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1、,Welcome to study biology!,第三章,遺傳與基因工程,遺傳與基因工程專家講座,第1頁(yè),經(jīng)過研究“基因敲除”耗子將幫助研究人類癌癥、糖尿病和高血壓等慢性疾病與遺傳關(guān)系。,轉(zhuǎn)基因羊含有生長(zhǎng)快、毛質(zhì)、肉質(zhì)好、疾病少及耐粗飼料等優(yōu)點(diǎn)。,更多資源,遺傳與基因工程專家講座,第2頁(yè),在猴子未受精卵中加入附加基因，并利用它成功培育出健康活潑小猴“安迪”。經(jīng)過對(duì)“安迪”研究我們能夠簡(jiǎn)單地引進(jìn)如老年性癡呆病基因、帕金森病基因等，加緊針對(duì)這類疾病疫苗開發(fā)研究。,在生物體外對(duì)DNA分子進(jìn)行人工剪切、拼接，對(duì)基因進(jìn)行改造和重新組合，再導(dǎo)入生物體內(nèi)使導(dǎo)入基因得以表示。,基因工程,遺傳與基因工程專家
2、講座,第3頁(yè),第四節(jié)基因工程簡(jiǎn)介,一基因工程,遺傳與基因工程專家講座,第4頁(yè),甲生物,乙生物,取出優(yōu)異基因,“剪切”“拼接”,新類型,表示,新生物產(chǎn)品,基因敲除技術(shù),轉(zhuǎn)基因技術(shù),生物,新類型,敲除不利基因,新生物產(chǎn)品,遺傳與基因工程專家講座,第5頁(yè),基因操作工具,基因大小以納米計(jì)算，要對(duì)它進(jìn)行剪切、拼接等操作，沒有非常精細(xì)工具是不行。進(jìn)行基因操作最少需要以下三種工具：,、基因剪刀限制性內(nèi)切酶（限制酶）,一個(gè)限制酶只能識(shí)別一個(gè)特定核苷酸序列，并在特定切割點(diǎn)上將DNA 分子切斷。當(dāng)前已發(fā)覺限制酶有200各種。,遺傳與基因工程專家講座,第6頁(yè),遺傳與基因工程專家講座,第7頁(yè),重播,遺傳與基因工程專家
3、講座,第8頁(yè),DNA被限制酶切斷后有兩個(gè)反向互補(bǔ)“黏性末端”。被同一個(gè)限制切斷幾個(gè)DNA含有相同黏性末端，能夠經(jīng)過互補(bǔ)進(jìn)行配對(duì)。,遺傳與基因工程專家講座,第9頁(yè),、基因針線DNA連接酶,連接酶作用是：將互補(bǔ)配正確兩個(gè)黏性末端連接起來，使之成為一個(gè)完整DNA分子。,遺傳與基因工程專家講座,第10頁(yè),重播,、基因針線DNA連接酶,連接酶作用是：將互補(bǔ)配正確兩個(gè)黏性末端連接起來，使之成為一個(gè)完整DNA分子。,遺傳與基因工程專家講座,第11頁(yè),3、基因運(yùn)輸工具運(yùn)載體,要讓一個(gè)從甲生物細(xì)胞內(nèi)取出來基因在乙生物體內(nèi)進(jìn)行表示，首先得將這個(gè)基因送到乙生物細(xì)胞內(nèi)去！能將外源基因送入細(xì)胞工具就是運(yùn)載體。,運(yùn)載體必
4、須同時(shí)滿足三個(gè)要求：能與目標(biāo)基因結(jié)合；能進(jìn)入受體生物細(xì)胞并在受體生物細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并表示；比較輕易得到?？茖W(xué)家發(fā)覺大腸桿菌、枯草桿菌等質(zhì)粒能同時(shí)滿足以上三個(gè)要求。,遺傳與基因工程專家講座,第12頁(yè),當(dāng)前被較廣泛提取使用目標(biāo)基因有：蘇云金桿菌抗蟲基因、人胰島素基因、人干擾素基因、種子貯藏蛋白基因、植物抗病基因等。,基因操作基本步驟,、提取目標(biāo)基因,將需要基因從供體生物細(xì)胞內(nèi)提取出來。,供體生物細(xì)胞,取出DNA,用限制酶剪去多出部分,目標(biāo)基因,限制酶,遺傳與基因工程專家講座,第13頁(yè),提取目標(biāo)基因方法,用限制酶切斷成許多片段,直接分離基因鳥槍法,將供體生物DNA用限制酶切割為許多片段，再用運(yùn)載體將這些
5、片段都運(yùn)載到受體生物不一樣細(xì)胞中去。只要有一個(gè)細(xì)胞取得了需要目標(biāo)基因并得以表示，基因工程就算成功了。該法最大缺點(diǎn)是帶有很大盲目性，工作量大，成功率低。且不能將真核生物基因轉(zhuǎn)移到原核生物中去。,遺傳與基因工程專家講座,第14頁(yè),人工合成基因法,DNA合成儀,有兩種方法：逆轉(zhuǎn)錄法：以信使RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶作用下將脫氧核苷酸合成合成DNA(基因)。直接合成法：依據(jù)蛋白質(zhì)氨基酸次序推算出信使RNA核苷酸次序，再據(jù)此推算出基因DNA脫氧核苷酸次序。用游離脫氧核苷酸直接合成對(duì)應(yīng)基因。,遺傳與基因工程專家講座,第15頁(yè),2、目標(biāo)基因與運(yùn)載體結(jié)合,用與提取目標(biāo)基因相同限制酶切割質(zhì)粒使之出現(xiàn)一個(gè)切口，將目
6、標(biāo)基因插入切口處，讓目標(biāo)基因黏性末端與切口上黏性末端互補(bǔ)配對(duì)后，在連拉酶作用下連接形成重組DNA分子。,遺傳與基因工程專家講座,第16頁(yè),3、將目標(biāo)基因?qū)胧?體細(xì)胞并使之?dāng)U增,導(dǎo)入,擴(kuò)增,要讓目標(biāo)基因表示，必須將它導(dǎo)入受體細(xì)胞并進(jìn)行擴(kuò)增。為取得目標(biāo)基因表示產(chǎn)物時(shí)，通常以大腸桿菌等無害易得細(xì)菌為受體。為改進(jìn)某種生物時(shí)，將欲改進(jìn)生物細(xì)胞為受體。,為使重組DNA分子更輕易進(jìn)入受體細(xì)胞，通常還要用一些物質(zhì)對(duì)受體細(xì)胞進(jìn)行處理，使受體細(xì)胞含有更大通透性。,遺傳與基因工程專家講座,第17頁(yè),4、目標(biāo)基因檢測(cè)和表示,前三步處理十分繁鎖，為確保目標(biāo)基因得到有效利用，通慣用大量受體細(xì)胞來接收不多目標(biāo)基因。這么，
7、處理受體細(xì)胞中真正攝入了目標(biāo)基因極少，必須將它從中檢測(cè)出來。,無表示產(chǎn)物,無表示產(chǎn)物,有表示產(chǎn)物,無表示產(chǎn)物,細(xì)菌檢測(cè)，將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)形成菌落，檢測(cè)菌落中是否有目標(biāo)基因表示產(chǎn)物。淘汰無表示產(chǎn)物菌落，保留有表示產(chǎn)物深入培養(yǎng)、研究。,遺傳與基因工程專家講座,第18頁(yè),多細(xì)胞生物檢測(cè)，將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)并誘導(dǎo)發(fā)育成完整個(gè)體，檢測(cè)這些個(gè)體是否攝入目標(biāo)基因，攝入基因是否表示（是否表現(xiàn)出對(duì)應(yīng)性狀）。淘汰無改變個(gè)體，保留有對(duì)應(yīng)改變個(gè)體深入培養(yǎng)、研究。,例：用棉鈴飼喂棉鈴蟲，如蟲吃后不出現(xiàn)中毒癥狀，說明未攝入目標(biāo)基因或攝入目標(biāo)基因未表示。如蟲吃后中毒死亡，則說明攝入了抗蟲基因并得到表示。,遺傳與基
8、因工程專家講座,第19頁(yè),二基因工程的成果,遺傳與基因工程專家講座,第20頁(yè),、基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生,我國(guó)生產(chǎn)部分基因工程疫苗和藥品,基因工程藥品生產(chǎn),許多藥品生產(chǎn)是從生物組織中提取。受材料起源限制產(chǎn)量有限，其價(jià)格往往十分昂貴。,微生物生長(zhǎng)快速，輕易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成對(duì)應(yīng)藥品成份基因?qū)胛⑸锛?xì)胞內(nèi)，讓它們產(chǎn)生對(duì)應(yīng)藥品，不但能處理產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。,遺傳與基因工程專家講座,第21頁(yè),胰島素是治療糖尿病特效藥，長(zhǎng)久以來只能依靠從豬、牛等動(dòng)物胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g胰島素，其產(chǎn)量之低和價(jià)格之高可想而知。,將合成胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每L培養(yǎng)液就
9、能產(chǎn)生100g胰島素！大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)不但處理了這種比黃金還貴藥品產(chǎn)量問題，還使其價(jià)格降低了30%-50%!,遺傳與基因工程專家講座,第22頁(yè),干擾素治療病毒感染簡(jiǎn)直是“萬能靈藥”！過去從人血中提取，300L血才提取1mg！其“寶貴”程度自不用多說。,人造血液、白細(xì)胞介素、乙肝疫苗等經(jīng)過基因工程實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，均為解除人類病苦，提升人類健康水平發(fā)揮了重大作用。,人造血液及其生產(chǎn),遺傳與基因工程專家講座,第23頁(yè),基因診療與基因治療,利用基因工程設(shè)計(jì)制造“DNA探針”檢測(cè)肝炎病毒等病毒感染及遺傳缺點(diǎn)，不但準(zhǔn)確而且快速。,我國(guó)研究人員正在制備用于基因治療基因工程細(xì)胞,經(jīng)過基因工程給患有遺傳病人體內(nèi)
10、導(dǎo)入正?；蚩伞耙淮涡浴苯獬∪思部?。,遺傳與基因工程專家講座,第24頁(yè),、基因工程與農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè),利用基因工程技術(shù)，不但能夠培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性好農(nóng)作物及畜、禽新品種，還能夠培養(yǎng)出含有特殊用途動(dòng)、植物。,生長(zhǎng)快、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好轉(zhuǎn)基因魚(中國(guó)),乳汁中含有些人生長(zhǎng)激素轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷),遺傳與基因工程專家講座,第25頁(yè),轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因甜椒,轉(zhuǎn)魚抗寒基因番茄,轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因馬鈴薯,不會(huì)引發(fā)過敏轉(zhuǎn)基因大豆,遺傳與基因工程專家講座,第26頁(yè),導(dǎo)入貯藏蛋白基因超級(jí)羊和超級(jí)小鼠,導(dǎo)入人基因具特殊用途豬和小鼠,超級(jí)動(dòng)物,特殊動(dòng)物,遺傳與基因工程專家講座,第27頁(yè),3、基因工程與環(huán)境保護(hù),環(huán)
11、境監(jiān)測(cè)：,基因工程做成DNA探針能夠十分靈敏地檢測(cè)環(huán)境中病毒、細(xì)菌等污染。,1t水中只有10個(gè)病毒也能被DNA探針檢測(cè)出來,遺傳與基因工程專家講座,第28頁(yè),利用基因工程培育“指示生物”能十分靈敏地反應(yīng)環(huán)境污染情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還能夠吸收和轉(zhuǎn)化污染物。,遺傳與基因工程專家講座,第29頁(yè),環(huán)境污染治理：,基因工程做成“超級(jí)細(xì)菌”能吞食和分解各種污染環(huán)境物質(zhì)。,通常一個(gè)細(xì)菌只能分解石油中一個(gè)烴類，用基因工程培育成功“超級(jí)細(xì)菌”卻能分解石油中各種烴類化合物。有還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)。,遺傳與基因工程專家講座,第30頁(yè),21世紀(jì)將是基因工程迅速發(fā)展并完善,的世紀(jì)，也是它產(chǎn)生巨大效益的世紀(jì)！,基因工程將在醫(yī)療衛(wèi)生、食品工業(yè)、農(nóng),遺傳與基因工程專家講座,第31頁(yè),更多資源,再見,遺傳與基因工程專家講座,第32頁(yè),
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