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1、l l在目的基因的检测过程中，检测的对在目的基因的检测过程中，检测的对象是什么？象是什么？思考思考4.4.目的基因的检测和表达目的基因的检测和表达l l检测：通过检测标记基因的有无，检测：通过检测标记基因的有无，来判断目的基因是否导入。来判断目的基因是否导入。l l表达：通过特定性状的产生与否来表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。确定目的基因是否表达。 4.4.目的基因的检测和表达目的基因的检测和表达【例例】下图是将人的生长激素基因导入细菌下图是将人的生长激素基因导入细菌D D细胞内，产生细胞内，产生“工程菌工程菌”的示意图。所用的示意图。所用的载体为质粒的载体为质粒A A。已
2、知细菌。已知细菌D D细胞内不含质粒，细胞内不含质粒，也不含质粒也不含质粒A A上的基因，质粒上的基因，质粒A A导入细菌后，导入细菌后，其上的基因能得到表达。其上的基因能得到表达。（1 1）图中）图中A A和和B B产生的产生的C C叫叫 ，它通常在体外完成，此过程必须用到的工具酶它通常在体外完成，此过程必须用到的工具酶为为 （2 2）目前把）目前把C C导入细菌时效率不高，在导入前导入细菌时效率不高，在导入前一般要用一般要用 处理细菌，以增大细菌细胞处理细菌，以增大细菌细胞细胞壁的通透性。细胞壁的通透性。重组重组DNA（质粒）（质粒）限制性内切酶、限制性内切酶、DNA连接酶连接酶CaCl2
3、（3 3）在导入完成后得到的细菌，实际上有）在导入完成后得到的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，有的导入了普通质粒，的根本没有导入质粒，有的导入了普通质粒，只有少数导入的是只有少数导入的是C C。所以在基因工程的操。所以在基因工程的操作步骤中必须要有作步骤中必须要有 这一这一步骤。步骤。 目的基因的检测与表达目的基因的检测与表达（4 4）如何鉴别得到的细菌是否导入了质）如何鉴别得到的细菌是否导入了质粒粒A A或重组质粒，请设计一简单方案。或重组质粒，请设计一简单方案。（5 5）若把已导入了普通质粒）若把已导入了普通质粒A A或重组质或重组质粒的细菌放在含四环素的培养基上培养，粒的细菌放在含四环
4、素的培养基上培养，含普通质粒含普通质粒A A的细菌的细菌 ；含重；含重组质粒的细菌组质粒的细菌 。原因。原因 。 将得到的细菌接种在含氨苄青霉素的培养基上，将得到的细菌接种在含氨苄青霉素的培养基上，能生长的就导入了，反之则没有。能生长的就导入了，反之则没有。能生长能生长不能生长不能生长目的基因的导入，破坏了四环素抗性基因。目的基因的导入，破坏了四环素抗性基因。基因工程与医药卫生基因工程与医药卫生l l生产基因工程药品生产基因工程药品 生物医药产业的发展生物医药产业的发展历史历史 1. 1.天然药物，如中草药、中成药天然药物，如中草药、中成药 2. 2.化学方法合成新的药物化学方法合成新的药物
5、3. 3. 基因工程药物基因工程药物 基因工程与医药卫生基因工程与医药卫生我国生产的部分基因我国生产的部分基因工程疫苗和药物工程疫苗和药物1 1、生产基因工程药品、生产基因工程药品 微生物生长迅速，微生物生长迅速，容易控制，适于大规模容易控制，适于大规模工业化生产。如利用大工业化生产。如利用大肠杆菌生产胰岛素、干肠杆菌生产胰岛素、干扰素、白细胞介素扰素、白细胞介素22等。既增加产量，又降等。既增加产量，又降低成本。低成本。生生产产基基因因工工程程产产品品的的生生物物反反应应器器l l 生产基因工程药品生产基因工程药品l l 细菌基因工程细菌基因工程l l 细胞基因工程细胞基因工程l l 转基因
6、动物转基因动物 动物乳房生物反应器同大肠杆菌生产系统相比，动物乳房反同大肠杆菌生产系统相比，动物乳房反应器系统具有很多优点。应器系统具有很多优点。l l 第一，动物的基因形式和人类相同，第一，动物的基因形式和人类相同，从人类染色体上切下来的任何基因都可以从人类染色体上切下来的任何基因都可以直接转移到动物体内，使分离和克隆基因直接转移到动物体内，使分离和克隆基因的手续相对简单一些。的手续相对简单一些。l l 第二，用动物乳房生产外源蛋白质，第二，用动物乳房生产外源蛋白质，产量很高。目前在初乳中已经达到产量很高。目前在初乳中已经达到70 g/L70 g/L，在常乳中达到，在常乳中达到35 g/L3
7、5 g/L。l l 第三，动物乳腺细胞可以使任何基因第三，动物乳腺细胞可以使任何基因正确表达，并正确进行后加工。因此，动正确表达，并正确进行后加工。因此，动物乳腺细胞所生产出来的蛋白质与天然产物乳腺细胞所生产出来的蛋白质与天然产品在结构上没有区别，活性也没有区别。品在结构上没有区别，活性也没有区别。 此外，乳房是一个相对独立的系统，此外，乳房是一个相对独立的系统，血液中的蛋白质有时可以进入奶中，但奶血液中的蛋白质有时可以进入奶中，但奶中的蛋白质永远不会进入血液。因此，在中的蛋白质永远不会进入血液。因此，在乳房中生产的任何蛋白质，即使是生理功乳房中生产的任何蛋白质，即使是生理功能很强的激素类蛋白
8、质，也不会影响动物能很强的激素类蛋白质，也不会影响动物本身的健康。本身的健康。l l 第四，乳中的蛋白质种类较少，主要是第四，乳中的蛋白质种类较少，主要是酪蛋白、乳球蛋白、白蛋白和从血液中扩酪蛋白、乳球蛋白、白蛋白和从血液中扩散而来的少量血清蛋白及免疫球蛋白。因散而来的少量血清蛋白及免疫球蛋白。因此，提纯重组基因在奶中表达的目标蛋白，此，提纯重组基因在奶中表达的目标蛋白，相对要容易一些。相对要容易一些。l l 第五，用乳房生产同类产品是一个农业第五，用乳房生产同类产品是一个农业过程，如果不考虑产品提纯，则不需要复过程，如果不考虑产品提纯，则不需要复杂设备，也不需要素质很高的操作人员。杂设备，也
9、不需要素质很高的操作人员。牛、羊吃的是草料，生产的是奶，奶中的牛、羊吃的是草料，生产的是奶，奶中的珍贵蛋白完全是常规奶的高附加值产品，珍贵蛋白完全是常规奶的高附加值产品，其生产成本之低没有其他系统可以相比。其生产成本之低没有其他系统可以相比。l l 第六，用乳房生物反应器生产产品可以第六，用乳房生物反应器生产产品可以对市场做出灵活反应。由于牛、羊体内重组对市场做出灵活反应。由于牛、羊体内重组的外源基因是可以遗传给后代的，因此，在的外源基因是可以遗传给后代的，因此，在市场对产品需求旺盛时可扩大畜群；市场缩市场对产品需求旺盛时可扩大畜群；市场缩小时可以减少畜群头数；需要等待市场时可小时可以减少畜群
10、头数；需要等待市场时可以用保存精液或胚胎的方法保种，使所受经以用保存精液或胚胎的方法保种，使所受经济损失不大。济损失不大。l l 第七，该系统可以充分利用可再生产的天第七，该系统可以充分利用可再生产的天然资源，对环境造成的不良影响很轻微。然资源，对环境造成的不良影响很轻微。l l 第八，该系统除了可用来生产药物外，第八，该系统除了可用来生产药物外，也可用来生产食品和保健品，其他系统则不也可用来生产食品和保健品，其他系统则不行。行。基因工程与医药卫生基因工程与医药卫生 2.2.用于基因诊断与基因治疗用于基因诊断与基因治疗 基因诊断：基因诊断：用放射性同位素、荧光分用放射性同位素、荧光分子等标记的
11、子等标记的DNADNA分子做分子做探针探针，利用，利用DNADNA分分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，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。达到检测疾病的目的。 基因治疗：基因治疗：把健康的外源基因导入有基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。因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。DNA探针（探针（DNA probe）l定义：带有特殊碱基序列的单链定义：带有特殊碱基序列的单链DNA或或RNA分子，可以用放射性分子，可以用放射性物质或免疫性物质标记，通过杂交，物质或免疫性物质标记，通过杂交，DNA探针常用于检测互补的碱基序探针常用于检测互补的碱基
12、序列。列。基因治疗基因治疗 ( (实例）实例）l l19901990年年9 9月月1414日，一名日，一名4 4岁的美国小姑娘岁的美国小姑娘成为联邦政府批准的接受基因疗法的第一成为联邦政府批准的接受基因疗法的第一个病人。她患有一种遗传病个病人。她患有一种遗传病重症复合重症复合免疫缺损症（免疫缺损症（SCIDSCID），原因是她的腺苷脱），原因是她的腺苷脱氨酶基因缺陷，不能产生腺苷脱氨酶。导氨酶基因缺陷，不能产生腺苷脱氨酶。导致出现免疫细胞发育障碍，免疫功能低下，致出现免疫细胞发育障碍，免疫功能低下，极易感染，不治疗通常难活过极易感染，不治疗通常难活过1 1周岁。周岁。基基因因治治疗疗 过过程程
13、简简析析l l 基因工程在农业方面的应用基因工程在农业方面的应用l l一是通过基因工程技术获得高产、稳产和一是通过基因工程技术获得高产、稳产和具有优良品质的农作物；具有优良品质的农作物；l l二是用基因工程的方法培育出具有各种抗二是用基因工程的方法培育出具有各种抗逆性的作物新品种。逆性的作物新品种。基因工程与农牧业、食品工业基因工程与农牧业、食品工业l l 植物基因的转移方法植物基因的转移方法 l l农杆菌的质粒、显微注射法、基因枪法农杆菌的质粒、显微注射法、基因枪法农杆菌的质粒、显微注射法、基因枪法农杆菌的质粒、显微注射法、基因枪法 l l 基因工程在畜牧业上的应用基因工程在畜牧业上的应用l
14、 l一方面是培育体型巨大品质优良的动物一方面是培育体型巨大品质优良的动物l l更重要的是利用转基因动物技术获得人更重要的是利用转基因动物技术获得人类所需的各类物质。类所需的各类物质。 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农牧业、食品工业转黄瓜抗青枯病基因的转黄瓜抗青枯病基因的甜椒甜椒转鱼抗寒基因的番茄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、食品工业生长快、肉质好的转基生长快、肉质好的转基因鱼因鱼( (中国中国) )乳汁中含有人生长激乳汁中含有人生长激素的转基因牛素的转基因牛( (阿根廷阿根廷) )基因工程与农牧业、食品工
15、业基因工程与农牧业、食品工业基因工程与环境保护基因工程与环境保护1 1、环境监测、环境监测 基因工程做成的基因工程做成的DNADNA探针能够十分灵敏探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。地检测环境中的病毒、细菌等污染。 2 2、环境污染治理、环境污染治理基因工程做成的基因工程做成的“超级细菌超级细菌”能吞食能吞食和分解多种污染环境的物质。和分解多种污染环境的物质。喷洒工程菌清除石油污染喷洒工程菌清除石油污染 1 1、有有些些转转基基因因食食物物含含的的一一些些物物质质，可可能能会影响人体健康。会影响人体健康。2 2、大大量量的的转转基基因因生生物物进进入入自自然然界界后后很很可可能能
16、会会与与野野生生物物种种进进行行杂杂交交，产产生生一一些些超级生物，从而造成基因污染。超级生物，从而造成基因污染。3 3、如如有有些些作作物物插插入入抗抗虫虫基基因因，杀杀死死环环境境中有益的生物。中有益的生物。基因工程的弊端基因工程的弊端基因芯片基因芯片 基因芯片是最重要的一种生物芯片，是指将大量探针分子固定于支持物上，然后与标记的样品进行杂交，通过杂交信号的强弱判断靶分子的数量。 用该技术可将大量的探针同时固定于支持物上，所以一次可对大量核酸分子进行检测分析，解决了传统核酸杂交技术操作复杂、自动化程度低、检测目的分子数量少、效率低等不足。它能在同一时间内分析大量的基因，使人们准确高效地破译
17、遗传密码。基因芯片基因芯片l l从正常人的基因组中分离出从正常人的基因组中分离出DNADNA与与DNADNA芯片芯片杂交就可以得出标准图谱。从病人的基因杂交就可以得出标准图谱。从病人的基因组中分离出组中分离出DNADNA与与DNADNA芯片杂交就可以得出芯片杂交就可以得出病变图谱。病变图谱。l l通过比较、分析这两种图谱，就可以得出通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的病变的DNADNA信息。信息。l l基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、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，将成为一经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。项现代化诊断新技术。
