2021/7/11善假于物善假于物2021/7/12你你能能使使等等式式成成立立?2021/7/13基因工程的别名基因工程的别名操作环境操作环境操作对象操作对象操作水平操作水平基本过程基本过程原理原理结果结果理解理解基因拼接技术或基因拼接技术或DNA重组技术重组技术生物体外生物体外基因基因DNA分子水平分子水平剪切剪切拼接拼接导入导入表达表达定向改造生物遗传性状定向改造生物遗传性状基因重组基因重组2021/7/14基因工程概念基因工程概念基因工程又叫做基因拼接技术或基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。重组技术。是在生物体外，通过对是在生物体外，通过对DNA分子进行人工分子进行人工“剪切剪切”和和“拼接拼接”，对生物的基因进行改造，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的新的生物类型和生物产品类所需要的新的生物类型和生物产品2021/7/15基因操作的工具基因操作的工具基因的剪刀（分子手术刀）基因的剪刀（分子手术刀）限制性核酸内切酶（限制酶）限制性核酸内切酶（限制酶）基因的针线（分子缝合针）基因的针线（分子缝合针）DNA连接酶连接酶基因的运输工具（分子运输车）基因的运输工具（分子运输车）运载体运载体2021/7/16（1）限制酶）限制酶分布：分布：作用特点作用特点:结果：结果：举例：举例：EcoR1限制酶限制酶识别序列的特点识别序列的特点作用是什么作用是什么切断的是什么键切断的是什么键主要在原核生物中。主要在原核生物中。专一性，识别特定核苷酸专一性，识别特定核苷酸序列，切割特定切点。序列，切割特定切点。产生黏性未端产生黏性未端2021/7/17（2）运载体）运载体作用：将外源基因送入受体细胞。作用：将外源基因送入受体细胞。具备的条件：具备的条件：举例：质粒、噬菌体举例：质粒、噬菌体和动植物病毒。和动植物病毒。能在宿主细胞内复制能在宿主细胞内复制并稳定地保存。并稳定地保存。具有多个限制酶切点。具有多个限制酶切点。具有某些标记基因具有某些标记基因对受体细胞无害对受体细胞无害2021/7/18质粒本质本质:分布分布:基因基因:抗药性基因、抗生素抗药性基因、抗生素生成基因、固氮基因生成基因、固氮基因拟核和细胞核以外能独立复制的小型环拟核和细胞核以外能独立复制的小型环状状DNA分子分子许多细菌及酵母菌许多细菌及酵母菌细胞内细胞内2021/7/19（2）DNA连接酶连接酶连接的部位：连接的部位：结果：结果：与与DNA聚合酶聚合酶相同吗相同吗磷酸和脱氧核糖之间的键：磷酸和脱氧核糖之间的键：磷酸二酯键（梯子的扶手）磷酸二酯键（梯子的扶手）两个相同的末端的连接。两个相同的末端的连接。2021/7/110基因工程基本操作的四个步骤基因工程基本操作的四个步骤1 1、目的基因的获取、目的基因的获取2 2、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合3 3、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞4 4、目的基因的检测与鉴定、目的基因的检测与鉴定2021/7/111一、目的基因的获取一、目的基因的获取1 1、目的基因主要是指、目的基因主要是指_编码蛋白质的结构基因编码蛋白质的结构基因请举出三个以上的例子请举出三个以上的例子2 2、获取目的基因的常用方法有哪些、获取目的基因的常用方法有哪些? ?（1 1） 直接获得目的基因直接获得目的基因（4 4）利用）利用PCRPCR技术扩增技术扩增（3 3）人工合成）人工合成（2）反转录法）反转录法2021/7/112反转录法：反转录法： 以目的基因转录成以目的基因转录成的信使的信使RNARNA为模板，反为模板，反转录成互补的单链转录成互补的单链DNADNA，然后在酶的作用下合，然后在酶的作用下合成双链成双链DNADNA，从而获得，从而获得所需的基因。所需的基因。目的基因的目的基因的mRNAmRNA杂交双链杂交双链( (单链单链RNA/RNA/单链单链DNA)DNA)单链单链DNADNA反转录酶反转录酶核酸酶核酸酶H HDNADNA聚合酶聚合酶双链双链DNADNA( (目的基因目的基因) )2021/7/113根据已知的氨基酸序列合成根据已知的氨基酸序列合成DNADNA法法 ： 根据已知蛋白质根据已知蛋白质的氨基酸序列，推测的氨基酸序列，推测出相应的信使出相应的信使RNARNA序序列，然后按照碱基互列，然后按照碱基互补配对原则，推测出补配对原则，推测出它的结构基因的核苷它的结构基因的核苷酸序列，再通过化学酸序列，再通过化学方法，以单核苷酸为方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。原料合成目的基因。蛋白质的氨基酸序列蛋白质的氨基酸序列mRNAmRNA的核苷酸序列的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列推测推测推测推测目的基因目的基因化学合成化学合成2021/7/114质粒质粒目的基因目的基因限制酶处理限制酶处理一个切口一个切口两个黏性末端两个黏性末端两个切口两个切口获得目的基因获得目的基因DNADNA连接酶连接酶重组重组DNADNA分子（重组质粒）分子（重组质粒） 核心核心同一种同一种( (二二) )目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合2021/7/115PCRPCR技术原理技术原理 及反应过程及反应过程原理：原理：DNADNA双链复制双链复制反应过程：反应过程：1、加热、加热至至909095 95 目的基因目的基因DNA解链解链2、冷却、冷却至至555560 60 ，引物结合到互补引物结合到互补DNADNA链链3 3、加热至、加热至707075 75 ，热稳定热稳定DNADNA聚合酶从聚合酶从从引物起始互补链的从引物起始互补链的合成合成 2021/7/116目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定1、如何检测是否导入了目的基因、如何检测是否导入了目的基因检测标记基因是否表达：体现抗药性、有某些颜检测标记基因是否表达：体现抗药性、有某些颜色反应色反应运载体应运载体应具有什么具有什么特点特点DNA探针法检测目的基因是否导入探针法检测目的基因是否导入2、如何检测目的基因的表达、如何检测目的基因的表达检测目的基因控制的性状：检测目的基因控制的性状：如何检测抗虫基因已在棉花细胞表达？如何检测抗虫基因已在棉花细胞表达？用害虫食用棉花叶片用害虫食用棉花叶片DNA探针法检测目的基因转录产生的探针法检测目的基因转录产生的mRNA2021/7/117一一、植物基因工程硕果累累、植物基因工程硕果累累转基因工程技术主要用于提高农作物的转基因工程技术主要用于提高农作物的转基因工程技术主要用于提高农作物的转基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力抗逆能力抗逆能力抗逆能力, ,以及以及以及以及改改改改良农作物的品质良农作物的品质良农作物的品质良农作物的品质和和和和利用植物生产药物利用植物生产药物利用植物生产药物利用植物生产药物等方面等方面等方面等方面. .2021/7/118基因工程在农业上的应用：基因工程在农业上的应用：1）高产、稳产和具优良品质的品种）高产、稳产和具优良品质的品种 用基因工程的方法可以改善粮食作物的用基因工程的方法可以改善粮食作物的蛋白质含量。如蛋白质含量。如“转基因高赖氨酸玉米转基因高赖氨酸玉米”植植株。株。 2）抗逆性品种）抗逆性品种 将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗将细菌的抗虫、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。如转物体内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。基因抗虫棉。 2021/7/1191.1.抗虫转基因植物抗虫转基因植物2021/7/1202.2.其他抗逆转基因植物其他抗逆转基因植物2021/7/121转鱼抗寒蛋白基因的番茄转鱼抗寒蛋白基因的番茄2021/7/1224.4.利用转基因改良植物的品质利用转基因改良植物的品质2021/7/123不会引起过敏的转基因大豆不会引起过敏的转基因大豆2021/7/124 繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮毛等优良品质的转基因动物。率和高质量的皮毛等优良品质的转基因动物。 该过程的重要步骤是通过感染或显微注该过程的重要步骤是通过感染或显微注射技术将重组射技术将重组DNA转移到动物受精卵中。转移到动物受精卵中。基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么？ 将人的生长激素将人的生长激素基因和牛的生长激素基因和牛的生长激素基因分别注射到小白基因分别注射到小白鼠受精卵中，得到的鼠受精卵中，得到的“超级小鼠超级小鼠”。 2021/7/125用于提高动物生长速度用于提高动物生长速度2021/7/126用于改善畜产品的品质用于改善畜产品的品质如转基因牛分泌的乳汁，乳糖含量降低，营养成分不变如转基因牛分泌的乳汁，乳糖含量降低，营养成分不变乳汁中含有人生长激素的转基因牛乳汁中含有人生长激素的转基因牛( (阿根廷阿根廷) )2021/7/127在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素直接生物体的哪些结构中提取？干扰素直接生物体的哪些结构中提取？药品直接从生物的药品直接从生物的组织、细胞组织、细胞或或血液血液中提取。中提取。传统生产方法的缺点传统生产方法的缺点由于受原料来源的限制，由于受原料来源的限制，价格价格十分十分昂贵昂贵。可利用什么方法来解决上述问题？可利用什么方法来解决上述问题？ 利用利用基因工程基因工程方法制造方法制造“工程菌工程菌”，可，可高效率高效率地生产出各种地生产出各种高质量高质量、低成本低成本的药品。的药品。2021/7/128基因工程基因工程胰岛素胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，取，100Kg100Kg胰腺只能提取胰腺只能提取4-5g4-5g的胰岛素，的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。其产量之低和价格之高可想而知。将将合成的胰岛素基因合成的胰岛素基因导入导入大肠杆菌大肠杆菌，每，每2000L2000L培养液就能产生培养液就能产生100g100g胰岛素！大规模工胰岛素！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了量问题，还使其价格降低了30%-50%!30%-50%!2021/7/129基因工程干扰素基因工程干扰素干扰素治疗病毒感染简直是干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药万能灵药”！过！过去从人血中提取，去从人血中提取，300L300L血才提取血才提取1mg1mg！其！其“珍珍贵贵”程度自不用多说。程度自不用多说。基因工程人干扰素基因工程人干扰素-2b（安达芬）（安达芬）是我是我国第一个全国产化基因工程人干扰素国第一个全国产化基因工程人干扰素-2b，具有抗病毒，抑制肿瘤细胞增生，调节，具有抗病毒，抑制肿瘤细胞增生，调节人体免疫功能的作用，广泛用于病毒性疾人体免疫功能的作用，广泛用于病毒性疾病治疗和多种肿瘤的治疗，是当前国际公病治疗和多种肿瘤的治疗，是当前国际公认的病毒性疾病治疗的首选药物和肿瘤生认的病毒性疾病治疗的首选药物和肿瘤生物治疗的主要药物。物治疗的主要药物。2021/7/130基因工程与环境污染治理基因工程与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”能吞食和分能吞食和分解多种污染环境的物质。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，用基因通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因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工程培育成功的工程培育成功的工程培育成功的“超级细菌超级细菌超级细菌超级细菌”却能分解石油中的多种烃却能分解石油中的多种烃却能分解石油中的多种烃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，分解类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDTDDTDDTDDT等毒害物质。等毒害物质。等毒害物质。等毒害物质。2021/7/1311、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，可可能会影响人体健康。能会影响人体健康。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，产产生生一些超级生物，从而造成基因污染。一些超级生物，从而造成基因污染。3、如如有有些些作作物物插插入入抗抗虫虫基基因因，杀杀死死环环境中有益的生物。境中有益的生物。基因工程的弊端2021/7/132转基因动物的转基因动物的乳腺乳腺。就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？ 是指把人或哺乳动物的某种是指把人或哺乳动物的某种基因导入基因导入到到哺乳动物哺乳动物( (如鼠、兔、羊和猪如鼠、兔、羊和猪) )的的受精卵受精卵里，里，目的基因若与受精卵染色体目的基因若与受精卵染色体DNA整合整合，细胞，细胞分裂时，该基因随染色体的分裂时，该基因随染色体的倍增倍增而倍增，使而倍增，使每个细胞中都带有目的基因，使每个细胞中都带有目的基因，使性状得以表性状得以表达达，并，并稳定地遗传稳定地遗传给后代，从而给后代，从而获得基因产获得基因产品品。这样一种新的个体，称为。这样一种新的个体，称为转基因动物转基因动物。 什么叫转基因动物？什么叫转基因动物？2021/7/133 治疗侏儒症治疗侏儒症的的唯一方法唯一方法，是向人体注射，是向人体注射生长激素。而生长激素的获得很困难。以前，生长激素。而生长激素的获得很困难。以前，要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底部部摘取垂体摘取垂体，并从中提取生长激素。，并从中提取生长激素。 现可利用基因工程方法，将人的现可利用基因工程方法，将人的生长激生长激素基因导入大肠杆菌素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。中，使其生产生长激素。人们从人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于激素，相当于6万具尸体的全部产量。万具尸体的全部产量。 基因工程药品基因工程药品 生长激素生长激素2021/7/134限制酶的识别特点限制酶的识别特点以中轴线双侧的以中轴线双侧的DNA上碱基呈反向对称，重复排列上碱基呈反向对称，重复排列如：如：GAATTCCCCGGGCTTAAGGGGCCC2021/7/135限制性内切酶限制限制酶酶2021/7/136 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！