基因与再造工程.pptx

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1、通过研究通过研究“基因敲基因敲除除”的耗子将帮助研究的耗子将帮助研究人类的癌症、糖尿病和人类的癌症、糖尿病和高血压等慢性疾病与遗高血压等慢性疾病与遗传的关系。传的关系。转基因羊转基因羊具有生长快、具有生长快、毛质、肉质好、疾毛质、肉质好、疾病少及耐粗饲料等病少及耐粗饲料等优点。优点。在猴子的未受精卵中加入在猴子的未受精卵中加入附加基因，并利用它成功培育附加基因，并利用它成功培育出健康活泼的小猴出健康活泼的小猴“安迪安迪”。通过对通过对“安迪安迪”的研究我的研究我们可以简单地引进如老年性痴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，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

2、加快针对这类疾病疫苗的开发研究。研究。在生物体外对在生物体外对DNADNA分子进行分子进行人工剪切、拼接，对基因进行人工剪切、拼接，对基因进行改造和重新组合，再导入生物改造和重新组合，再导入生物体内使导入的基因得以表达。体内使导入的基因得以表达。甲生物甲生物乙生物乙生物取出优取出优秀基因秀基因“剪切剪切”“拼接拼接”新类型新类型表达表达新的生物产品新的生物产品基基因因敲敲除除技技术术转转基基因因技技术术生物生物新类型新类型敲敲除除不不利利基基因因新的生物产品新的生物产品基因操作的工具基因操作的工具基因的大小以纳米计算，要对它进行剪切、基因的大小以纳米计算，要对它进行剪切、拼接等操作，没有非常精

3、细的工具是不行的。进拼接等操作，没有非常精细的工具是不行的。进行基因操作最少需要以下三种工具：行基因操作最少需要以下三种工具：、基因的剪刀、基因的剪刀限制性内切酶（限制酶）限制性内切酶（限制酶）一种限制酶只能一种限制酶只能识别一种特定的核苷识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的酸序列，并在特定的切割点上将切割点上将DNA DNA 分子分子切断。目前已发现的切断。目前已发现的限制酶有限制酶有200200多种。多种。重播重播DNADNA被限制酶切断后有两个反向互补的被限制酶切断后有两个反向互补的“黏黏性末端性末端”。被同一种限制切断的几个。被同一种限制切断的几个DNADNA具有相具有相同的黏性末端，

4、能够通过互补进行配对。同的黏性末端，能够通过互补进行配对。、基因的针线、基因的针线DNADNA连接酶连接酶连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性连接酶的作用是：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末端连接起来，使之成为一个完整的DNADNA分子。分子。重重播播、基因的针线、基因的针线DNADNA连接酶连接酶连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性连接酶的作用是：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末端连接起来，使之成为一个完整的DNADNA分子。分子。3 3、基因的运输工具、基因的运输工具运载体运载体要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在要让一个从甲生物细胞内取出来的基

5、因在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去！能将外源基因送入细胞的乙生物的细胞内去！能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。工具就是运载体。运载体必须同时满足三运载体必须同时满足三个要求：个要求：能与目的基因结能与目的基因结合；合；能进入受体生物细胞能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并并在受体生物细胞内复制并表达；表达；比较容易得到。比较容易得到。科学家发现大肠杆菌、科学家发现大肠杆菌、枯草杆菌等的质粒能同时满枯草杆菌等的质粒能同时满足以上三个要求。足以上三个要求。目前被较广泛提取目前被较广泛提取使用的目的基因有：苏使用的目的基因有

6、：苏云金杆菌抗虫基因、人云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病基因等。因、植物抗病基因等。基因操作的基本步骤基因操作的基本步骤、提取目的基因、提取目的基因将将需要的基因从供体生物需要的基因从供体生物的细胞内提取出来。的细胞内提取出来。供体生物细胞供体生物细胞取出取出DNADNA用限制酶剪用限制酶剪去多余部分去多余部分目的基因目的基因限制酶限制酶提取目的基因的方法提取目的基因的方法用限制酶切用限制酶切断成许多片段断成许多片段直接分离基因直接分离基因鸟枪法鸟枪法将供体生物的将供体生物的DNADNA用限制酶用限制酶切割为许多片

7、段，再用运载体将切割为许多片段，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，得了需要的目的基因并得以表达，基因工程就算成功了。基因工程就算成功了。该法最大的缺点是带有很大该法最大的缺点是带有很大的盲目性，工作量大，成功率低。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且不能将真核生物的基因转移到原核生物中去。原核生物中去。人工合成基因法人工合成基因法DNADNA合成仪合成仪有两种方法：有两种方法：逆转录法：以信使逆转录法：以信使RNARNA为模板，在逆转录酶为模板，在逆转

8、录酶的作用下将脱氧核苷酸合的作用下将脱氧核苷酸合成合成成合成DNA(DNA(基因基因)。直接合成法：根据直接合成法：根据蛋白质的氨基酸顺序推算蛋白质的氨基酸顺序推算出信使出信使RNARNA核苷酸顺序，核苷酸顺序，再据此推算出基因再据此推算出基因DNADNA的的脱氧核苷酸顺序。用游离脱氧核苷酸顺序。用游离脱氧核苷酸直接合成相应脱氧核苷酸直接合成相应的基因。的基因。2 2、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合用与提取目的基用与提取目的基因相同的限制酶切割因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切质粒使之出现一个切口，将目的基因插入口，将目的基因插入切口处，让目的基因切口处，让目的基因的黏性末端与切

9、口上的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对的黏性末端互补配对后，在连拉酶的作用后，在连拉酶的作用下连接形成重组下连接形成重组DNADNA分子。分子。3 3、将目的基因导入受、将目的基因导入受 体细胞并使之扩增体细胞并使之扩增导入导入扩增扩增要让目的基因表达，必要让目的基因表达，必须将它导入受体细胞并进行须将它导入受体细胞并进行扩增。扩增。为获得目的基因的表达为获得目的基因的表达产物时，通常以大肠杆菌等产物时，通常以大肠杆菌等无害易得的细菌为受体。为无害易得的细菌为受体。为改进某种生物时，将欲改进改进某种生物时，将欲改进的生物细胞为受体。的生物细胞为受体。为使重组的为使重组的DNADNA分子更容易

10、进入受体细胞，分子更容易进入受体细胞，通常还要用一些物质对受体细胞进行处理，使通常还要用一些物质对受体细胞进行处理，使受体细胞具有更大的通透性。受体细胞具有更大的通透性。4 4、目的基因的检测和表达、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。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，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。必须将它从中检测出来。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

11、产物无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，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。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，检测这些个体是否摄养并诱导发育成完整个体，检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，保留有相应相应的性状）。淘汰

12、无变化的个体，保留有相应变化的个体进一步培养、研究。变化的个体进一步培养、研究。例：用棉铃饲喂棉例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入中毒症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。抗虫基因并得到表达。、基因工程与医药卫生、基因工程与医药卫生我国生产的部分基因我国生产的部分基因工程疫苗和药物工程疫苗和药物 基因工程药品的生产基因工程药品的生产许多药品的生产是从许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其料来

13、源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。价格往往十分昂贵。微生物生长迅速，容易控制，适于大规微生物生长迅速，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，让它们产生相应的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。低生产成本。胰岛素是治疗糖尿病的特效胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，等动物的胰腺中提取，100Kg100Kg胰腺胰腺只能提取只能提取4-5g4-5g的胰岛素，其产量的胰岛

14、素，其产量之低和价格之高可想而知。之低和价格之高可想而知。将合成的胰岛素基因将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每导入大肠杆菌，每2000L2000L培养液就能产生培养液就能产生100g100g胰岛胰岛素！大规模工业化生产不素！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其的药品产量问题，还使其价格降低了价格降低了30%-50%!30%-50%!干扰素治疗病毒感染简直干扰素治疗病毒感染简直是是“万能灵药万能灵药”！过去从人血！过去从人血中提取，中提取，300L300L血才提取血才提取1mg1mg！其其“珍贵珍贵”程度自不用多说。程度自不用多说。人造血液、白细胞

15、人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过介素、乙肝疫苗等通过基因工程实现工业化生基因工程实现工业化生产，均为解除人类的病产，均为解除人类的病苦，提高人类的健康水苦，提高人类的健康水平发挥了重大的作用。平发挥了重大的作用。人造血液及其生产人造血液及其生产 基因诊断与基因治疗基因诊断与基因治疗运用基因工程设运用基因工程设计制造的计制造的“DNA“DNA探针探针”检测肝炎病毒等病毒检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷，不感染及遗传缺陷，不但准确而且迅速。但准确而且迅速。我国研究人员正在制备用于基因我国研究人员正在制备用于基因治疗的基因工程细胞治疗的基因工程细胞通过基因工程给通过基因工程给患有遗传病的人体内患

16、有遗传病的人体内导入正常基因可导入正常基因可“一一次性次性”解除病人的疾解除病人的疾苦。苦。、基因工程与农牧业、食品工业、基因工程与农牧业、食品工业运用基因工程技术，不但可以培养优质、运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。以培养出具有特殊用途的动、植物。生长快、耐不良环境、肉质生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼好的转基因鱼(中国中国)乳汁中含有人生长激素的转乳汁中含有人生长激素的转基因牛基因牛(阿根廷阿根廷)转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基转鱼抗寒基因的番茄

17、因的番茄转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯不会引起过敏的转基因大豆不会引起过敏的转基因大豆导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠超级超级动物动物特殊特殊动物动物3 3、基因工程与环境保护、基因工程与环境保护环境监测：环境监测：基因工程做成的基因工程做成的DNADNA探针能够十分灵敏地检探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。测环境中的病毒、细菌等污染。1t1t水中只有水中只有1010个病毒也能被个病毒也能被DNADNA探针检测出来探针检测出来利用基因工程培育的利用基因工程培育的“

18、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。环境污染治理：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，用基因工程培育成功的工程培育成功的“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DDTDDT等毒害物质。等毒害物质。欢迎您到下载本课件欢迎您到下载本课件