必修三：基因工程ppt课件.ppt

基因工程简介,生物工程,概念：也叫生物技术，是生物科学与工程技术有机结合而兴起的一门综合性科学技术。,特点：以生物科学为基础，运用先进的科学原理和工程技术手段来加工或改造生物材料，如DNA、蛋白质、染色体、细胞等，从而生产出人类所需要的生物或生物制品。,基因工程的基本内容,基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。这种技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。,例：基因工程培育抗虫棉的简要过程,苏云金芽孢杆菌,提取,抗虫基因,与运载体DNA拼接,棉花植株,导入,基因操作的工具,基因的剪刀限制性内切酶（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）,基因的针线DNA连接酶,基因的运输工具运载体（如质粒、噬菌体和动植物病毒等）,限制性内切酶,分布：主要在微生物中。作用特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。结果：产生黏性未端（碱基互补配对）。举例：大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开,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，它们之间正好互补配对，这样的切口叫做黏性末端。,限制性内切酶,限制酶,思考,要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？,要切两个切口，产生四个黏性末端。,如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢？,会产生相同的黏性末端，然后让两者的黏性末端黏合起来，就可以合成重组的DNA分子了。,DNA连接酶,连接的部位：磷酸二酯键（梯子的扶手），不是氢键（梯子的踏板）。,基因的运载体,运载体必须具备的条件：1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；2、具有多个限制酶切点，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）,外源基因（如抗虫基因）导入受体细胞（如棉花细胞）需要运输工具运载体。,运载体的作用：1、作为运载工具，将外源基因转移到受体细胞中去。2、利用运载体在受体细胞内，对外源基因进行大量复制。,质粒,质粒是基因工程最常用的运载体，它广泛地存在于细菌中，是细菌染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子，大小只有普通细菌拟核DNA的百分之一。,质粒能够“友好”地“借居”在宿主细胞中。一般来说，质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性的作用。但是，质粒的复制则只能在宿主细胞内完成。,基因操作的基本步骤,提取目的基因,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。,目的基因与运载体结合,将目的基因导入受体细胞,目的基因的检测和表达,检测：通过检测标记基因的有无来判断目的基因是否导入。表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。,常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。,基因操作的基本步骤,目的基因导入受体细胞的方法1、将细菌用CaCl2处理，以增大细菌细胞壁的通透性。2、使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞。3、目的基因在受体细胞内，随其繁殖而复制，由于细菌繁殖的速度非常快，在很短的时间内就能获得大量的目的基因。,基因操作的基本步骤,基因操作的基本步骤,基因工程的成果与发展前景,基因工程与医药卫生,生产基因工程药品,用于基因诊断与基因治疗,基因工程与农牧业、食品工业,培育高产、稳产和具有优良品质的动植物新品种,培育具有各种抗逆性的动植物新品种,为人类开辟新的食物来源,基因工程与环境保护,用于环境监测,用于被污染环境的净化,基因工程与医药卫生,我国生产的部分基因工程疫苗和药物,1、基因工程药品的生产,微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。如利用大肠杆菌生产胰岛素、干扰素、白细胞介素2等。既增加产量，又降低成本。,基因工程与医药卫生,2、基因诊断,基因诊断是用放射性同位素(如32P)、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，达到检测疾病的目的。,生物芯片 从正常人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出标准图谱。从病人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出病变图谱。通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNA信息。基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。,基因工程与医药卫生,3、基因治疗,基因治疗是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。,基因工程与农牧业、食品工业,生长快、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),基因工程与农牧业、食品工业,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,转鱼抗寒基因的番茄,基因工程与农牧业、食品工业,基因工程与农牧业、食品工业,基因工程与农牧业、食品工业,基因工程与环境保护,1、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。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。,2、环境污染治理基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。,1、有些转基因食物含的一些物质，可能会影响人体健康。2、大量的转基因生物进入自然界后很可能会与野生物种进行杂交，产生一些超级生物，从而造成基因污染。3、如有些作物插入抗虫基因，杀死环境中有益的生物。,基因工程的弊端,