基因工程简介

生物工程 生物工程 概念：也叫生物技术，是生物科学与工程技术有机结合而兴起的一门综合性科学技术。 特点：以生物科学为基础，运用先进的科学原理和工程技术手段来加工或改造生物材料，如DNA、蛋白质、染色体、细胞等，从而生产出人类所需要的生物或生物制品。 基因工程 细胞工程 发酵工程 酶工程 生物工程

基因工程的基本内容 基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。这种技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。 基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术 操作环境 生物体外 操作对象 基因 操作水平 DNA分子水平 基本过程 剪切→拼接→导入→表达 结果 人类需要的基因产物

例：基因工程培育抗虫棉的简要过程 要解决的问题： 苏云金芽孢杆菌 抗虫基因 与运载体DNA拼接 棉花植株 1、如何从苏云金芽孢杆菌中辨别出所需基因并把它切割下来； 2、如何将切割下来的抗虫基因与棉的DNA“缝合”起来。 提取 抗虫基因 与运载体DNA拼接 导入 棉花植株

基因操作的工具 基因的剪刀——限制性内切酶（一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子） 基因的针线——DNA连接酶 基因的运输工具——运载体（如质粒、噬菌体和动植物病毒等）

限制性内切酶 被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，它们之间正好互补配对，这样的切口叫做黏性末端。 分布：主要在微生物中。 作用特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。 结果：产生黏性未端（碱基互补配对）。 举例：大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开

限制性内切酶 限制酶

思考 要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？ 要切两个切口，产生四个黏性末端。 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？ 会产生相同的黏性末端，然后让两者的黏性末端黏合起来，就可以合成重组的DNA分子了。

DNA连接酶 连接的部位：磷酸二酯键（梯子的扶手），不是氢键（梯子的踏板）。

基因的运载体 外源基因（如抗虫基因）导入受体细胞（如棉花细胞）需要运输工具——运载体。 运载体的作用： 运载体必须具备的条件： 1、作为运载工具，将外源基因转移到受体细胞中去。 2、利用运载体在受体细胞内，对外源基因进行大量复制。 运载体必须具备的条件： 1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存； 2、具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接； 3、具有某些标记基因，便于进行筛选。（如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等 ）

质粒 质粒是基因工程最常用的运载体，它广泛地存在于细菌中，是细菌染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子，大小只有普通细菌拟核DNA的百分之一。 质粒能够“友好”地“借居”在宿主细胞中。一般来说，质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性的作用。但是，质粒的复制则只能在宿主细胞内完成。

基因操作的基本步骤 三种目的基因提取方法的优缺点 常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。 从供体细胞的DNA中直接分离基因（如“鸟枪法”） 人工合成基因 反转录法 化学合成法 常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。 三种目的基因提取方法的优缺点 仅限于合成核苷酸对较少的简单基因 专一性 最强 化学 合成法 操作过程麻烦，mRNA很不稳定，要求的技术条件较高 专一性强 反转录法 工作量大，盲目，分离出来的有时并非一个基因 操作简便广泛使用 鸟枪法 缺 点 优 点 提取目的基因 目的基因是人们所需要转移或改造的基因。如苏云金芽孢杆菌的抗虫基因，还有植物的抗病（抗病毒、抗细菌）基因、种子贮藏蛋白的基因，以及人的胰岛素基因、干扰素基因等。 目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测和表达 检测：通过检测标记基因的有无来判断目的基因是否导入。 表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。

目的基因导入受体细胞的方法 基因操作的基本步骤 1、将细菌用CaCl2处理，以增大细菌细胞壁的通透性。 2、使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞。 3、目的基因在受体细胞内，随其繁殖而复制，由于细菌繁殖的速度非常快，在很短的时间内就能获得大量的目的基因。

基因操作的基本步骤

基因操作的基本步骤

基因工程的成果与发展前景 基因工程与医药卫生 生产基因工程药品 用于基因诊断与基因治疗 基因工程与农牧业、食品工业 培育高产、稳产和具有优良品质的动植物新品种 培育具有各种抗逆性的动植物新品种 为人类开辟新的食物来源 基因工程与环境保护 用于环境监测 用于被污染环境的净化

基因工程与医药卫生 1、基因工程药品的生产 微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。如利用大肠杆菌生产胰岛素、干扰素、白细胞介素—2等。既增加产量，又降低成本。 我国生产的部分基因 工程疫苗和药物

基因工程与医药卫生 2、基因诊断 基因诊断是用放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。 生物芯片 从正常人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出标准图谱。从病人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出病变图谱。 通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNA信息。 基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。

基因工程与医药卫生 3、基因治疗 基因治疗是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。 分离干细胞 取患者骨髓 病毒 正常基因 并入正常基因的干细胞 注入患者体内

乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷) 基因工程与农牧业、食品工业 生长快、肉质好的转基因鱼(中国) 乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)

基因工程与农牧业、食品工业 转黄瓜抗青枯病基因的甜椒 转鱼抗寒基因的番茄

基因工程与农牧业、食品工业

基因工程与农牧业、食品工业

基因工程与农牧业、食品工业

基因工程与环境保护 1、环境监测 2、环境污染治理 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。 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。 2、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。

1、有些转基因食物含的一些物质，可能会影响人体健康。 基因工程的弊端 1、有些转基因食物含的一些物质，可能会影响人体健康。 2、大量的转基因生物进入自然界后很可能会与野生物种进行杂交，产生一些超级生物，从而造成基因污染。 3、如有些作物插入抗虫基因，杀死环境中有益的生物。