法：①不但可以培养优质、高产、稳产、各种抗逆性好的农作物及畜、禽新品种，②还可以培养出具有特殊用途的动、植物。
生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中