2-6-2基因工程及其应用

（三）基因操作的一般步骤
• • • • 第一步——提取目的基因 第一步——提取目的基因 第二步——目的基因与运载体结合 第二步——目的基因与运载体结合 第三步——将目的基因导入受体细胞 第三步——将目的基因导入受体细胞 第四步——目的基因的检测与鉴定 第四步——目的基因的检测与鉴定
（三）基因操作的一般步骤
（二）基因工程操作的工具
1、基因的剪刀——限制性内切酶（限制酶） 基因的剪刀——限制性内切酶 限制酶） 限制性内切酶（ 大肠杆菌的一种限制酶(EcoR 大肠杆菌的一种限制酶(EcoRⅠ)能识别 GAATTC序列 并在G GAATTC序列，并在G和A之间切开。 序列， 之间切开。 限制酶
1、基因的剪刀——限制性内切酶（限制酶） 基因的剪刀——限制性内切酶 限制酶） 限制性内切酶（
基因工程胰岛素
• 胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以 胰岛素是治疗糖尿病的特效药， 来只能依靠从猪、 来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提 100Kg胰腺只能提取 5g的胰岛素 胰腺只能提取4 的胰岛素， 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。 其产量之低和价格之高可想而知。
2）作用部位：打开磷酸二酯键 作用部位： 限制酶作用的对象是氢键还是磷酸二脂键 限制酶作用的对象是氢键还是磷酸二脂键？ 氢键还是磷酸二脂键？
限制 酶
作用部位： 作用部位：打开磷酸二酯键
5 4 1 3 2 54 1 3 2
G A A T T C
C T T A
2 3 4 1 A 2 35 1 4 5 G
一、基因工程的应用
（一）基因工程与农业
将人的生长激素 将人的生长激素 基因注射到小白鼠受 基因注射到小白鼠受 精卵中，得到“ 精卵中，得到“超级 小鼠” 小鼠”。
抗虫转基因植物
抗病转基因植物
转鱼抗寒蛋白基 因的番茄
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
一、基因工程的应用
质粒的存在与 否对宿主细胞生存 没有决定性作用， 没有决定性作用， 但复制只能在宿主 细胞内完成。 细胞内完成。
（二）基因工程操作的工具
• 最常用的质粒是大肠杆菌的质粒： 最常用的质粒是 大肠杆菌的质粒中常含有抗性基因 大肠杆菌的质粒中常含有抗性基因，如某 抗性基因， 种抗生素的抗性基因等。 种抗生素的抗性基因等。 在基因工程中，大 在基因工程中， 肠杆菌的质粒中的抗性 肠杆菌的质粒中的抗性 基因，可作为标记基因 标记基因。 基因，可作为标记基因。
基因的剪刀 基因的剪刀——限制性内切酶 剪刀——限制性内切酶 基因的针线 基因的针线——DNA连接酶 针线——DNA连接酶 基因的运载工具 基因的运载工具——运载体 运载工具——运载体
胰 岛 素 分 子 结 构
基因工程胰岛素
• 将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L 将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌， 培养液就能产生100g胰岛素！ 100g胰岛素 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， 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% 30%还使其价格降低了30%-50%!
基 因 拼 接 技 术
甲生物
取出优 秀基因
乙生物
表达
新类型
新的生物产品
二、基因工程的原理
（二）基因工程操作的工具
基因的剪刀 基因的剪刀——限制性内切酶（限制酶） 剪刀——限制性内切酶 限制酶） 限制性内切酶（ 基因的针线 基因的针线——DNA连接酶 针线——DNA连接酶 基因的运载工具 基因的运载工具——运载体 运载工具——运载体
1、基因的剪刀——限制性内切酶（限制酶） 基因的剪刀——限制性内切酶 限制酶） 限制性内切酶（
1、基因的剪刀——限制性内切酶（限制酶） 基因的剪刀——限制性内切酶 限制酶） 限制性内切酶（
3）黏性末端： 黏性末端： 被限制酶切开的DNA两条单链的切口， 被限制酶切开的DNA两条单链的切口， 两条单链的切口 带有几个伸出的核苷酸 他们之间正好互 伸出的核苷酸， 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 黏性末端。 补配对，这样的切口叫黏性末端。
第 6章 从杂交育种到基因工程
第2节 基因工程及其应用
回顾上节： 回顾上节：
• 诱变育种 ——盲目性太大
• 杂交育种 ——远缘杂交很难成功
蚕的丝腺细胞 分泌蚕丝蛋白
蚕丝蛋白基因
大肠杆菌“吐”蚕丝？ 蚕丝？ 大肠杆菌“
蚕的丝腺细胞 分泌蚕丝蛋白
蚕丝蛋白基因
——是一种分子水平的生物工程
大肠杆菌“吐”蚕丝？ 蚕丝？ 大肠杆菌“
基因工程的原理？ 基因工程的原理？
二、基因工程的原理
（一）基因工程的概念
• 基因工程又叫基因拼接技术或DNA重 基因工程又叫基因拼接技术 DNA重 基因拼接技术或 组技术。通俗的说， 组技术。通俗的说，就是按照人们的 意愿，把一种生物的某种基因提取 提取出 意愿，把一种生物的某种基因提取出 来，加以修饰改造，然后放到另一种 加以修饰改造，然后放到另一种 生物的细胞里，定向地改造生物的性 生物的细胞里，定向地改造生物的性 状。
•
如果把两种来源不同的DNA用同一种限制 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？ 酶来切割，会怎样呢？ 会产生相同的黏性末端 会产生相同的黏性末端，然后让两者的 相同的黏性末端， 黏性末端黏合起来，就可以合成重组的DNA 黏合起来 黏性末端黏合起来，就可以合成重组的DNA 分子了。 分子了。
• 目的基因
• 提取目的基因时可以用限制酶直 接在DNA分子中切取相应基因片 接在DNA分子中切取相应基因片 除此之外， 段。除此之外，你还能想出什么 方法来获得控制某种蛋白质合成 的基因片段？ 的基因片段？ 获得目的基因的方法： 获得目的基因的方法： 1、直接分离 2、人工合成
（三）基因操作的一般步骤
• 细菌和人是差异非常大的两种生物， 细菌和人是差异非常大的两种生物， 为什么通过基因重组后， 为什么通过基因重组后，细菌能够合 成人体的某些蛋白质呢？ 成人体的某些蛋白质呢？ 因为人和细菌的遗传物质都是DNA， 因为人和细菌的遗传物质都是DNA， 都使用同一套遗传密码， 都使用同一套遗传密码，都遵循中心 法则。通过基因重组， 法则。通过基因重组，细菌就能合成 人的蛋白质。 人的蛋白质。
（二）基因工程操作的工具
1、基因的剪刀——限制性内切酶（限制酶） 基因的剪刀——限制性内切酶 限制酶） 限制性内切酶（ 1）限制酶： 限制酶： ① 存在：主要在微生物内 存在：主要在微生物 微生物内 ②特点：特异性。即一种限制酶只能识 限制酶只能识 特点：特异性。 一种限制酶 别一种特定的核苷酸序列，并且能在特 特定的核苷酸序列 别一种特定的核苷酸序列，并且能在特 定的切点上切割 定的切点上切割DNA分子。 上切割DNA分子。 分子
（二）基因工程与医学
• 基因工程药品 —— 生长激素 治疗侏儒症的唯一方法， 治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射 生长激素。而生长激素的获得很困难。以前， 生长激素。而生长激素的获得很困难。以前， 要获得生长激素，需解剖尸体， 要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底 部摘取垂体，并从中提取生长激素。 摘取垂体，并从中提取生长激素。 现可利用基因工程方法，将人的生长激 现可利用基因工程方法，将人的生长激 素基因导入大肠杆菌中 使其生产生长激素。 素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。 L大肠杆菌培养液中提取的生长 人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长 激素，相当于6万具尸体的全部产量。 激素，相当于6万具尸体的全部产量。
2、基因的针线——DNA连接酶 基因的针线——DNA DNA连接酶
（二பைடு நூலகம்基因工程操作的工具
• 大肠杆菌作为受体细胞，要接受人的生长激 大肠杆菌作为受体细胞， 素基因（外源基因）， ），导入过程需要运输工 素基因（外源基因），导入过程需要运输工 运载体。 ——运载体 具——运载体。 • 基因的运载工具——运载体： 基因的运载工具——运载体 运载体： 常用的运载体主要有两类： 常用的运载体主要有两类： 1）细菌细胞质的质粒 细菌细胞质的质粒 2）噬菌体或某些动植物病毒 噬菌体或某些 或某些动植物病毒 • 质粒是基因工程最常用的运载体 质粒是基因工程最常用的 是基因工程最常用
（二）基因工程操作的工具
• 质粒： 质粒： 区别运载体和载体： 区别运载体和载体： 质粒是染色体外能够进行自主复制 自主复制的 质粒是染色体外能够进行自主复制的 运载体： 运载体：将外源基因送入受体细 遗传单位，存在于细菌、 遗传单位，存在于细菌、酵母菌等生物细 胞的运输工具（质粒或病毒）。 胞的运输工具（质粒或病毒 胞中， 核以外的环状DNA分子 ）。 分子。 胞中，是核以外的环状DNA分子。 载体：运输物质通过生物膜边界 载体： 的蛋白质（载体蛋白）。 的蛋白质（载体蛋白）。
（二）基因工程操作的工具
2、基因的针线——DNA连接酶 基因的针线——DNA DNA连接酶
DNA连接酶可把黏性末端之间的缝 DNA连接酶可把黏性末端之间的缝 连接酶可把黏性末端 缝合”起来， 隙“缝合”起来，使之成为一个完整的 DNA分子 DNA分子。 分子。 作用部位：生成磷酸二酯键 作用部位：生成磷酸二酯键
• 第二步——目的基因与运 第二步——目的基因与运 载体结合
• 如何确保目的基因与运载体结合？ 如何确保目的基因与运载体结合？ • 用相同的限制酶切割出目的基因与运载体上 相同的限制酶切割出目的基因与运载体上 的切口， 的切口，使目的基因两端与运载体的切口具 相同的粘性末端。 有相同的粘性末端。
（三）基因操作的一般步骤
• 第一步——提取目的基因 第一步——提取目的基因
目的基因是人们所需要转移 改造的 目的基因是人们所需要转移或改造的 需要转移或 基因。 基因。 如人的生长激素基因 还有植物的抗 如人的生长激素基因，还有植物的抗 生长激素基因， 病基因、人的胰岛素基因 干扰素基因等 胰岛素基因、 病基因、人的胰岛素基因、干扰素基因等。