畜牧獸醫(yī)家畜繁殖技術(shù)07基因工程

1、1,2012/09/17,第四節(jié) 連鎖與互換,連鎖：同一染色體上非等位基因之間存在相關(guān)性的現(xiàn)象。互換：連鎖性狀和基因之間發(fā)生重組的現(xiàn)象。,2,2012/09/17,連鎖互換定律,位于同一染色體上的兩個(gè)基因，在生殖細(xì)胞形成時(shí)，如果它們相距越近，一起進(jìn)入同一生殖細(xì)胞的可能性越大；如果相距較遠(yuǎn)，它們之間可以發(fā)生交換,3,2012/09/17,連鎖與交換規(guī)律 摩爾根的實(shí)驗(yàn),,4,2012/09/17,原理,（1） 果蠅翅的

2、長短和眼的顏色是兩對相對性狀，這兩對相對性狀在雜交后代中具有某種程度的相關(guān)性或相連性，把這種現(xiàn)象叫連鎖。把這兩對相對性狀叫連鎖性狀?？刂七B鎖性狀的基因叫連鎖基因。連鎖基因位于同一對同源染色體上。連鎖基因之間能夠發(fā)生交換的連鎖叫不完全連鎖，不能發(fā)生交換的連鎖叫完全連鎖。,5,2012/09/17,（2）同源染色體在減數(shù)分裂配對時(shí)，偶爾在相應(yīng)的位置發(fā)生斷裂，然后錯(cuò)接，造成同源染色體中的非姐妹染色單體之間染色體片段的互換，這個(gè)過程叫交換或重組

3、。交換的染色體叫重組染色體。染色體片段的交換導(dǎo)致連鎖基因之間的交換。（3）連鎖基因之間的交換發(fā)生在減數(shù)分裂的前期，主要是粗線期。（4）每發(fā)生一次有效交換，將產(chǎn)生兩條重組染色體。,2012/09/17,6,四個(gè)遺傳規(guī)律綜述：分別討論一對和兩對及兩對以上基因的傳遞規(guī)律。對于一對基因而言，如果位于常染色體上，遵循分離定律；如果位于性染色體上，遵循伴性遺傳定律；對于兩對或兩對以上基因而言，如果它們位于同一對染色體上，遵循連鎖互換定律；如果位

4、于不同對染色體上，遵循自由組合定律。,7,2012/09/17,第五節(jié) 基因工程,基因工程(Genetic engineering)是一種DNA重組技術(shù)，它是在分子水平上進(jìn)行的遺傳操作，即把供體細(xì)胞中的基因或基因組提取出來，按照預(yù)先設(shè)計(jì)的藍(lán)圖，經(jīng)過體外加工重組，或者把人工合成的基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞并獲得新的遺傳特性的技術(shù)。由于被轉(zhuǎn)移的基因必須與載體DNA重組后才能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移，所以基因工程也叫做重組DNA技術(shù)。,8,2012/09/17,基本

5、定義：,將一種生物體（供體）的基因與載體在體外進(jìn)行拼接重組，然后轉(zhuǎn)入另一種生物體（受體）內(nèi)，使之按照人們的意愿穩(wěn)定遺傳并表達(dá)出新產(chǎn)物或新性狀的DNA體外操作程序，也稱為分子克隆技術(shù)。因此，供體、受體、載體是重組DNA技術(shù)的三大基本元件。,9,2012/09/17,基因工程的實(shí)質(zhì)：,是利用重組技術(shù)，在體外通過人工“剪切”和“拼接”等方法，對各種生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入微生物或真核細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無性繁殖，使重組基因在細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)

6、生出人類需要的基因產(chǎn)物，或者改造、創(chuàng)造新的生物類型。,10,2012/09/17,基因工程的基本內(nèi)容： （1）外源目標(biāo)基因的結(jié)構(gòu)與功能的研究以及分離、克隆。這一部分的工作是整個(gè)基因工程的基礎(chǔ)，因此又稱為基因工程的上游部分； （2）適合轉(zhuǎn)移、表達(dá)載體的構(gòu)建或目標(biāo)基因的表達(dá)調(diào)控結(jié)構(gòu)重組； （3）外源基因的導(dǎo)入； （4）外源基因在宿主基因組上的整合、表達(dá)及檢測與轉(zhuǎn)基因生物的篩選,11,2

7、012/09/17,基因工程的基本內(nèi)容：（5）外源基因表達(dá)產(chǎn)物的生理功能的核實(shí)；（6）轉(zhuǎn)基因新品系的選育和建立，以及轉(zhuǎn)基因新品系的效益分析；（7）生態(tài)與進(jìn)化安全保障機(jī)制的建立；（8）消費(fèi)安全評價(jià)。,12,2012/09/17,基因工程的基本程序,一.分—載體和目的基因的分離二.切—限制性內(nèi)切酶的應(yīng)用三.接—載體與目的基因連接成重組體四.轉(zhuǎn)—基因序列轉(zhuǎn)入細(xì)胞五.篩—目的基因序列克隆的篩選和鑒定,13,2012/09/17,

8、,基因克隆示意圖,14,2012/09/17,基因工程的意義,1、運(yùn)用基因工程技術(shù)，培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性好的農(nóng)作物及畜、禽新品種；培育出具有特殊用途的動(dòng)、植物，如抗蟲棉、抗蟲玉米、高油脂大豆等。高度耐貯藏的轉(zhuǎn)基因西紅柿也已在1993年投放美國市場 。黃金米可以防治維生素A缺乏癥,15,2012/09/17,耐農(nóng)藥/抗蟲能力 (第一代),Bt抗蟲玉米,傳統(tǒng)玉米,簡介,4,(Input Traits),Source: Monsanto,16

9、,2012/09/17,黃金米可以防治維生素A缺乏癥成為健康食品,改變營養(yǎng)組成 (第二代),5,(Output Traits),17,2012/09/17,世界轉(zhuǎn)基因作物大田投放情況(1987.1-1998.4),18,2012/09/17,轉(zhuǎn)基因作物種植面積,19,2012/09/17,基因工程的意義,2、利用基因工程做成DNA探針，能夠十分靈敏地檢測環(huán)境中的病毒、細(xì)菌等污染。 3、利用基因工程做成的“超級細(xì)菌”能吞食和分解多種污

10、染環(huán)境的物質(zhì)。,20,2012/09/17,,我也想吃!,生產(chǎn)醫(yī)藥及工業(yè)用 (第三代),6,21,2012/09/17,基因工程的意義,4、因?yàn)榛蚩梢詻Q定我們的相貌、高矮等，而且基因異常會(huì)導(dǎo)致各種疾病的出現(xiàn)。某些缺陷基因還會(huì)遺傳給后代，基因工程可以針對基因缺陷，用一個(gè)正常的基因來代替缺陷基因或者來補(bǔ)救缺陷基因，來治療遺傳病。,22,2012/09/17,基因工程的意義,5、利用基因工程生產(chǎn)特殊藥品：⑴胰島素 ⑵干擾素 ⑶其它如人造血液

11、、白細(xì)胞介素、乙肝疫苗等都為解除人類的病苦，提高人類的健康水平發(fā)揮了重大的作用。,23,2012/09/17,胰島素分子結(jié)構(gòu),胰島素是治療糖尿病的特效藥，長期以來只能依靠從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價(jià)格之高可想而知。,24,2012/09/17,將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)不但解決了這種比黃金還貴的藥品產(chǎn)量問題，還使其價(jià)格降

12、低了30%-50%!,胰島素生產(chǎn)車間,25,2012/09/17,干擾素治療病毒感染簡直是“萬能靈藥”！過去從人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍貴”程度自不用多說。,干擾素生產(chǎn)車間,干擾素分子結(jié)構(gòu),26,2012/09/17,基因工程人干擾素α-2b（安達(dá)芬） 是我國第一個(gè)全國產(chǎn)業(yè)化基因工程人干擾素，具有抗病毒，抑制腫瘤細(xì)胞增生，調(diào)節(jié)人體免疫功能的作用，廣泛用于病毒性疾病治療和多種腫瘤的治療，是當(dāng)前國際公認(rèn)的病毒性疾病治療的首選

13、藥物和腫瘤生物治療的主要藥物。,27,2012/09/17,人造血液、白細(xì)胞介素、乙肝疫苗等通過基因工程實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，均為解除人類的病苦，提高人類的健康水平發(fā)揮了重大的作用。,人造血液及其生產(chǎn),28,2012/09/17,基因工程在醫(yī)藥行業(yè)的應(yīng)用,1.疾病的臨床診斷。2.遺傳病的基因治療。3.新型疫苗的研制。4.癌癥和艾滋病的防治。5.發(fā)現(xiàn)了致癌基因，弄清了腫瘤的起因。,29,2012/09/17,轉(zhuǎn)基因魚(中國),生長快、耐

14、不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚,30,2012/09/17,轉(zhuǎn)基因牛,乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷),31,2012/09/17,轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒,32,2012/09/17,轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯,33,2012/09/17,轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄,34,2012/09/17,不會(huì)引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆,35,2012/09/17,(Science (2002) 295:1443),Copy Cat – the First

15、 Cloned Pet,36,2012/09/17,Soul Mates – Five Genetically Identical Piglets,37,2012/09/17,USU’s Contribution – A Cloned Mule,38,2012/09/17,基因工程安全隱患,1. 對環(huán)境的影響 　　重新組合一種在自然見尚未發(fā)現(xiàn)的的生物性狀有可能給現(xiàn)有的生態(tài)環(huán)境帶來不良影響。 　　2. 新型病毒的出現(xiàn) 　　制造帶有抗

16、生素抗性基因或有產(chǎn)生病毒能力的基因的新型微生物可能在人類或其它生物體內(nèi)傳播。 　　3. 癌癥擴(kuò)散 　　將腫瘤病毒或其它動(dòng)物病毒的DNA引入細(xì)菌有可能擴(kuò)大癌癥的發(fā)生范圍。 　　4. 人造生物擴(kuò)散 　　新組成的重組DNA生物體的意外擴(kuò)散可能會(huì)出現(xiàn)不同程度的潛在危險(xiǎn)。,39,2012/09/17,基因工程的安全措施：,對轉(zhuǎn)基因生物的控制措施有物理方法和生物方法。 　　物理方法：是通過各種嚴(yán)格的管理措施和物理屏障盡量使轉(zhuǎn)基因生物不能從

17、實(shí)驗(yàn)室逃逸進(jìn)入到自然環(huán)境里去。 這種措施只能用于控制在實(shí)驗(yàn)室里的轉(zhuǎn)基因生物，而且用于控制轉(zhuǎn)基因微生物和通過花粉進(jìn)行擴(kuò)散的植物的效力實(shí)際上是非常有限的。當(dāng)轉(zhuǎn)基因動(dòng)、植物必須用于開放的環(huán)境里生產(chǎn)時(shí)，物理控制的方法便不再有實(shí)際的意義。,40,2012/09/17,基因工程的安全措施：,根本性的措施還是生物學(xué)的控制方法。即造成轉(zhuǎn)基因生物與非轉(zhuǎn)基因生物之間的生殖隔離。如利用三倍體不育的特性，將用于生產(chǎn)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物或植物成為三倍體，這

18、樣，轉(zhuǎn)基因生物在進(jìn)入到自然環(huán)境里后就不可能自行繁殖，因此也就不可能對生態(tài)系統(tǒng) 造成長期的影響。也可以利用生理學(xué)原理，如激素誘導(dǎo)等方法使轉(zhuǎn)基因生物不育等。,41,2012/09/17,生物安全實(shí)驗(yàn)室,世界衛(wèi)生組織（WHO）根據(jù)致病能力和傳染的危險(xiǎn)程度等，將傳染性微生物劃分為4類；根據(jù)設(shè)備和技術(shù)條件，將生物實(shí)驗(yàn)室也分為4級（一般稱為P1、P2、P3、P4實(shí)驗(yàn)室），1級最低，4級最高。,42,2012/09/17,生物安全實(shí)驗(yàn)室,P1實(shí)驗(yàn)室一

19、般適用于對健康成年人無致病作用的微生物；P2適用于對人和環(huán)境有中等潛在危害的微生物； P3適用于主要通過呼吸途徑使人傳染上嚴(yán)重的甚至是致死疾病的致病微生物或其毒素；P4適用于對人體具有高度的危險(xiǎn)性，通過汽溶膠途徑傳播或傳播途徑不明、目前尚無有效疫苗或治療方法的致病微生物或其毒素。,43,2012/09/17,生物安全實(shí)驗(yàn)室（設(shè)備要點(diǎn)）,P1級實(shí)驗(yàn)室，為一般的裝備良好的普通微生物實(shí)驗(yàn)室；P2級實(shí)驗(yàn)室，在P1級實(shí)際室的基礎(chǔ)上，還需裝備負(fù)壓的

20、安全操作柜；P3級實(shí)驗(yàn)室即全負(fù)壓的實(shí)驗(yàn)室，同時(shí)還要裝備安全操作柜；P4實(shí)驗(yàn)室，是具有最高安全防護(hù)措施的實(shí)驗(yàn)室。要求建設(shè)專用的實(shí)驗(yàn)大樓，周圍與其它建筑物之間應(yīng)留有一定距離的隔離帶，細(xì)菌操作需帶手套進(jìn)行，以及使用其它必要的隔離裝置，使研究者不會(huì)直接同細(xì)菌接觸等。,44,2012/09/17,我們?nèi)祟愘囈陨娴牡厍蛟趦|萬年的演化過程中, 孕育出了天姿多態(tài)的生命，豐富多彩的有機(jī)世界匯集著生機(jī)勃勃的遺傳信息，這就是------基因。

21、基因——遺傳信息的傳寄將永遠(yuǎn)繼承下去，世世代代，直到很遠(yuǎn)，很遠(yuǎn)的未來。 那么，有人擔(dān)心有朝一日全部生物都滅絕了，我們?nèi)祟愒趺崔k--？--？-？,45,2012/09/17,思考題：,1.簡述連鎖互換定律的概念和原理。2.綜述四個(gè)遺傳規(guī)律的特點(diǎn)。3.什么是基因工程？其實(shí)質(zhì)是什么？4.基因工程的基本程序是什么？5.試述基因工程的意義。6.基因工程安全隱患有哪些？7.談?wù)勀銓蚬こ痰睦斫夂驼J(rèn)識(shí)。,46,2012/09