现代生物技术精读.pptx

现代生物技术 第二讲基因工程与环境污染生物治理 2017-3-27 1 授课内容 现代生物技术概况 基因工程与环境污染生物治理 细胞工程与环境污染生物处理 酶学工程与环境污染生物治理 发酵工程在环境污染治理中的应用 生态工程与污水处理系统 人造化学品与生物进化 工业革命以来，化石能源大大规模开发 矿产资源大大规模开发和利用 人类在近代才开始大规模的合成化学品 20世纪末已经合成出来并经过校核的化合物总数已超过2000万种，而且新化合物增长的速度仍然保持在每年数百万种的水平。 2017-3-27 3 环境生物面临的环境 矿产资源开采，大量重金属从地球深层暴露于地表，造成的重金属暴露于环境 化石能源的开采导致了原油污染和重金属污染 大量合成的化合物，有些具有非常特殊的性质，如持久性，剧毒，难降解，有些则使用规模非常巨大 环境微生物是环境中最关键的污染修复者，他们的进化已经赶不上环境的变化 2017-3-27 4 解决问题的方法呢？ 通过基因工程改造微生物，使之能够处理现阶段环境污染物，能够达到环境修复的目的 集中与创造目的基因．提供综合性代谢新污染物的通路和杂种细胞； 提高代谢通路结构基因的表达，针对新的污染物，改变表达的调节方式； 控制降解途径的限制性步骤，提高分解代谢酶的合成或其他生化反应过程效率； 防止有毒终污染物的产生，防止非需要产品的出现，用确定的基因实现最初的目的。 2017-3-27 5 DNA变性 加热、极端的pH 甲醇、乙醇 尿素、甲酰胺 2017-3-27 6 PCR（Polymerase Chain Reaction）法，又称为聚合酶链反应或PCR扩增技术，是一种高效快速的体外DNA聚合程序 设想—实现—改进与完善 72℃ 94℃ 55℃ PCR循环 PCR技术的反应原理 2017-3-27 7 一个标准的PCR过程 2017-3-27 8 9 一种限制酶只能识别一种特定核苷酸序列；并在特定切点切割． 一. 限制性核酸内切酶——“分子手术刀” DNA重组技术的基本工具 1、来源： 2、种类： 3、作用： 主要是微生物 4000种。 2017-3-27 10 4、结果： 2017-3-27 11 2017-3-27 几种重要的内切酶 2017-3-27 12 13 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。 　被同一种限制酶切断的几个来源不同的DNA是否具有相同的黏性末端？ 2017-3-27 14 二个不同的DNA的黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的DNA分子了。 被同一种限制切断的几个DNA具有相同的黏性末端。 2017-3-27 15 二. DNA连接酶——“分子缝合针” １、作用： 把两条DNA末端之间的缝隙“缝合”起来 2017-3-27 16 二、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。 2017-3-27 17 基因的针线：DNA连接酶 2017-3-27 18 三、基因进入受体细胞的运载——”分子运输车” １、作用：将外源基因导入受体细胞 ２、特点（条件） 1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存 2、具有多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接 3、具有标记基因，便于进行筛选 2017-3-27 19 ３、常用的运载体： 质粒（最常用）、噬菌体和动植物病毒等 标记基因，便于进行检测。 都有侵染或进入宿主细胞的能力 它们的共同特点是： 其中质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子.　 2017-3-27 20 第一步： （二）基因工程基本步骤： 第二步： 获取目的基因 目的基因与运载体结合 方法： 1、直接分离：鸟枪法 2、人工合成： 注意：要保持基因的完整性 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。 2017-3-27 21 第三步： 第四步: 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测和表达 1、常用的受体细胞： 大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌、动植物细胞等 2、常用微生物作受体细胞的原因： 微生物增殖快、代谢快、目的产物多 3、若受体细胞为细菌应作何处理： 应用CaCl2处理 一般检测： 标记基因是否表达 目的是： 增大细胞壁的通透性 2017-3-27 2017-3-27 22 基因工程在环境领域的应用 石油污染物降解 多环芳烃降解 卤代芳烃讲解基因工程菌 尼龙寡聚物基因工程菌 多糖分解基因工程菌 抗重金属基因工程菌 杀虫剂降解基因工程菌 植物基因工程 石油的历史 宋朝的沈括记录了最早的石油，他在现在的延州发现了石油“鹿延境内有石油。旧说高奴