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1、你见过吗？,能产生人胰岛素的大肠杆菌,第二节 基因工程及其应用,一、基因工程的原理 基因工程，又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。,培育转基因大肠杆菌的简要过程：,实例展示,目的基因,受体细胞,获得新性状,（人的细胞）,（大肠杆菌）,DNA重组技术的基本工具,准确切割DNA的工具（基因“剪刀”） 限制性内切酶 DNA片段的连接工具（基因“针线”） DNA连接酶 基因转移工具（基因“运载体”） 基因进入受体细胞的运载体,基因的大小以纳米计算，要对它进行剪切、拼接等操作，
2、最少需要以下三种专门工具：,1、基因的,指“ 限制性核酸内切酶 ”,一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定切点切割,特点:,“ ”,这个特点说明了：,酶具有专一性,1、“基因剪刀”限制性核酸内切酶(限制酶),例如:EcoRI限制酶，专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将序列切开。,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。,黏性末端,平末端,限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列：,限制酶EcoRI,限制酶SmaI,限制性核酸内切酶作用的是DNA分子中的什么键？,磷酸二酯键 即脱氧核糖、磷酸之间的连接,
3、尝试写出下列序列受EcoRI限制酶作用后的黏性末端,DNA被限制酶切断后有两个反向互补的“黏性末端”。被同一种限制酶切断的几个DNA具有相同的黏性末端，碱基能够通过互补进行配对。,目的基因,限制性内切酶（EcoR）作用过程,一、基因工程的原理,2、“基因针线”DNA连接酶,连接酶的作用：将脱氧核糖和磷酸交替连接的DNA骨架的缺口“缝合”。,连 接 酶,连接的部位： 生成磷酸二酯键,A,A,T,T,G,C,C,T,T,A,A,G,连接磷酸二酯键,不同点： 连接酶：将DNA片段间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聚合酶和DNA连接酶有何异同点？,聚合酶：以一条
4、DNA为模板，将一个一个核苷酸 连接起来,相同点：都是通过形成磷酸二酯键连接起来,思考：如何将重组DNA分子送入受体细胞呢？,DNA连接酶的作用过程,A、常用 的运载体：,质粒、噬菌体和动、植物病毒等,质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子.,用同种限制性内切酶切断的质粒,目的基因,导入细胞内,运载体特点： 1能够在宿主细胞内复制并稳定保存； 具有多个限制酶切点以便与外源基因相连； 具有标志基因，便于进行筛选,三、基因工程基本步骤,1、提取目的基因 2、目的基因与运载体结合,3、将目的基因导入受体细胞,4、目的基因的监测与鉴定,目的基因的检测与鉴
5、定,大量的受体细胞接受不多的目的基因。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。,基因工程,基因拼接技术或DNA重组技术,生物体外,基因,DNA分子水平,人类需要的基因产物,提取,拼接,导入,检测和鉴定,基因重组,限制酶、DNA连接酶、运载体,（2006.台州质检）下列是由限制酶切割形成的DNA片段，能用相应DNA连接酶将它们恢复连接的组合是,CTGCA G,G,CTTAA, G,ACGTC, AATTC,G,A. ； B. ； C. ； D.以上
6、都不对,A,DNA连接酶的作用是：,A.子链和母链之间形成氢键 B.黏性末端之间形成氢键 C.两个DNA末端间的缝隙连接 D.A、B、C都对,C,四、基因工程的应用,1、基因工程与作物育种,培育抗逆性品种 将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。,抗虫基因作物的意义： 减少农药的用量，降低了生产的成本，减少了农药对环境的污染。,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,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。,转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯,转基因大豆,转基因龙胆花色奇异,转基因蓝猪耳改变花色,转基因牵牛花改变
7、了花色,A：紫外光照射下的转绿色荧光蛋白的 Eustoma (Lisianthus) 花。,B：转没有绿色荧光蛋白的空质粒的花，,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),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
8、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%!,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。,转基因食品,安全吗?,课,究,探,后,课题：利用网络资源并结合教材中的资料分析,就“转基因生物和转基因食品的安全性”,exe
9、rcise,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, B. C. D. ,小试身手,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 ,A,基因工程技术中的目的基因主要来源于,A.自然界现存在生物体内的基因 B.自然突变产生的新基因 C.人工诱变产生的新基因 D.科学家在实验室中人工合成的基因,A,下列关于基因工程的叙述中,正确的是:,A.限制酶只用于提取目的基因 B.细菌体内的环状DNA均可作运载体 C.DNA连接酶可用于目的基因和运载体的连接 D.重组DNA分子一旦进
10、入受体细胞,基因工程则完成.,以下说法正确的是:,A.目的基因是指重组DNA B.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 C.DNA重组所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体 D.只要受体细胞中含有目的基因，目的基因就一定 能够成功表达,C,B,A.常用相同的限制性核酸内切酶处理目的 基因和质粒 B.DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶 C.可用抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒 D.导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达.,（2006年.四川）用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列说法不正确的是,B,切取牛的生长激素或人的生长激素基因,用显微注射技术将它们分
11、别注入小鼠的受精卵中,从而获得了”超级鼠”,次项技术遵循的原理是,A.基因突变 DNA RNA 蛋白质,B.基因工程 RNA DNA 蛋白质,C.细胞工程 DNA RNA 蛋白质,D.基因工程 DNA RNA 蛋白质,D,(多选题)如图,下列有关酶功能的叙述中,正确的是,A.切断a处的酶为限制性内切酶 B.连接a处的酶为DNA连接酶 C.切断b处的酶为解旋酶 D.连接b处的酶为RNA聚合酶,ABC,(多选题)科学家运用基因工程技术,让羊合成并分泌抗体,相关叙述中正确的是,A.该技术导致生物定向变异 B.DNA连接酶把目的基因与运载体黏性末端碱基对连接起来 C.蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供材料 D.受精卵是理想的受体,ACD,基因工程技术在培育抗旱植物用于发展沙漠农业和改造沙漠方面显示了良好的前景,荷兰一家公司将大肠杆菌中的海藻糖合成酶基因导入植物(如甜菜、马铃薯等)中并获得有效表达，使“工程植物”增强了耐旱性、耐寒性的基本操作步骤是：, ,（2）基因表达的含义是：,（3）写出酶基因工程在植物体内的表达过程：,（4）基因工程操作中的工具是：,海藻糖合成酶基因的获取,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,基因通过转录、翻译合成蛋白质，体现出相应的性状,限制酶 DNA连接酶 运载体,再见,