八年级生物第四节基因工程简介课件_图文

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。 在生物体外对DNA分子进行 人工剪切、拼接,对基因进行 改造和重新组合,再导入生物 体内使导入的基因得以表达。

转 基 因 技 术

甲生物
取出优 “剪切” 秀基因 “拼接”

乙生物
表达

新类型
新的生物产品

基 因 敲 除 技 术

生物
敲 除 不 利 基 因

新类型
新的生物产品

基因工程是在DNA分子水平上进行 设计施工的.

㈠ 基因操作的工具
基因的大小以纳米计算,要对它进行剪切、 拼接等操作,没有非常精细的工具是不行的。进 行基因操作最少需要以下三种工具: 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。

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。

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 要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在 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 工具就是运载体。 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。 科学家发现大肠杆菌、 枯草杆菌等的质粒能同时满 足以上三个要求。

㈡ 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。
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、植物抗病基因等。
供体生物细胞

取出DNA

用限制酶剪 去多余部分

限制酶

目的基因

提取目的基因的方法 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。

用限制酶切 断成许多片段

⑵人工合成基因法

DNA合成仪

有两种方法: ①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

要让目的基因表达,必 须将它导入受体细胞并进行 扩增。 导入 为获得目的基因的表达 产物时,通常以大肠杆菌等 无害易得的细菌为受体。为 扩增 改进某种生物时,将欲改进 的生物细胞为受体。 为使重组的DNA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 受体细胞具有更大的通透性。

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。

1、基因工程与医药卫生

⑴ 基因工程药品的生产 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。

我国生产的部分基因 工程疫苗和药物

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!大规模工业化生产不 但解决了这种比黄金还贵 的药品产量问题,还使其 价格降低了30%-50%!

干扰素治疗病毒感染简直 是“万能灵药”!过去从人血 中提取,300L血才提取1mg! 其“珍贵”程度自不用多说。 人造血液、白细胞 介素、乙肝疫苗等通过 基因工程实现工业化生 产,均为解除人类的病 苦,提高人类的健康水 平发挥了重大的作用。 人造血液及其生产

⑵ 基因诊断与基因治疗 运用基因工程设 计制造的“DNA探针” 检测肝炎病毒等病毒 感染及遗传缺陷,不 但准确而且迅速。 通过基因工程给 患有遗传病的人体内 导入正常基因可“一 次性”解除病人的疾 苦。

我国研究人员正在制备用于基因 治疗的基因工程细胞

2、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、 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。

生长快、耐不良环境、肉 乳汁中含有人生长激素的转 质好的转基因鱼(中国) 基因牛(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马铃薯

转鱼抗寒基 因的番茄
不会引起过敏的转基因大豆

超级 动物
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

特殊 动物

3、基因工程与环境保护 ⑴ 环境监测: 基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检 测环境中的病毒、细菌等污染。

1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来

利用基因工程培育的“指示生物”能十分 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。

⑵ 环境污染治理: 基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分 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 工程培育成功的“超级细菌”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 DDT等毒害物质。


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