基因工程的原理和技术.ppt

第一章 第三节 基因工程的应用 传统的遗传育种方法有哪些？ 传统的遗传育种方法能否解决不同种生物优良性状的重组问题？ 基因工程技术如何解决不同种生物优良性状的重组问题？ 基因工程的应用 基因工程的应用 基因工程胰岛素 胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。 基因工程胰岛素 将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了30%-50%! 基因工程干扰素 干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去从人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍贵”程度自不用多说。 SCID的基因工程治疗 重症联合免疫缺陷（SCID）患者缺乏正常的人体免疫功能，只要稍被细菌或者病毒感染，就会发病死亡。这个病的机理是细胞的一个常染色体上编码腺苷酸脱氨酶（简称ADA）的基因（ada）发生了突变。可以通过基因工程的方法治疗。 基因治疗SCID的过程 基因工程与生态环境保护 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。 一、基因工程与作物育种 二、基因工程与疾病治疗 （１）基因工程药物 （2）基因诊断 （3）基因治疗 三、 基因工程与环境保护 一、基因工程与作物育种 1.抗虫转基因植物 2.抗病转基因植物 3.其他抗逆转基因植物 （如抗盐、抗旱、抗除草剂植物等） 4.利用转基因改良植物的品质 基因工程在农业上的应用： 1）高产、稳产和具优良品质的品种 2）抗逆性品种 基因工程在畜牧养殖业上的应用: 基因工程与疾病治疗 基因工程药品的生产 在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素直接生物体的哪些结构中提取？ 药品直接从生物的组织、细胞或血液中提取。 传统生产方法的缺点 由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。 可利用什么方法来解决上述问题？ 利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。 胰岛素分子结构 胰岛素生产车间 干扰素生产车间 干扰素分子结构 SCID患者生存在无菌环境中 通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。 根据碱基互补配对原则，把互补的双链DNA解开，将单链的DNA小片段用同位素、荧光分子等进行标记，之后同被检测的DNA中的同源互补序列杂交，从而检测所要查明的DNA或基因。 第二节 基因工程的原理和技术 一、教学目标： 1.了解基因工程的基本原理。 2.描述重组DNA技术的基本步骤。 二、教学重点、难点： 基因工程的基本原理和基本操作步骤。 一、基因工程的原理和操作步骤： 原理：让人们感兴趣的基因（目的基因）在宿主细胞中稳定和高效表达。 ①目的基因的获取； ②形成重组DNA分子； ③重组DNA 导入受体细胞； ④筛选含有目的基因的受体细胞； ⑤目的基因表达。 二、基因工程操作步骤： 1.第一步：目的基因的获取 （1）方法： ①从基因文库中获取目的基因 ②利用聚合酶链式反应(PCR)技术扩增目的基因（目的基因的序列已知） ③化学方法合成目的基因（目的基因的序列已知） ①从基因文库中获取目的基因 用限制酶切成许多片断 将含有某种生物不同基因的许多DNA片断，导入受体菌的群体储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。 ②利用PCR技术扩增目的基因 聚合酶链式反应，在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。可以获得大量的目的基因。 循环 变性 退火 延伸 目的基因的扩增呈指数形式扩增（2n） 人工合成基因的方法 反转录法 根据已知的氨基酸序列合成DNA ③化学方法合成目的基因 蛋白质的氨基酸序列 mRNA的核苷酸序列 结构基因的核苷酸序列 推测 推测 目的基因 化学合成 双链DNA (即目的基因) 反转录 合成 目的基因的mRNA 单链DNA(cDNA) ③化学方法合成目的基因 通过化学合成的目的基因是否含有粘性末端？ 2、形成重组DNA分子 —— 核心 质粒 DNA分子 限制酶处理 两个切口 获得目的基因 DNA连接酶 重组DNA分子（重组质粒） 同一种 一个切口 两个粘性末端 3、将重组DNA导入受体细胞 转化 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。 将目的基因导入受体细胞的原理 借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。 （1）将重组DNA导入植物细胞 农杆菌转化法 基因枪法 （2）将重组DNA导入动物细胞 显微注射技术 提纯基因表达载体 体外显微注射入受精