第六章 第三节 基因工程与转基因生物

Page1LOGOPage2LOGO水母基因荧光小猪普通小猪第三节基因工程与转基因生物Page4LOGO•什么叫基因工程？基因工程是指依据先设计的蓝图用人工方法将某种生物的基因，接合到另一种生物的基因组DNA中并使其表达使后者获得新的遗传性状，产生出人类所需要的产物，或创造出新的生物类型的现代生物技术生命科学Page5LOGO•化学剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）基因操作的工具限制酶是在生物体(主要是微生物)内的一种酶，能将外来的DNA切断，由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性内切酶。特点：专一性。即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。生命科学Page6LOGO•化学剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）基因操作的工具大肠杆菌(E.coRI)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。限制酶生命科学Page7LOGO•化学剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）基因操作的工具限制酶生命科学Page8LOGO•什么叫黏性末端？基因操作的工具被限制酶切开的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。生命科学Page9LOGO基因操作的工具•如果把两种来源不同的DNA用同一种限制酶来切割，会怎样呢？会产生相同的黏性末端，然后让两者的黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的DNA分子了。生命科学Page10LOGO•化学浆糊——DNA连接酶基因操作的工具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，这样一个重组的DNA分子就形成了。生命科学Page11LOGO•外源基因(如抗虫基因)怎样才能导入受体细胞(如棉花细胞)？基因操作的工具导入过程需要运输工具——运载体。•运载体的作用有哪些？作用一：作为运载工具，将外源基因(抗虫基因)转移到受体细胞(棉花细胞)中去。作用二：利用运载体在受体细胞(棉花细胞)内，对外源基因(抗虫基因)进行大量复制。生命科学Page12LOGO•分子运输车——运载体：基因操作的工具常用的运载体主要有两类：1）细菌细胞质的质粒2）噬菌体或某些动植物病毒生命科学Page13LOGO•质粒：基因操作的工具质粒是除染色体外能够进行自主复制的遗传单位，包括真核生物的细胞器和细菌细胞中核区外的DNA分子。现在习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中细胞核以外的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双链DNA分子。有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。生命科学Page14LOGO•大肠杆菌的质粒：基因操作的工具最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因，如四环素的标记基因。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完成。生命科学Page15LOGO•四个基本步骤：基因工程的基本过程1）获取目的基因2）目的基因与运载体重组3）重组DNA分子导入受体细胞4）筛选含目的基因的受体细胞生命科学Page16LOGO基因工程的基本过程目的基因就是人们为了得到其表达产物而把它转入到新的生物体中去的基因。例如：人的生长激素基因。生命科学•步骤一：获取目的基因Page17LOGO•目的基因的提取方法基因工程的基本过程直接分离基因人工合成基因生命科学Page18LOGO基因工程的基本过程•步骤二：目的基因与运载体重组生命科学Page19LOGO基因工程的基本过程•步骤二：目的基因与运载体重组1）用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个切口，露出黏性末端。2）用同一种限制酶切断目的基因，使其产生相同的黏性末端。3）将切下的目的基因片段插入质粒的切口处，再加入适量DNA连接酶，形成了一个重组DNA分子（重组质粒）目的基因与运载体的结合过程，实际上是不同来源的基因重组的过程。生命科学Page20LOGO基因工程的基本过程•常用的受体细胞：有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。•将目的基因导入受体细胞的原理借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。•步骤三：重组DNA分子导入受体细胞生命科学Page21LOGO基因工程的基本过程•步骤四：筛选含目的基因的受体细胞四环素抗性基因氨苄青霉素抗性基因生命科学Page22LOGO不能，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达。基因工程的基本过程•受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因完成了表达吗？生命科学Page23LOGO•基因工程培育抗虫棉的简要过程：普通棉花(无抗虫特性)苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因与运载体DNA拼接导入棉花细胞(含抗虫基因)棉花植株(有抗虫特性)•上述培育抗虫棉的关键步骤是什么？生命科学Page24LOGO•基因工程培育抗虫棉的关键步骤：关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取出来关键步骤二：抗虫基因与运载体DNA连接关键步骤三：抗虫基因导入受体(棉花)细胞生命科学Page25LOGO•解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？关键步骤一的工具：关键步骤二的工具：关键步骤三的工具：基因的剪刀——限制性内切酶基因的针线——DNA连接酶基因的运载工具——运载体生命科学Page26LOGO•作为运载体必须具备哪些条件？1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。2）具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。3）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。生命科学感谢你们一学期来的支持与倾听希望你们成功！