基因工程与应用[下学期]

课件15张PPT。基因工程及应用 随着社会的发展，人们的需求越来越趋于多样化，人们希望按照自己的意图改变物种的基因，以期获得新的性状、得到新的生物产品。经典遗传学主要通过自然选育来挑选已发生自发突变的新变种；通过用物化因子（如辐射、药物处理等）来进行人工诱变，得到所需的性状；通过细胞杂交使得某种突变性状得以显现，从而寻找新类型。但所有这些，都具有相当大的偶然性，效率不高，难以真正看到基因。由于经典遗传学所研究的基因不能离开染色体而独立进行复制，所以基因拷贝数的增加是有限的；由于染色体减数分裂受同源性的支配，远缘杂交难以实现。人们强烈希望新的育种方式出现。在疾病防治方面，有许多严重威胁人类健康的病症，如遗传性疾病、心血管病、恶性肿瘤、免疫系统疾病等，病因还不太清楚。解决这些问题，必需依赖于生命科技甚至整个科学技术的革命.在上世纪中下叶，科学进步的机遇终于到来，这就是分子生物学理论的创立和突破性进展，特别是基因工程（遗传工程）-----DNA体外重组技术的出现。一、基因工程的基本内容
基因工程，确切地讲就是重组DNA技术，指在体外将不同来源的DNA进行剪切和重组，形成杂合DNA或称嵌合DNA分子，然后将其导入特定的宿主细胞，得到大量扩增和表达，使宿主细胞获得新的遗传特性，产生新的基因产物。基因工程，或称遗传工程，兴起于20世纪70年代。人类实现对基因进行自如地操作、转移和改造的理想，是在核酸限制性内切酶、载体质粒、连接酶和其它修饰酶被陆续发现以后。在此基础上，核酸和蛋白质序列测定、基因体外快速突变、DNA的人工合成等，则使得基因工程逐渐成熟和发展。
一 基因工程的概念: 二 基因操作的工具:
存在:
*基因的剪刀作用与特性:
(限制酶)
种类:200多种
*基因的针线:把两条DNA末端之间的缝隙”缝合”起来
(DNA连接酶)主要在微生物中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. *基因的运输工具(运载体):
1.具备的条件:
2.常使用的:
1)能够在宿主细胞中复制并稳定的保存2)具有多个限制酶切点,便于与外源基因连接3)具有某些标记基因,便于进行筛选质粒 噬菌体 动植物病毒等细菌核区质粒基因操作的基本步骤:
1.提取目的基因(剪切):
概念:取得人们所需要的特定基因
途径:
直接分离基因和人工合成基因
2.目的基因与运载体的结合(拼接):
用一定的限制酶切割质粒,露出粘性末端
用同一种限制酶切割目的基因,露出粘性末端
加入DNA连接酶(形成磷酸二酯键)
二者的粘性末端因碱基互补配对而结合成重组DNA分子
3.将目的基因导入受体细胞(导入):
主要借鉴细菌或病毒侵染细胞的方法4.目的基因的检测与表达(表达):
检测:根据受体细胞是否具有某些标记基因, 判断目的基因导入与否.
表达:受体细胞表现出特定的性状.
二、基因工程的基本程序质粒：环状DNA分子，它的分子量较小，可以自由地进入细菌 细胞，还能独立自主地复制，具有一套与细胞核染色体相对独立的遗传信息。 基因工程的基本程序是：（1）获得目的基因（外源DNA片段） （2）将目的基因与运载体结合（3）重组DNA导入受体细胞(4)目的 基因的检测和表达。基因工程的成果与发展前景:
1.基因工程与医药卫生:
(1)生产基因工程药品:如胰岛素,干扰素等
(2)基因诊断:用放射性同位素,荧光分子等标记的DNA分子做探针,利用DNA分子杂交原理,鉴定被检测标本上的遗传信息.
(3)基因治疗:把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中,达到治疗疾病的目的.2.基因工程与农牧业及食品工业
农业上:获得高产,稳产和具有优良品质的农作物
培育具有各种抗逆性的作物新品种
畜牧养殖业:培育高产,稳产和具有优良品质的农作物.
利用某些特定的外源基因在哺乳动物体内表达
食品业:为人类开辟新的事物来源
3.基因工程与环境保护
环境监测:用DNA探针检测饮水中的病毒含量
环境净化:获得分解四种烃类的”超级细菌”
吞噬汞和降解土壤中DDT的细菌
净化镉污染的植物
构建新的杀虫剂