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1、,基因工程及其应用,水母,转基因超级鼠,转基因西红柿,转基因鲑鱼,基因拼接技术或DNA重组技术,原理：基因重组,操作水平：DNA分子水平,操作环境：生物体外,结果：定向地改造生物的性状，获得人类所需 要的品种。,一、 基因工程,目的基因,（一）基因操作的工具,基因的剪刀：限制性核酸内切酶（简称限制酶）,基因的“针线”：DNA连接酶基因的运载体: 质粒.噬菌体.动植物病毒,限制酶,限制酶,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。,被同一种限制切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？,2、基因的针线DNA连接酶,DNA
2、连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来。,磷酸二酯键,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。,3、基因的运载工具运载体,常用的运载体主要有：1）细菌细胞质的质粒 2）噬菌体 3）某些动植物病毒,质粒：,质粒是染色体外能够进行自主复制的遗传单位，指细菌、酵母菌和放线菌等生物中核以外的DNA分子。质粒是基因工程最常用的运载体。绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子。,提取目的基因 目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞 目的基因的表达和检测,三、工程基本步骤,第一步：获取目的基因：,第二步、
3、目的基因与运载体结合,用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。,第三步：将目的基因导入受体细胞,常用的受体细胞：菌类和动植物细胞,第四步、目的基因的表达和检测,处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。,四、 基因工程的应用,一、基因工程与作物育种,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),转
4、黄瓜抗青枯病基因的甜椒,2、基因工程与药物研制,我国生产的部分基因 工程疫苗和药物,许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。,微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。,胰岛素从猪、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。,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！使其价格降低了30%-50%!,基因诊断与基因治疗,运用基因工程设计制造的“DNA探针”检测
5、肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷，不但准确而且迅速。,通过基因工程给患有遗传病的人体内导入正常基因可“一次性”解除病人的疾苦。,3、 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。,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。,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。,小结：基因工程的应用,获得高产、稳产和具有优良品质的农作物和具有抗逆性的作物新品种。 高效率的生产出高质量、低成本的药品，
6、如胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等 利用转基因细菌降解有毒有害的化合物，保护环境。,四、基因食品的安全性,1、转基因生物可能对人体健康产生不利影响，严重的可以致癌和其他疾病。,2、转基因生物可能对环境质量、生态系统或生态系统的稳定性产生不利影响。,3、基因武器可能给人类带来毁灭性的危险。,练习：,要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是（ ） 限制酶连接酶解旋酶 还原酶 ,实施基因工程的第一步是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限制性内切酶能识别分子的顺序，切点在和之间，这是利用了酶的（ ） 高效性 专一性 多样性 催化活性易受外界影响, 基因工程的正确操作步骤是（ ） 使目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞 检测目的基因的表达是否 符合特定性状要求 提取目的基因 ,
