遗传与基因工程专家讲座

,Welcome to study biology!,第三章,遗传与基因工程,遗传与基因工程专家讲座,第1页,经过研究“基因敲除”耗子将帮助研究人类癌症、糖尿病和高血压等慢性疾病与遗传关系。,转基因羊含有生长快、毛质、肉质好、疾病少及耐粗饲料等优点。,更多资源,遗传与基因工程专家讲座,第2页,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泼小猴“安迪”。经过对“安迪”研究我们能够简单地引进如老年性痴呆病基因、帕金森病基因等，加紧针对这类疾病疫苗开发研究。,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基因得以表示。,基因工程,遗传与基因工程专家讲座,第3页,第四节基因工程简介,一基因工程,遗传与基因工程专家讲座,第4页,甲生物,乙生物,取出优异基因,“剪切”“拼接”,新类型,表示,新生物产品,基因敲除技术,转基因技术,生物,新类型,敲除不利基因,新生物产品,遗传与基因工程专家讲座,第5页,基因操作工具,基因大小以纳米计算，要对它进行剪切、拼接等操作，没有非常精细工具是不行。进行基因操作最少需要以下三种工具：,、基因剪刀限制性内切酶（限制酶）,一个限制酶只能识别一个特定核苷酸序列，并在特定切割点上将DNA 分子切断。当前已发觉限制酶有200各种。,遗传与基因工程专家讲座,第6页,遗传与基因工程专家讲座,第7页,重播,遗传与基因工程专家讲座,第8页,DNA被限制酶切断后有两个反向互补“黏性末端”。被同一个限制切断几个DNA含有相同黏性末端，能够经过互补进行配对。,遗传与基因工程专家讲座,第9页,、基因针线DNA连接酶,连接酶作用是：将互补配正确两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整DNA分子。,遗传与基因工程专家讲座,第10页,重播,、基因针线DNA连接酶,连接酶作用是：将互补配正确两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整DNA分子。,遗传与基因工程专家讲座,第11页,3、基因运输工具运载体,要让一个从甲生物细胞内取出来基因在乙生物体内进行表示，首先得将这个基因送到乙生物细胞内去！能将外源基因送入细胞工具就是运载体。,运载体必须同时满足三个要求：能与目标基因结合；能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表示；比较轻易得到。科学家发觉大肠杆菌、枯草杆菌等质粒能同时满足以上三个要求。,遗传与基因工程专家讲座,第12页,当前被较广泛提取使用目标基因有：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。,基因操作基本步骤,、提取目标基因,将需要基因从供体生物细胞内提取出来。,供体生物细胞,取出DNA,用限制酶剪去多出部分,目标基因,限制酶,遗传与基因工程专家讲座,第13页,提取目标基因方法,用限制酶切断成许多片段,直接分离基因鸟枪法,将供体生物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不一样细胞中去。只要有一个细胞取得了需要目标基因并得以表示，基因工程就算成功了。该法最大缺点是带有很大盲目性，工作量大，成功率低。且不能将真核生物基因转移到原核生物中去。,遗传与基因工程专家讲座,第14页,人工合成基因法,DNA合成仪,有两种方法：逆转录法：以信使RNA为模板，在逆转录酶作用下将脱氧核苷酸合成合成DNA(基因)。直接合成法：依据蛋白质氨基酸次序推算出信使RNA核苷酸次序，再据此推算出基因DNA脱氧核苷酸次序。用游离脱氧核苷酸直接合成对应基因。,遗传与基因工程专家讲座,第15页,2、目标基因与运载体结合,用与提取目标基因相同限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目标基因插入切口处，让目标基因黏性末端与切口上黏性末端互补配对后，在连拉酶作用下连接形成重组DNA分子。,遗传与基因工程专家讲座,第16页,3、将目标基因导入受 体细胞并使之扩增,导入,扩增,要让目标基因表示，必须将它导入受体细胞并进行扩增。为取得目标基因表示产物时，通常以大肠杆菌等无害易得细菌为受体。为改进某种生物时，将欲改进生物细胞为受体。,为使重组DNA分子更轻易进入受体细胞，通常还要用一些物质对受体细胞进行处理，使受体细胞含有更大通透性。,遗传与基因工程专家讲座,第17页,4、目标基因检测和表示,前三步处理十分繁锁，为确保目标基因得到有效利用，通惯用大量受体细胞来接收不多目标基因。这么，处理受体细胞中真正摄入了目标基因极少，必须将它从中检测出来。,无表示产物,无表示产物,有表示产物,无表示产物,细菌检测，将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目标基因表示产物。淘汰无表示产物菌落，保留有表示产物深入培养、研究。,遗传与基因工程专家讲座,第18页,多细胞生物检测，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标基因，摄入基因是否表示（是否表现出对应性状）。淘汰无改变个体，保留有对应改变个体深入培养、研究。,例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入目标基因或摄入目标基因未表示。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表示。,遗传与基因工程专家讲座,第19页,二基因工程的成果,遗传与基因工程专家讲座,第20页,、基因工程与医药卫生,我国生产部分基因工程疫苗和药品,基因工程药品生产,许多药品生产是从生物组织中提取。受材料起源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。,微生物生长快速，轻易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成对应药品成份基因导入微生物细胞内，让它们产生对应药品，不但能处理产量问题，还能大大降低生产成本。,遗传与基因工程专家讲座,第21页,胰岛素是治疗糖尿病特效药，长久以来只能依靠从猪、牛等动物胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。,将合成胰岛素基因导入大肠杆菌，每L培养液就能产生100g胰岛素！大规模工业化生产不但处理了这种比黄金还贵药品产量问题，还使其价格降低了30%-50%!,遗传与基因工程专家讲座,第22页,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“宝贵”程度自不用多说。,人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等经过基因工程实现工业化生产，均为解除人类病苦，提升人类健康水平发挥了重大作用。,人造血液及其生产,遗传与基因工程专家讲座,第23页,基因诊疗与基因治疗,利用基因工程设计制造“DNA探针”检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺点，不但准确而且快速。,我国研究人员正在制备用于基因治疗基因工程细胞,经过基因工程给患有遗传病人体内导入正常基因可“一次性”解除病人疾苦。,遗传与基因工程专家讲座,第24页,、基因工程与农牧业、食品工业,利用基因工程技术，不但能够培养优质、高产、抗性好农作物及畜、禽新品种，还能够培养出含有特殊用途动、植物。,生长快、耐不良环境、肉质好转基因鱼(中国),乳汁中含有些人生长激素转基因牛(阿根廷),遗传与基因工程专家讲座,第25页,转黄瓜抗青枯病基因甜椒,转鱼抗寒基因番茄,转黄瓜抗青枯病基因马铃薯,不会引发过敏转基因大豆,遗传与基因工程专家讲座,第26页,导入贮藏蛋白基因超级羊和超级小鼠,导入人基因具特殊用途猪和小鼠,超级动物,特殊动物,遗传与基因工程专家讲座,第27页,3、基因工程与环境保护,环境监测：,基因工程做成DNA探针能够十分灵敏地检测环境中病毒、细菌等污染。,1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来,遗传与基因工程专家讲座,第28页,利用基因工程培育“指示生物”能十分灵敏地反应环境污染情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还能够吸收和转化污染物。,遗传与基因工程专家讲座,第29页,环境污染治理：,基因工程做成“超级细菌”能吞食和分解各种污染环境物质。,通常一个细菌只能分解石油中一个烃类，用基因工程培育成功“超级细菌”却能分解石油中各种烃类化合物。有还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。,遗传与基因工程专家讲座,第30页,21世纪将是基因工程迅速发展并完善,的世纪，也是它产生巨大效益的世纪！,基因工程将在医疗卫生、食品工业、农,遗传与基因工程专家讲座,第31页,更多资源,再见,遗传与基因工程专家讲座,第32页,