基因工程及其应用实用教案

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1、基因工程技术(jsh)的发明 1982年由美国华盛顿大学Palmiter等报告的“超级小鼠”。他们将大鼠生长激素基因(jyn)导入小鼠受精卵，所生7只子代小鼠中有6只生长加快，体重明显增加，这就是所谓的“超级小鼠”诞生了。“超级小鼠”的出现轰动了整个生命科学界，标志着哺乳动物基因(jyn)工程的成熟。 第1页/共47页第一页，共48页。大肠杆菌大肠杆菌(d chn n jn)能能合成人的胰岛素吗合成人的胰岛素吗？能合成干扰素吗？能合成干扰素吗？第2页/共47页第二页，共48页。每每100kg 猪或牛的胰腺中提取猪或牛的胰腺中提取(tq) 45g胰岛素；胰岛素； 1979年，将动物体内的胰岛素基

2、因与大肠杆菌的年，将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌的DNA分子重组分子重组，并且在大肠杆菌内获得表达；，并且在大肠杆菌内获得表达；2000L培养液提取培养液提取(tq)100g胰岛素胰岛素，相当于，相当于2吨猪胰腺中提取吨猪胰腺中提取(tq)的量。的量。1982年，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰岛素投入市年，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰岛素投入市场，售价降低了场，售价降低了30%50%。 第3页/共47页第三页，共48页。第4页/共47页第四页，共48页。 基因工程又叫做基因基因工程又叫做基因_技术或技术或_技术。按照人们技术。按照人们(rn men)(rn men)的意愿，

3、把一种生物的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以的某种基因提取出来，加以_，然后，然后放到另一种生物的细胞里，放到另一种生物的细胞里，_地改造生物的地改造生物的遗传性状。遗传性状。 拼接拼接DNA重组重组修饰改造修饰改造定向定向操作水平：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。原 理：基因重组第5页/共47页第五页，共48页。 一种限制酶只能识别一种限制酶只能识别(shbi)_(shbi)_种特定的核苷酸序种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割列，并且能在特定的切点上切割DNADNA分子的酶。分子的酶。 基因基因(jyn)的的“剪剪刀刀”限

4、制性内切酶限制性内切酶1第6页/共47页第六页，共48页。第7页/共47页第七页，共48页。第8页/共47页第八页，共48页。 两种来源不同的两种来源不同的DNADNA用用_限制酶切割后，末端可限制酶切割后，末端可以互相黏合，这种黏合只能使互补以互相黏合，这种黏合只能使互补(h b)(h b)的碱基连接起的碱基连接起来，而来，而DNADNA骨架上的缺口，需要靠骨架上的缺口，需要靠DNADNA连接酶连接酶“缝合缝合” ” 。 基因基因(jyn)的的“针线针线”DNA连接酶连接酶同种同种(tn zhn)第9页/共47页第九页，共48页。基因基因(jyn)的运输工具的运输工具目前常用目前常用(chn

5、 yn)的运载体有的运载体有_。运载体运载体质粒、噬菌体、动植物病毒质粒、噬菌体、动植物病毒自主复制自主复制环状环状第10页/共47页第十页，共48页。第11页/共47页第十一页，共48页。质粒的特点(tdin)第12页/共47页第十二页，共48页。练习练习第13页/共47页第十三页，共48页。练习练习第14页/共47页第十四页，共48页。练习练习(li(linx)nx)第15页/共47页第十五页，共48页。尝试标出下列尝试标出下列(xili)序列受序列受EcoRI限制酶作用的限制酶作用的切点切点CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAA

6、ATTCCGTAG GGCATCTTAAAATTCCGTAG CTTCATGAATTCCCTAA GAAGTACTTAAGGGATT 甲DNA片段乙DNA片段(pin dun)GAATTCCGTAGAATTCGGATT CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA GGCATCTTAAAATTCCGTAG 第16页/共47页第十六页，共48页。1 1、_目的目的(md)(md)基因基因2 2、目的、目的(md)(md)基因与运载体基因与运载体_3 3、将目的、将目的(md)(md)基因基因_受体细胞受体细胞4 4、目的、目的(md)(md)基因的基因的_表达表达(biod)与检测与检测导入导入结

7、合结合提取提取第17页/共47页第十七页，共48页。提供提供(tgng)质粒细质粒细菌菌供体供体细胞细胞粒）粒）目的基因的提取、与运载体的结合目的基因的提取、与运载体的结合第18页/共47页第十八页，共48页。目的目的(md)基因导入受体细胞、目的基因导入受体细胞、目的(md)基因的表达基因的表达 重组重组DNADNA（重组质粒）（重组质粒）重组质粒重组质粒受体受体细胞细胞大肠杆菌大肠杆菌枯草杆菌枯草杆菌酵母菌酵母菌动植物细胞动植物细胞导入导入增殖增殖(zn(zngzhgzh) )目的基因目的基因(jyn)(jyn)产物产物繁繁殖殖速速度度快快第19页/共47页第十九页，共48页。 将每个受体

8、细胞单独培养形成菌落，检测菌落中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是否有目的基因的表达产物(chnw)(chnw)。淘汰无表达。淘汰无表达产物产物(chnw)(chnw)的菌落，保留有表达产物的菌落，保留有表达产物(chnw)(chnw)的的进一步培养、研究。进一步培养、研究。无表达产物无表达产物无表达产物无表达产物有表达产物有表达产物无表达产物无表达产物第20页/共47页第二十页，共48页。巩固(gngg)练习第21页/共47页第二十一页，共48页。要使目的基因与对应的载体重组(zhn z)，所需的两种酶是（ ）限制酶连接酶解旋酶还原酶第22页/共47页第二十

9、二页，共48页。实施基因工程的第一步的一种方法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(fnz)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第23页/共47页第二十三页，共48页。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(sh fu)符合特定性状要求提取目的基因 第24页/共47页第二十四页，共48页。4下表关于基因工程中有关基因操作(cozu)的名词及对应的内容，正确的组合是（）C第25页/共47页第二十五页，共48页。水母(shu m)第26页/共47页第二十

10、六页，共48页。第27页/共47页第二十七页，共48页。基因工程(jyn gngchng)的应用第28页/共47页第二十八页，共48页。基因工程基因工程(jyn gngchng) 原理：原理： 优点优点(yudin)： 基因操作工具基因操作工具 步骤：步骤：基因基因(jyn)重组重组定向定向改造生物的遗传性状；改造生物的遗传性状；“剪刀剪刀”：“针线针线”：运载体：运载体： 1 1、提取、提取目的基因目的基因 2 2、目的基因与运载体的、目的基因与运载体的结合结合 3 3、将目的基因、将目的基因导入导入受体细胞受体细胞 4 4、目的基因的、目的基因的表达和检测表达和检测质粒、噬菌体、动植物病毒

11、质粒、噬菌体、动植物病毒DNA连接酶连接酶限制性内切酶限制性内切酶第29页/共47页第二十九页，共48页。 基因工程基因工程(jyn gngchng)在在畜牧业的应用畜牧业的应用 繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质繁殖具有抗病能力、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（如奶牛）。量的皮毛等优良品质的转基因动物（如奶牛）。 该过程的重要步骤是重组该过程的重要步骤是重组(zhn z)DNA转移到动转移到动物受精卵中。物受精卵中。第30页/共47页第三十页，共48页。 基因工程基因工程(jyn gngchng)在在农业上的应用农业上的应用 培育抗逆性品种培育抗逆性品种 将细

12、菌的抗虫、抗病毒、将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移、抗高温等抗性基因转移(zhuny)到作物体内，将从到作物体内，将从根本上改变作物的特性。如根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。转基因抗虫棉。 抗虫基因作物的意义抗虫基因作物的意义(yy)： 减少农药的用量，降低了生产的成本，减减少农药的用量，降低了生产的成本，减少了农药少了农药对环境的污染。对环境的污染。第31页/共47页第三十一页，共48页。 基因工程基因工程(jyn gngchng)在在药物研究的应用药物研究的应用第32页/共47页第三十二页，共48页。胰岛素从猪、牛等动物的胰

13、腺胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取中提取(tq)(tq)，100Kg100Kg胰腺只能提取胰腺只能提取(tq)4-5g(tq)4-5g的胰岛素，其产量之低的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。和价格之高可想而知。将合成的胰岛将合成的胰岛素基因导入大肠杆素基因导入大肠杆菌，每菌，每2000L2000L培养液培养液就能产生就能产生100g100g胰岛胰岛素！使其价格素！使其价格(jig)(jig)降低了降低了30%-30%-50%!50%!第33页/共47页第三十三页，共48页。 1）用基因工程产物）用基因工程产物 “超级细菌超级细菌”分解石油，可分解石油，可以大大提高细菌分解石油的效率。以大大

14、提高细菌分解石油的效率。 2）用基因工程培养出）用基因工程培养出“吞噬吞噬”汞和降解土壤中汞和降解土壤中DDT的细菌，以及能够净化镉污染的植物。的细菌，以及能够净化镉污染的植物。 3) 用于环境用于环境(hunjng)检测。检测。 基因工程基因工程(jyn gngchng)在净化环在净化环境中应用境中应用 用用DNA探针可以检测探针可以检测(jin c)饮用水中病毒的饮用水中病毒的含量。此方法的特点是快速、灵敏，含量。此方法的特点是快速、灵敏，1吨水中有吨水中有10个病毒也能检测个病毒也能检测(jin c)出来。出来。第34页/共47页第三十四页，共48页。利用基因工程培育的利用基因工程培育的

15、“指示生物指示生物”能十分能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污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染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。第35页/共47页第三十五页，共48页。用转基因动物作器官移植的供体用转基因动物作器官移植的供体供体动物：供体动物：存在的难题：存在的难题：解决解决(jiju)方法：方法：猪猪免疫免疫(miny)排排斥斥将供体基因将供体基因(jyn)组导入某种基因组导入某种基因(jyn)调节因子，以抑制抗原决定基调节因子，以抑制抗原决定基因因(jyn)的表达，或设法除去抗原决的表达，或设法除去抗原决定基因定基因(jyn

16、)，再结合克隆技术，培，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因育出没有免疫排斥反应的转基因(jyn)克隆猪器官。克隆猪器官。 基因工程在医学上的应用基因工程在医学上的应用第36页/共47页第三十六页，共48页。基因治疗曙光(shgung)初照1、体外基因治疗：、体外基因治疗：2、体内、体内(t ni)基因治疗：基因治疗：从病人体内获得某种细胞从病人体内获得某种细胞(xbo)，进，进行培养，然后，在体外完成基因转移行培养，然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞，再筛选成功转移的细胞(xbo)扩增扩增培养，最后重新输入患者体内。培养，最后重新输入患者体内。直接向人体组织细胞中转移基

17、因的直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。治病方法。第37页/共47页第三十七页，共48页。 用于基因治疗的基因种类用于基因治疗的基因种类 A.从健康人体上分离得到的功能正常的基因，用以取代从健康人体上分离得到的功能正常的基因，用以取代(qdi)病变基因，或依病变基因，或依靠其表达产物。靠其表达产物。 B.反义基因。即通过产生的反义基因。即通过产生的mRNA分子，与病变基因产生的分子，与病变基因产生的mRNA 进行互补，进行互补，来阻断蛋白质合成。来阻断蛋白质合成。 C.编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因，又叫做自杀基因。编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因，又叫做自杀基因。第38页/共47页第三

18、十八页，共48页。基因工程(jyn gngchng)的是与非第39页/共47页第三十九页，共48页。 阅读课本阅读课本(kbn)讨论：转基因食品讨论：转基因食品安全吗？安全吗？第40页/共47页第四十页，共48页。转基因生物转基因生物(shngw)和转基因食品的安和转基因食品的安全性全性当人类拥有了只有大自然才拥有的当人类拥有了只有大自然才拥有的改造生物、创造生物的能力时，也改造生物、创造生物的能力时，也感到了不安与困惑感到了不安与困惑(knhu)。人类是。人类是否有权按照自已的意愿操纵地球上否有权按照自已的意愿操纵地球上的生命？人类创造的转基因生物、的生命？人类创造的转基因生物、转基因食品是

19、否会危害整个生物圈，转基因食品是否会危害整个生物圈，包括人类自身？包括人类自身？第41页/共47页第四十一页，共48页。转基因生物(shngw)和转基因食品的安全性转基因生物(shngw)和食品可能存在潜在的危害性。2001年，我国颁布了农业转基因生物(shngw)安全管理条例第42页/共47页第四十二页，共48页。采用基因工程的方法培育(piy)抗虫棉，下列导入目的基因的作法正确的是（）将毒素蛋白注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白的序列，注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白的序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，在进行组织培养 将编码毒素蛋白的序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进

20、入受精卵中 再次(zic)巩固第43页/共47页第四十三页，共48页。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的（在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的（ ）A、人工合成目的基因、人工合成目的基因B、目的基因与运载、目的基因与运载(ynzi)体结合体结合C、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞D、目的基因的检测和表达、目的基因的检测和表达C转基因动物转基因动物(dngw)是指（是指（ ）A、提供基因的动物、提供基因的动物(dngw)B、基因组中增加外源基因的动物、基因组中增加外源基因的动物(dngw)C、能产生白蛋白的动物、能产生白蛋白的动物(dngw)D、能表达基因信息的动

21、物、能表达基因信息的动物(dngw)B第44页/共47页第四十四页，共48页。下列各项中，与基因工程无关的是（下列各项中，与基因工程无关的是（ ）A、选择、选择“工程菌工程菌”生产胰岛素生产胰岛素B、培育转基因抗虫棉、培育转基因抗虫棉C、人工诱导多倍体、人工诱导多倍体D、利用、利用DNA探针探针(tn zhn)检测应用水是否含有病毒检测应用水是否含有病毒 C基因工程中常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞基因工程中常采用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，原因是（，原因是（ ）A、结构、结构(jigu)简单、操作方便简单、操作方便 B、繁殖速度快、繁殖速度快C、遗传物质含量少、遗传物质含量少 D

22、、性状稳定，变异少、性状稳定，变异少B第45页/共47页第四十五页，共48页。第46页/共47页第四十六页，共48页。感谢您的观看(gunkn)！第47页/共47页第四十七页，共48页。NoImage内容(nirng)总结基因(jyn)工程技术的发明。2000L培养液提取100g胰岛素，相当于2吨猪胰腺中提取的量。基因(jyn)工程又叫做基因(jyn)_技术或_技术。基因(jyn)的“针线”。基因(jyn)的运输工具。质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用，但复制只能在宿主细胞内进行。A、基因(jyn)工程技术能定向地改造生物的遗传性状，培育生物新品种。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(jyn)的表达产物。感谢您的观看第四十八页，共48页。