6.2《基因工程及其应用》 课件 杨秋媚

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1、第2节基因工程及其应用学习指导1、了解基因工程的大致过程和方法。3、体会基因工程“剪、拼、接、转”的主要过程2、能简述基因工程所用到的“工具”4、举例说出基因工程的应用通过研究“基因敲除”的耗子将帮助研究人类的癌症、糖尿病和高血压等慢性疾病与遗传的关系。转基因羊　　具有生长快、毛质、肉质好、疾病少及耐粗饲料等优点。在猴子的未受精卵中加入附加基因，并利用它成功培育出健康活泼的小猴“安迪”。　　通过对“安迪”的研究我们可以简单地引进如老年性痴呆病的基因、帕金森病基因等，加快针对这类疾病疫苗的开发研究。基因工程一　基因工程的原

2、理基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。也就是按照人们的意愿，把一种生物的个别基因出来，加以，然后放到另一种生物的细胞里，定向地生物的遗传性状。基因工程是在DNA水平上进行设计施工。基因工程提取修饰改造改造分子甲生物乙生物取出优秀基因“剪切”“拼接”新类型表达新的生物产品基因敲除技术转基因技术生物新类型敲除不利基因新的生物产品一、基因操作的工具１、基因的剪刀──限制性内切酶（限制酶）一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将DNA分子切断。目前已发现的限制酶有200多种。重播DNA被限制酶切断后有两

3、个反向互补的“黏性末端”。被同一种限制切断的几个DNA具有相同的黏性末端，能够通过互补进行配对。重播２、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、基因的运输工具——运载体运载体必须同时满足三个要求：①能与目的基因结合；②能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；③比较容易得到。　　科学家发现质粒、噬菌体、动植物病毒等能同时满足以上三个要求。目前被较广泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病基因

4、等。二、基因操作的基本步骤１、提取目的基因——将　需要的基因从供体生物　的细胞内提取出来。供体生物细胞取出DNA用限制酶剪去多余部分目的基因限制酶提取目的基因的方法用限制酶切断成许多片段⑴直接分离基因——鸟枪法将供体生物的DNA用限制酶切割为许多片段，再用运载体将这些片段都运载到受体生物的不同细胞中去。只要有一个细胞获得了需要的目的基因并得以表达，基因工程就算成功了。　　该法最大的缺点是带有很大的盲目性，工作量大，成功率低。且不能将真核生物的基因转移到原核生物中去。⑵人工合成基因法DNA合成仪有两种方法：　　　　　①

5、逆转录法：以信使RNA为模板，在逆转录酶的作用下将脱氧核苷酸合成合成DNA(基因)。　　②直接合成法：根据蛋白质的氨基酸顺序推算出信使RNA核苷酸顺序，再据此推算出基因DNA的脱氧核苷酸顺序。用游离脱氧核苷酸直接合成相应的基因。2、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，在连拉酶的作用下连接形成重组DNA分子。3、将目的基因导入受　体细胞并使之扩增导入扩增要让目的基因表达，必须将它导入受体细胞并进行扩增。　　为获得

6、目的基因的表达产物时，通常以大肠杆菌等无害易得的细菌为受体。为改进某种生物时，将欲改进的生物细胞为受体。4、目的基因的检测和表达前三步的处理十分繁锁，为保证目的基因得到有效利用，通常用大量的受体细胞来接受不多的目的基因。这样，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。无表达产物无表达产物有表达产物无表达产物细菌的检测，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。多细胞生物的检测，将每个受体细胞单独培养并诱导发育成完整个体，检

7、测这些个体是否摄入目的基因，摄入的基因是否表达（是否表现出相应的性状）。淘汰无变化的个体，保留有相应变化的个体进一步培养、研究。例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。二　基因工程的成果与发展前景１、基因工程与医药卫生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

8、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！大规模工业化生产