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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,基因工程,10/27/2024,1,基因決定性狀（一）,青霉菌能產(chǎn)生對人類有用的抗生素,青霉素,基因決定性狀（二）,豆科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮,基因決定性狀（三）,家蠶能夠吐出蠶絲為人類利用,定向基因改造設想,設想一,能否讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮？,能否讓細菌“吐出”蠶絲？,設想二,能否讓微生物產(chǎn)生出人的胰島素、干擾素等珍貴的藥物？,設想三,經(jīng)過多年的努力，科學家于20世紀70年代創(chuàng)立了可以定向改造生物的新技術,基因工程。,基因工程概念,基因工程：,在生物體外，通過對DNA分子進行人工“剪切”和

2、“拼接”，對生物的基因進行改造和重新組合，然后導入受體細胞進行無性繁殖，使重組基因在受體細胞內(nèi)表達，產(chǎn)生出所需要的基因產(chǎn)物。,基因工程的別名,基因拼接技術或DNA重組技術,操作環(huán)境,生物體外,操作對象,基 因,操作水平,DNA分子水平,基本過程,剪切拼接導入表達,結果,人類需要的基因產(chǎn)物,基因工程過程示意圖,從細胞中分離出DNA,限制酶截取DNA片斷,分離大腸桿菌中的質(zhì)粒,DNA重組,用重組質(zhì)粒轉化大腸桿菌,培養(yǎng)大腸桿菌克隆大量基因,基因工程操作的工具,將目的基因片斷從人體細胞內(nèi)提取，,需要基因的剪刀,限制性內(nèi)切酶。,將目的基因與運載體,DNA,連接，,需要基因的針線,DNA,連接酶。,將目的

3、基因運入大腸桿菌，,需要基因的運輸工具,運載體。,限制性內(nèi)切酶,分布：,主要在微生物中。,特點：,特異性，即識別特定核苷酸序列，切割特定切點。,結果：,產(chǎn)生黏性未端（堿基互補配對）。,舉例,：,大腸桿菌的一種限制酶能識別,GAATTC,序列，并在,G,和,A,之間切開。,一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切割點上將DNA 分子切斷。目前已發(fā)現(xiàn)的限制酶有200多種。,DNA連接酶,連接酶的作用,：,將互補配對的兩個黏性末端連接起來，使之成為一個完整的,DNA,分子。,連接的部位,：,磷酸二酯鍵，不是氫鍵。,運載體,作用：,將外源基因送入受體細胞。,條件：,能在宿主細胞內(nèi)復制并穩(wěn)定

4、地保存。,具有多個限制酶切點。,具有某些標記基因,種類：,質(zhì)粒,、噬菌體和動植物病毒。,要讓一個從甲生物細胞內(nèi)取出來的基因在乙生物體內(nèi)進行表達，首先得將這個基因送到乙生物的細胞內(nèi)去。能將外源基因送入細胞的工具就是,運載體,。,質(zhì)粒的特點,細胞染色體外能自主復制的小型環(huán)狀DNA分子；,質(zhì)粒是基因工程中最常用的運載體；,最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒；,存在于許多細菌及酵母菌等生物中；,質(zhì)粒的存在對宿主細胞無影響；,質(zhì)粒的復制只能在宿主細胞內(nèi)完成。,基因操作的基本步驟,提取目的基因,目的基因與運載體結合,將目的基因導入受體細胞,目的基因的檢測和表達,提取目的基因,將需要的基因從供體生物的細胞內(nèi)提取出

5、來。,取 出DNA,用限制酶切斷DNA,目前被較廣泛提取使用的目的基因有：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。,提取目的基因的方法（一）,直接分離基因,鳥槍法,將供體生物的DNA用限制酶切割為許多片段，再用運載體將這些片段都運載到受體生物的不同細胞中去。只要有一個細胞獲得了需要的目的基因并得以表達，基因工程就算成功了。,該法最大的缺點是帶有很大的盲目性，工作量大，成功率低。且不能將真核生物的基因轉移到原核生物中去。,用限制酶切成許多片斷,提取目的基因的方法（二）,人工基因合成法,逆轉錄法：以信使,RNA,為模板，在逆轉錄酶的作用下將脫氧核苷酸合成合

6、成,DNA(,基因,),。,直接合成法：根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸順序推算出信使,RNA,核苷酸順序，再據(jù)此推算出基因,DNA,的脫氧核苷酸順序。用游離脫氧核苷酸直接合成相應的基因。,DNA合成儀,PCR擴增儀,目的基因與運載體結合,用與提取目的基因相同的限制酶切割質(zhì)粒使之出現(xiàn)一個切口，將目的基因插入切口處，讓目的基因的黏性末端與切口上的黏性末端互補配對后，在連拉酶的作用下連接形成,重組,DNA,分子,。,提取質(zhì)粒并用限制酶切割,用連接酶將目的基因和質(zhì)粒連接,將目的基因導入受體細胞并擴增,基因工程中常用的受體細胞有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌和動植物細胞等。,導入受體細胞常用的方法是借鑒細菌或者病毒

7、侵染細胞的途徑。通常還要對一些受體細胞進行增大通透性的處理。,目的基因可以隨著受體細胞進行快速的繁殖，在很短的時間內(nèi)獲得大量的基因。,將目的基因導入受體細胞,將受體細胞進行擴增,目的基因的檢測和表達（一）,前三步的處理十分繁鎖，為保證目的基因得到有效利用，通常用大量的受體細胞來接受不多的目的基因。這樣，處理的受體細胞中真正攝入了目的基因的很少，必須將它從中檢測出來。,細菌的檢測，將每個受體細胞單獨培養(yǎng)形成菌落，檢測菌落中是否有目的基因的表達產(chǎn)物。淘汰無表達產(chǎn)物的菌落，保留有表達產(chǎn)物的進一步培養(yǎng)、研究。,無表達產(chǎn)物,無表達產(chǎn)物,有表達產(chǎn)物,無表達產(chǎn)物,目的基因的檢測和表達（二）,多細胞生物的檢測，將每個受體細胞單獨培養(yǎng)并誘導發(fā)育成完整個體，檢測這些個體是否攝入目的基因，攝入的基因是否表達（是否表現(xiàn)出相應的性狀）。淘汰無變化的個體，保留有相應變化的個體進一步培養(yǎng)、研究。,例：用棉鈴飼喂棉鈴蟲，如蟲吃后不出現(xiàn)中毒癥狀，說明未攝入目的基因或攝入目的基因未表達。如蟲吃后中毒死亡，則說明攝入了抗蟲基因并得到表達。,The End,王光磊05610108,