[理化生]《基因工程及其应用》.ppt

第6章 从杂交育种到基因工程 第2节 基因工程及其应用 豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮 蜘蛛能够吐出蛛丝 资料三 以往，治疗糖尿病的胰岛素是从动物胰腺中提取的，从100千克猪、牛等动物的胰腺只能提取3－4克胰岛素，治疗一个患者需宰杀40－50头牛，这种药物的造价就可想而知了。 基因工程概念 基因工程：又叫基因拼接技术或DNA重组技术。就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰和改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向的改变生物的遗传性状。 基因工程操作的工具 将目的基因片断从人体细胞内提取， 需要基因的剪刀——限制性内切酶。 将目的基因运入大肠杆菌， 需要基因的运输工具——运载体。 将目的基因与运载体DNA连接， 需要基因的针线——DNA连接酶。 限制性内切酶 分布： 特点： 结果： 举例： 限制性内切酶（EcoRⅠ）作用过程 运载体 作用：将外源基因送入受体细胞，并且利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。 种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。 质粒 ？ 运载体须与目的基因结合才能将其送入受体细胞，怎样才能将有切口的目的基因与运载体（质粒）缝合在一起呢？ ！运载体与目的基因应用同一种限制酶切割，以形成相同（或互补）的黏性末端。 DNA连接酶 连接酶的作用：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。 DNA连接酶的作用过程 重组DNA分子的模拟操作 （参考选修三P6） 由中国农业大学李宁院士领导的研发团队，日前在北京转基因动物试验基地，顺利培养出了一头健康的转人“CD20抗体基因”的转基因奶牛 天然的玫瑰没有蓝色的花冠，因为蔷薇科植物缺少合成蓝色色素酶系，将牵牛花蓝色色素合成基因，引入蔷薇科植物，培养重组蓝色玫瑰。 农牧业、食品工业 　　运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物，还可以培养出具有特殊用途的及畜、禽新品种。 生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国) 2、基因工程与药物研制——高质量、低成本 乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷) * 资料一：目前，全球的氮肥生产耗费世界总电力的3%-4%，且农作物只能吸收氮肥的1/10,造成了大面积土壤和水质的污染。 资料二：蛛丝是自然界最奇特的物质之一，它具有极强的韧度，其韧度是同样直径钢材的好几倍。但与家蚕不同，蜘蛛不能家养，因为它们会互相吞食，所以不可能建立人工饲养蜘蛛的农场。30多年来，科学家们一直试图找到利用其他生物体来制造蛛丝的办法。 微生物可以有分泌产物，且微生物繁殖速率快 设想一 能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？ 能否让细菌“吐出”蛛丝？ 设想二 能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？ 设想三 经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术——基因工程。 原理： 基因重组 DNA分子水平 定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。 一、基因工程的概念 体外 结 果： 操作环境： 操作水平： 试着归纳出科学家实施基因工程的总体思路 人的细胞 胰岛素基因 普通大肠杆菌 目的基因 受体细胞 剪刀 运载体 针线 转基因大肠杆菌 (能分泌胰岛素) ？如何让大肠杆菌生产人胰岛素？ 导入 提取 目前已发现的限制酶有4000多种。 主要在微生物中。 专一性和特异性. 一般产生黏性末端（或产生平末端） 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。 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将DNA 分子切断。 点击播放 要想获得目的基因必须用限制酶切几个切口？会产生几个黏性末端？ 思考与讨论: 目的基因 C T T A A G A A T T C G 重组DNA分子 （外源基因） ？如何将外源基因送入受体细胞呢？ 能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。 大肠杆菌的质粒 (plasmid)： 运载体(carrying)应该具有什么条件呢? 基因操作(gene engineering)的工具 运载体(carrying) 1能够在宿主细胞内复制并稳定保存； ２具有多个限制酶切点以便与外源基因相连； ３具有标记基因，便于进行筛选． GGCATCTTAA AATTCCGTAG CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT 运载体片段 甲片段 CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA