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1、基因工程基因工程烟草烟草能产生狂犬病抗体能产生狂犬病抗体蛋白的转基因蛋白的转基因每每100kg 猪或牛的胰腺中仅可提取猪或牛的胰腺中仅可提取45g。1979年，美国将年，美国将人的胰岛素基因人的胰岛素基因重组到重组到大肠杆菌大肠杆菌内，实现了细菌生产胰岛素，大大降低了生产成本。内，实现了细菌生产胰岛素，大大降低了生产成本。治疗糖尿病特效药治疗糖尿病特效药 据WTO调查：2005年全世界约有糖尿病患者1.8亿人，我国约6000万。抗虫害的玉米抗虫害的玉米转鱼抗寒基转鱼抗寒基因的番茄因的番茄转基因转基因鲑鱼鲑鱼基因工程产品转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒乳汁中含有人生长激乳汁中含有
2、人生长激素的转基因牛素的转基因牛(阿根廷阿根廷)基因工程的概念n基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过设计，通过体外体外DNA重组和转基因等技术重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的们需要的新的生物类型和生物产品新的生物类型和生物产品。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结果结果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人类需要的基因产物人类
3、需要的基因产物基础理论和技术的发展催生了基因工程 nDNA是遗传物质的证明是遗传物质的证明nDNA双螺旋结构和中心法则的确立双螺旋结构和中心法则的确立n遗传密码的破译遗传密码的破译n基因转移载体的发现基因转移载体的发现n工具酶的发明工具酶的发明nDNA合成和测序技术的发明合成和测序技术的发明nDNA体外重组的实现体外重组的实现n重组重组DNA表达实验的成功表达实验的成功n第一例转基因动物问世第一例转基因动物问世nPCR技术的发明技术的发明基础理论基础理论技术发明技术发明问题探讨：苏云金芽孢杆菌含有一苏云金芽孢杆菌含有一种可以合成毒蛋白的基因。种可以合成毒蛋白的基因。让细菌的毒蛋白基因在让细菌的
4、毒蛋白基因在棉花细胞中表达，可培育出棉花细胞中表达，可培育出抵抗棉铃虫害的抗虫棉。抵抗棉铃虫害的抗虫棉。想一想想一想需要做哪些关键工作？需要做哪些关键工作？苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌DNA重组技术的基本工具 n限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”nDNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”n基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体“分子运分子运输车输车”思考：思考：自然界是否存在一种生物的自然界是否存在一种生物的DNA进入另一生物的情况？进入另一生物的情况？动物容易让外来动物容易让外来DNA侵入自身而得以遗传吗？侵入自身而得以遗传吗？为什么？植物呢？为什么？植物呢？原
5、核生物，容易遭到入侵吗？原核生物，容易遭到入侵吗？原核生物并没有在进化中灭绝，而是产生了一些特殊的原核生物并没有在进化中灭绝，而是产生了一些特殊的酶来防范。这些酶应该有什么特点？酶来防范。这些酶应该有什么特点？主要来源：主要来源：原核生物原核生物限制酶在原核生物中的作用 n原核生物容易受到自然界外源原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是，的入侵，但是，生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止外来病原物的侵害。限制酶就是细机制，以防止外来病原物的侵害。限制酶就是细菌的一种防御性工具，当外源菌的一种防御性工具，当外源DNA侵入时，会利侵
6、入时，会利用限制酶将外源用限制酶将外源DNA切割掉，以保证自身的安全。切割掉，以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源所以，限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA、使之失效，从而达到保护自身的目的。、使之失效，从而达到保护自身的目的。n含有某种限制酶的细胞，其含有某种限制酶的细胞，其DNA分子中或者不具分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化备这种限制酶的识别切割序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。不能将其切开。限制酶的种类与命名：现在已经从约现在已经从约300种微生物中分离出
7、了约种微生物中分离出了约4000种限制性内切酶种限制性内切酶(限制酶限制酶)。粘质沙雷氏杆菌粘质沙雷氏杆菌（Serratia marcesens练习：流感嗜血杆菌的练习：流感嗜血杆菌的d d菌株菌株(Haemophilus influenzae d)Haemophilus influenzae d)中先后分离到中先后分离到3 3种限制酶，则分种限制酶，则分 别命名为别命名为:Hind、Hind和和Hind限制酶的作用特点作用特点：作用特点：能够识别能够识别双链双链DNADNA分子的某种分子的某种特定特定的的核苷酸序列，并且使核苷酸序列，并且使每一条链中每一条链中特定特定部位部位的两个核苷酸之间
8、的的两个核苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键断开断开切点：切点：磷酸二酯键磷酸二酯键举例：举例：EcoEcoRIRI限制酶能识别限制酶能识别GAATTCGAATTC序列，并在序列，并在G G和和A A之间切开之间切开限制酶所识别的序列有什么特点 n限制酶所识别的序列，无论是限制酶所识别的序列，无论是6个碱个碱基还是基还是4个碱基，都可以找到一条个碱基，都可以找到一条中中心轴线心轴线，中轴线两侧的双链，中轴线两侧的双链DNA上的上的碱基是碱基是反向对称重复反向对称重复排列的。排列的。限制酶切割的结果限制限制酶酶黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端和平末端二、二、“分子缝合针分子缝合针”DNADN
9、A连接酶连接酶催化磷酸二酯键形成催化磷酸二酯键形成DNA连接酶“分子缝合针”n连接酶有两种：一种是从大肠杆菌中分离得到的，连接酶有两种：一种是从大肠杆菌中分离得到的，称之为称之为Ecoli连接酶。另一种是从连接酶。另一种是从T4噬菌体中噬菌体中分离得到，称为分离得到，称为T4连接酶。连接酶。n这两种连接酶催化反应基本相同，都是连接双链这两种连接酶催化反应基本相同，都是连接双链DNA的缺口，而不能连接单链的缺口，而不能连接单链DNA。nEcoli连接酶只能连接黏性末端；连接酶只能连接黏性末端；T4连接酶既连接酶既可可“缝合缝合”黏性末端，又可黏性末端，又可“缝合缝合”平末端。平末端。类型DNA聚
10、合酶DNA连接酶区别区别1 1区别区别2 2相同点相同点1)1)只能将只能将单个核苷酸单个核苷酸连连接到已有的核酸片段上，接到已有的核酸片段上，形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键形成形成磷酸二酯键磷酸二酯键1)1)在在两个两个DNADNA片段之片段之间间形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键2)2)以以一条一条DNADNA链为模板链为模板，连接成一条互补连接成一条互补的的DNADNA链链2)2)将将DNADNA双链上的双链上的两两个缺口同时连接个缺口同时连接起来，起来，不需要模板不需要模板三、三、“分子运输车分子运输车”基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体思考：假如目的基因导入受体细胞后不能复制或不能
11、转假如目的基因导入受体细胞后不能复制或不能转录，转基因生物能有预想的效果吗？录，转基因生物能有预想的效果吗？作为分子运输车作为分子运输车载体，如果没有切割位点将载体，如果没有切割位点将会怎样？会怎样？霍乱菌的质粒多个限制酶切点，你会用它来做分霍乱菌的质粒多个限制酶切点，你会用它来做分子运输车吗？子运输车吗？目的基因有没有进入受体细胞，如何去发现？目的基因有没有进入受体细胞，如何去发现？基因的载体“分子运输车”载体必须具备的条件：载体必须具备的条件：1 1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；2 2、具有、具有1-1-多个限制酶切点，以便与外源基因连接；多个限制
12、酶切点，以便与外源基因连接；3 3、具有某些标记基因，便于进行筛选。（如抗菌、具有某些标记基因，便于进行筛选。（如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等 ）4 4、对受体细胞无害、对受体细胞无害载体的作用：载体的作用：1、将外源基因转移到受体细胞中去。、将外源基因转移到受体细胞中去。2、利用运载体在受体细胞内，对外源基因进行大量、利用运载体在受体细胞内，对外源基因进行大量复制。复制。常用的载体有：常用的载体有：质粒，质粒，噬菌体的衍生物，动植物病毒等噬菌体的衍生物，动植物病毒等质粒 质粒是基因工质粒是基因工程最常用的运载体，程最常用的运载体，它广泛地存
13、在于细它广泛地存在于细菌中，是细菌染色菌中，是细菌染色体外能够自主复制体外能够自主复制的很小的环状的很小的环状DNA分子，大小只有普分子，大小只有普通细菌拟核通细菌拟核DNA的的百分之一。百分之一。要对天然质粒进行人工改造要对天然质粒进行人工改造以下是两种限制酶切割后形成的以下是两种限制酶切割后形成的DNA片段，试分析：片段，试分析：GC AATTC GC CTTAA CG G CG G (1)其中和其中和 是由一种限制酶切割形成的是由一种限制酶切割形成的 末端，两者要重组成一个末端，两者要重组成一个DNA 分子，所用分子，所用DNA连接连接酶通常是酶通常是 。（2）和和 是由另一种限制酶切割
14、形成的是由另一种限制酶切割形成的 末端，两者要形成重组末端，两者要形成重组DNA片段，所用的连接酶通常片段，所用的连接酶通常是是 。反馈练习：反馈练习：达标练习达标练习n在基因工程中，切割运载体和含有目的基因在基因工程中，切割运载体和含有目的基因的的DNA片段，需使用（片段，需使用（）A.同种限制酶同种限制酶 B.两种限制酶两种限制酶C.同种连接酶同种连接酶 D.两种连接酶两种连接酶n基因工程常用的受体细胞有（基因工程常用的受体细胞有（）(1)大肠杆菌大肠杆菌 （2）枯草杆菌）枯草杆菌（3）支原体）支原体 （4）动植物细胞）动植物细胞A.（3）（）（4）B.（1）（）（2）（）（4）C.（2）（）（3）（）（4）D.（1）（）（2）（）（3）演讲完毕，谢谢观看！
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