,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、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，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 ,