6.2 基因工程及其应用（共37张PPT）

第2节 基因工程及其应用
第6章 从杂交育种到基因工程
能发光的水母
能发荧光的热带斑马鱼
能产生人胰岛素的大肠杆菌
抗虫害的玉米
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。
原 理：
操作水平：
操作环境：
结 果：
一、　基因工程的原理
基因重组。
DNA分子水平。
生物体外。
定向地改造生物的性状，获得人类所需要的品种。
二、基因工程的操作工具
一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。
特点：
(专一性)
实例:
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。
主要是从原核生物中分离和纯化
来源:
1、“基因剪刀”——
限制性核酸内切酶(限制酶)
G A A T T C
C T T A A G
G
C T T A A
A A T T C
G
(黏性末端)
(黏性末端)
中轴线
A
磷酸二酯键
G
A
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。
G A A T T C
C T T A A G
G A A T T C
C T T A A G
G
C T T A A
A A T T C
G
G
C T T A A
A A T T C
G
用同种限制酶切割
被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？不同的限制酶呢？
A
A
T
T
C
G
G
C
T
T
A
A
磷酸二酯键
磷酸二酯键
CTTCATGAATTCCGTAGAATTCCCTAA
GAAGTACTTAAGGCATCTTAAGGGATT
练习使用EcoRI 剪切目的基因
CTTCATG AATTCCCTAA
GAAGTACTTAA GGGATT
GGCATCTTAA
AATTCCGTAG
目的基因
黏性末端
要想获得某个目的基因必须要用限制酶切几个切口？
可产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末端？
XbaⅠ
TCTAGA
AGATCT
CATATG
GTATAC
NdeⅠ
学以致用：
T
AGATC
CTAGA
T
CA
GTAT
TATG
AC
2、“基因针线”——DNA连接酶
脱氧核糖和磷酸交替连接的DNA骨架的缺口
磷酸二酯键
G
C T T A A
A A T T C
G
A
A
T
T
C
G
G
C
T
T
A
A
磷酸二酯键
磷酸二酯键
基因的针线——DNA连接酶
磷酸二酯键
使用DNA连接酶制作重组DNA分子
甲片段
CTTCATG AATTCCCTAA
GAAGTACTTAA GGGATT
乙片段
GGCATCTTAA
AATTCCGTAG
GGCATCTTAA
AATTCCGTAG
作为运载体必须具备哪些条件？
3、基因的运输工具——运载体
①能够复制并稳定地保存。
②具限制酶切点，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。
常用的运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒；
最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。
质粒
细菌细胞内一种自我复制的环状双链DNA分子，能稳定地独立存在于染色体外，并传递到子代。
现在常用的质粒大多数是经过改造或人工构建的，常含抗生素抗性基因，是重组DNA技术中重要的工具。
大肠杆菌的质粒：
最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因（又称标记基因），如四环素抗性基因，携带这个基因的细菌对四环素具有抗药性。
（标记基因）
重组质粒
DNA连接酶
……
CTTAA
G
CTTAA
G
CTTAA
G
CTTAA
G
目的基因
相同的限制酶
三、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、目的基因的表达与鉴定
目的基因
供体细胞
受体细胞
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、目的基因的检测与鉴定
基因工程操作基本步骤:
1.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.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.
2.以下说法正确的是（ ）
A.目的基因是指重组DNA
B.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
C.DNA重组所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体
D.只要受体细胞中含有目的基因，目的基因就一定能够成功表达
小试身手
C
B
四、基因工程的应用
1、基因工程在农业上的应用
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
转鱼抗寒基因的番茄
不会引起过敏的转基因大豆
2、基因工程在畜牧业上的应用
生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国)
乳汁中含有人生长激素的 转基因牛(阿根廷)
导入人基因具特殊用途的猪和小鼠
乳汁中分泌人凝血 因子IX的转基因山羊
3、基因工程在药物研制的应用
胰岛素——治疗糖尿病的特效药
干扰素——抗病毒的特效药
方法
特点
胰岛素
干扰素
传统方法
直接从生物体的组织、细胞或血液中提取
产量低价格昂贵
4-5g/100kg胰腺
1mg/300L血液
基因工程
“工程菌”发酵工业化生产
高质量低成本
100g/2000L大肠杆菌培养液
20~40mg/1kg细菌培养物
人造血液及其生产
我国生产的部分基因
工程疫苗和药物
白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、人造血液代用品
疫苗：
乙肝、狂犬病、百日咳、霍乱、伤寒、疟疾
基因工程药品
4、基因工程在环境保护中的应用
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。
5、基因工程的其他应用
1.基因工程的正确操作步骤是（ ）
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
③ ② ④ ① B. ② ④ ① ③
C. ④ ① ② ③ D. ③ ④ ① ②
小试身手
C
b
a
2.(双选)如图,下列有关酶功能的叙述中，正确的是（ ）
A.切断a处的酶为限制酶 B.连接a处的酶为RNA聚合酶
C.切断b处的酶为解旋酶 D.连接b处的酶为DNA连接酶
AC
3.(双选)科学家运用基因工程技术，让羊合成并分泌抗体，相关叙述中错误的是（ ）
A.该技术导致生物定向变异
B.DNA连接酶把目的基因与运载体黏性末端碱基对连接起来
C.蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供材料
D.该技术的原理是碱基对发生了替换
BD