08 第五章　微生物的代谢.ppt

第1页：微生物的遗传与变异

Microbial Genetics and Variation微生物的遗传与变异

第2页：遗传与变异的概念

遗传与变异的概念

• 遗传：生物的亲代传递给其子代一套遗传信息的特性。生物世代间的延续。龙生龙，凤生凤，老鼠生来会打洞。“种瓜得瓜，种豆得豆”。
• 变异：生物体在某种外因或内因的作用下所引起的遗传物质结构或数量的改变。生物个体间的差异。一母生九子，九子各不同。
• 遗传是相对的，变异是绝对的。

第3页：第一节 遗传的物质基础

第一节遗传的物质基础脱氧核糖核酸（DNA）1944年以后，利用微生物为实验对象进行的三个著名实验（肺炎球菌的转化试验、噬菌体感染试验、病毒的拆开与重建试验）证明遗传的物质基础是DNA

第4页：格里菲斯肺炎球菌转化试验

（一）Griffith肺炎球菌转化试验混合培养RII型活菌SIII型活菌SIII型热死菌RII型活菌SIII型活菌健康健康健康健康健康健康健康病死病死病死

第5页：

第6页：转化实验的结论

以上实验说明：加热杀死的SIII型细菌细胞内可能存在一种转化物质，它能通过某种方式进入RII型细胞并使RII型细胞获得稳定的遗传性状，转变为SIII型细胞。

第7页：体外转化实验的分组

①加S菌DNA

• ②加S菌DNA及DNA酶以外的酶
• ③加S菌的DNA和DNA酶
• ④加S菌的RNA
• ⑤加S菌的蛋白质
• ⑥加S菌的荚膜多糖活R菌长出S菌只有R菌1944年O.T.Avery、C.M.MacLeod和M。McCarty从热死S型S.pneumoniae中提纯了可能作为转化因子的各种成分，并在离体条件下进行了转化试验：只有S型细菌的DNA才能将S.pneumoniae的R型转化为S型。且DNA纯度越高，转化效率也越高。说明S型菌株转移给R型菌株的，是遗传因子。

第8页：（二）噬菌体感染实验

（二）噬菌体感染实验

• A. D. Hershey和M. Chase，1952年（1）含32P-DNA的一组：放射性85%在沉淀中10分钟后用捣碎器使空壳脱离吸附离心沉淀细胞进一步培养后，可产生大量完整的子代噬菌体上清液中含15%放射性沉淀中含85%放射性

第9页：35S标记蛋白质外壳的实验

沉淀中含25%放射性以35S标记蛋白质外壳做噬菌体感染实验

• （2）含35S-蛋白质的一组：放射性75%在上清液中10分钟后用捣碎器使空壳脱离吸附离心沉淀细胞进一步培养后，可产生大量完整的子代噬菌体上清液中含75%放射性

第10页：（三）植物病毒的重建实验

（三）植物病毒的重建实验

• 为了证明核酸是遗传物质，H. Fraenkel-Conrat（1956）用含RNA的烟草花叶病毒（TMV）进行了著名的植物病毒重建实验。
• 将TMV在一定浓度的苯酚溶液中振荡，就能将其蛋白质外壳与RNA核心相分离。分离后的RNA在没有蛋白质包裹的情况下，也能感染烟草并使其患典型症状，而且在病斑中还能分离出正常病毒粒子。

第11页：

第12页：二、DNA的结构与复制

二、DNA的结构与复制（一）DNA的双螺旋结构A：腺嘌呤T：胸腺嘧啶C：胞嘧啶G：鸟嘌呤A-T（U）C-G

第13页：1、DNA双螺旋结构理论

1、DNA双螺旋结构理论

• 两条走向相反的多核苷酸链，以右手方向沿同一轴心平行盘绕成双螺旋，螺旋直径为2nm
• 两条链间借碱基对氢键相连。A与T之间有二个氢键，G与C之间有三个氢键。(RNA链中A与U之间为二个氢键，G与C之间为三个氢键)。这种碱基相配的关系称为碱基互补或碱基配对
• 一个DNA分子可含几十万或几百万个碱基对，两个相邻的碱基对之间的距离为0.34nm，每个螺旋的距离为3.4nm，包括10个碱基对。

第14页：2 DNA的存在形式

2 DNA的存在形式

• 真核生物的DNA与组蛋白结合形成染色体，外有核膜包围，存在于细胞核中。
• 原核生物的DNA一般不与组蛋白结合，所形成一条环状染色体没有核膜包围，高度折叠形成一个核区。

第15页：3、基因

3、基因

• 基因：是控制生物性状的遗传物质的功能和结构位，是有遗传效应的DNA片段。
• 它是DNA分子上一个具有特定碱基顺序，即核苷酸顺序的片断。按功能可分三种：
• 结构基团，控制某种蛋白质或酶的合成。例如，大肠杆菌三种有关利用乳糖的酶是由三个结构基因决定的。
• 操纵基因，它的功能像“开关”，操纵三个结构基因的表达。
• 调节基因，它是控制结构基因的。由调节基因决定一种阻抑蛋白封闭操纵基因的作用，使三个结构基因都不能表达，阻抑了酶的合成。当培养基中有乳糖时阻抑蛋白失活，不能封闭操纵基因，因而结构基因得以表达，合成乳糖

第16页：

第17页：4、遗传信息的传递

4、遗传信息的传递

• 生物体的遗传信息大多都贮存在DNA上，只有少数病毒的遗传信息贮存在RNA上。遗传信息的传递可概括为三个步骤，以DNA为例说明（分子遗传学的中心法则）：将携带遗传信息的DNA复制；将DNA携带的遗传信息转录到RNA上；将RNA获得的信息翻译成蛋白质——中心法则。

第18页：分子遗传学的中心法则

分子遗传学的中心法则

• 一些致癌的RNA病毒，侵入宿主后，在逆转录酶的作用下，以RNA为模板合成DNA。

第19页：（二）DNA的复制

（二）DNA的复制

• DNA具有独特的半保留式的自我复制能力，这确保了DNA复制精确，并保证了一切生物遗传性的相对稳定。

第20页：DNA复制的过程

过程：

• DNA分子的两条多核苷酸链间的氢键断裂分开成两条单链；以原有的多核苷酸链为模板，根据碱基配对的原则吸收细胞中游离的核苷酸，按照原有链上的碱基排列顺序，各自合成出一条新的互补的多核苷酸链，新合成的一条多核苷酸链和原有的多核苷酸链又以氢键连接成新的双螺旋结构。

第21页：DNA复制的检验

检验

第22页：转录

转录。DNA的碱基排列顺序可决定信使RNA(mRNA)核苷酸(亦是碱基)的排列顺序，这叫转录。

• 翻译：转录后mRNA的顺序又通过三联密码子的方式转译成相应的氨基酸排列顺序，产生具有不同的生物特性的功能蛋白，这样，DNA上的遗传信息就充分表达出来了。

第23页：(三) DNA的变性与复性

(三) DNA的变性与复性

• 1 DNA的变性：指的是双链DNA在特定的条件下变成单链的过程。
• 2 DNA的复性：指的是变性的DNA在适当的条件下重新形成双链DNA的过程。又称退火。
• 这两个过程是基因工程的PCR方法中的不可缺少的两个过程。

第24页：（四）RNA

（四）RNA

• 又叫核糖核酸（ribonucleic acid）。与DNA相似，不同之处是以核糖代替脱氧核糖，以尿嘧啶（U）代替了胸腺嘧啶（T）。其碱基配对原则是A-U，C-G。
• RNA有四种：mRNA,tRNA,rRNA和反义RNA。

第25页：mRNA

mRNA

• 叫信使RNA，其上带有指导氨基酸的信息密码子（三联密码子），它翻译氨基酸，具传递遗传性的功能。

第26页：tRNA

tRNA

• 叫转移RNA，其上有和mRNA互补的反密码子，能识别氨基酸及识别mRNA上的密码子，在tRNA-氨基酸合成酶的作用下传递氨基酸。

第27页：反义RNA和rRNA

反义RNA和rRNA

• 反义RNA起调节作用，决定mRNA翻译合成速度。
• rRNA，又称核糖体RNA，其和蛋白质结合成的核糖体为合成蛋白质的场所。

第28页：（五）微生物的生长与蛋白质合成

（五）微生物的生长与蛋白质合成

• 蛋白质的合成步骤：DNA的复制mRNA的转录蛋白质的翻译

第29页：DNA平面结构与转录起点

TCATGATTAAGTACAAATDNA的平面结构图转录：

第30页：游离核糖核苷酸配对

AGTACAAATAGCUGACGGUUUDNA游离的核糖核苷酸以DNA的一条链为模板合成RNA

第31页：DNA与RNA碱基互补配对

AGTACAAATAGCUGACGGUUUDNA与RNA的碱基互补配对：A——U；G——C；C——G；T—ARNA 聚合酶

第32页：RNA核糖核苷酸的连接

AGTACAAATAGCGACGGUUUU组成RNA 的核糖核苷酸一个个连接起来

第33页：转录延伸过程（一）

AGTACAAATGCGACGGUUUUA

第34页：转录延伸过程（二）

AGTACAAATGCGACGUUGUUA

第35页：转录延伸过程（三）

AGTACAAATGCGACGUGUUAU

第36页：转录延伸过程（四）

AGTACAAATGCGACGGUUAUU

第37页：转录延伸过程（五）

AGTACAAATGCGACGGUUAUUA

第38页：转录延伸过程（六）

AGTACAAATGCGCGGUUAUUAU

第39页：转录延伸过程（七）

AGTACAAATGGCGGUUAUUAUC

第40页：转录延伸过程（八）

AGTACAAATGGCGGUUAUUAUC形成的mRNA 链，DNA上的遗传信息就传递到mRNA上RNADNA

第41页：mRNA通过核孔进入细胞质

AGTACAAATUCAUGAUUAmRNA细胞质细胞核核孔DNAmRNA在细胞核中合成

第42页：mRNA进入细胞质

AGTACAAATUCAUGAUUAmRNA细胞质细胞核mRNA通过核孔进入细胞质

第43页：密码子的概念

UCAUGAUUAmRNA密码子密码子密码子密码子密码子：mRNA上决定氨基酸的三个相邻的碱基

第44页：tRNA与氨基酸的对应

AAU亮氨酸ACU天门冬酰胺AUG异亮氨酸转运RNA（tRNA)氨基酸

第45页：tRNA运载氨基酸

AAU亮氨酸ACU天门冬酰氨AUG异亮氨酸tRNA的一端运载着氨基酸

第46页：tRNA的反密码子

AAU亮氨酸ACU天门冬氨酸AUG异亮氨酸反密码子

第47页：核糖体与mRNA结合

UCAUGAUUAmRNA细胞质细胞质中的mRNA核糖体翻译

第48页：核糖体结合mRNA

UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天门冬酰氨核糖体mRNA 与核糖体结合.

第49页：反密码子与密码子配对

UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天门冬酰氨tRNA 上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对.

第50页：tRNA转运氨基酸到位

UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天门冬酰氨AUG异亮氨酸tRNA 将氨基酸转运到mRNA上的相应位置.

第51页：两个氨基酸分子缩合

UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天门冬酰氨AUG异亮氨酸两个氨基酸分子缩合缩合

第52页：核糖体沿mRNA滑动

UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天门冬酰氨AUG异亮氨酸核糖体随着mRNA滑动. 另一个tRNA 上的碱基与mRNA上的密码子配对.

第53页：氨基酸缩合成肽链

UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天门冬酰氨AUG异亮氨酸一个个氨基酸分子缩合成链状结构

第54页：tRNA离开再去转运

UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天门冬酰氨AUG异亮氨酸tRNA离开，再去转运新的氨基酸

第55页：以mRNA为模板形成肽链

UCAUGAUUAAAUACUAUG亮氨酸天门冬酰氨异亮氨酸以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质.

第56页：蛋白质合成结构图

蛋白质合成结构图

第57页：蛋白质合成的总过程

DNA前体RNAmRNA多肽链

第58页：常染色体显性遗传

常染色体显性基因的遗传人类多指遗传

第59页：软骨发育不全症

软骨发育不全症(UPI/ Bettmann News Photos)

第60页：常染色体隐性遗传

隐性基因的遗传白化病先天性聋哑先天性高度近视白化病

第61页：性染色体伴性遗传

性染色体伴性遗传：决定性状的基因位于性染色体上X连锁的隐性遗传——色盲

第62页：Y连锁遗传

Y连锁遗传(限雄遗传)人类的耳道长毛症

第63页：第二节 微生物的变异

第二节：微生物的变异(variation)

• 微生物在形态或生理生化或其他方面的性状发生改变。改变的性状可以遗传，这时微生物发生变异成了变种或变株。

第64页：一、变异的实质

一、变异的实质

• 是基因突变(mutation)
• 即微生物的DNA被某种因素引起碱基的缺失、置换或插入，改变了基因内部原有的碱基排列顺序，从而引起其后代表现型等方面的改变。

第65页：二、突变的类型

二、突变的类型

• 按突变的条件和原因划分，
• 自发突变
• 诱发突变

第66页：1、自发突变

1、自发突变

• 自发突变：是指某种微生物在自然条件下，没有人工参与而发生的基因突变，自发突变的原因有：
• 多因素低剂量的诱变效应
• 互变异构效应
• 环出效应

第67页：（1）多因素低剂量的诱变效应

（1）多因素低剂量的诱变效应

• 包括背景辐射、环境因素、有害代射产物的作用。
• 不少自发突变是由一些原因不详的低剂量诱变因素长期作用的综合效应。例如：充满宇宙空间的各种短波辐射，自然界中存在的一些低浓度诱变物质及微生物自身代谢活动所产生的一些诱变物质(例如过氧化氢)的作用。

第68页：（2）互变异构效应

（2）互变异构效应

• 通常DNA双链结构中总是以A-T和G-C碱基配对的形式出现。偶而T不以酮基形式出现，而以烯醇式出现，C以亚氨基形式出现，在DNA复制时出现与前不同的碱基对：G-T，C-A。
• 在微生物生长繁殖过程中，个别基因自发突变的机率(称突变型频率)极低，例如，细菌突变型频率为10-4—10-10，即一万到一百亿次裂殖中才出现一个个别基因的突变体。

第69页：（3）环出效应

（3）环出效应

• 在DNA的复制过程中，如果其中某一单链上偶然产生一个小环，则会因在其上的基因越过复制而发生遗传缺失，从而造成自发突变。

第70页：2、诱发突变

2、诱发突变

• 诱发突变是利用物理的或化学因素处理微生物群体，促使少数个体细胞的遗传物质(主要是DNA)的分子结构发生改变，在基因内部碱基配对发生差错，从而引起微生物的遗传性状发生突变。凡能提高突变率的因素都称诱发因素或诱变剂（mutagen）。
• 物理诱变
• 化学诱变
• 复合处理
• 定向培育

第71页：（1）物理诱变

（1）物理诱变

• 利用物理因素引起基因突变的，称物理诱变。物理诱变因素有：紫外线、X—射线，rγ—射线、β—射线和激光等。

第72页：紫外线的诱变机制

紫外线的诱变机制

• 在前面已经讲过
• 紫外线可造成DNA分子内和分子间的交联，核酸与蛋白质的交联，胞嘧啶和鸟嘌呤的水合作用及胸腺嘧啶二聚体的形成等。

第73页：（2）化学诱变

（2）化学诱变

• 利用化学物质对微生物进行诱变，因而引起基因突变或真核生物染色体畸变的，称为化学诱变。化学诱变物质很多，常用的有。（1）烷化剂：引起DNA中A和G，T和C碱基转换（2）碱基类似物：以假乱真，如：5-Bu，2氨基嘌呤（3）造成DNA增加或减少一、二个碱基(移码突变)：丫啶类染料，氮芥类衍生物等

第74页：（3）复合处理

（3）复合处理

• 复合处理，往往能够增强诱变效果。常用的有两种或多种诱变剂先后使用；同一诱变剂的重复使用；两种或多种诱变剂的同时使用。

第75页：（4 ）定向培育

（4 ）定向培育

• 定向育种法，就是逐步加大某一影响因素，使微生物对新的条件由不适应到适应，最后成为生活不可缺少的条件。如废水中的酚、氰本来对微生物有较强的毒害作用但经过逐步加入浓度定向驯化，即可筛选出能忍受300~500mg／L酚和20—30mg/l氰的菌株，这种菌将在净化含酚和含氰废水中起重要作用。

第76页：附：诱发突变的机制

附：诱发突变的机制

• （1）碱基置换（substitution)
• （2）移码突变（frame-shift mutation)
• （3）染色体畸变（Chromosomal aberration)

第77页：碱基置换（转换与颠换）

A、碱基置换

• 也称点突变只涉及一对碱基被另一对碱基所置换。分为两个亚类：
• 转换(transition)——DNA链中的一个嘌呤被另一个嘌呤或一个嘧啶被另一个嘧啶所置换。
• 颠换(transversion)——一个嘌呤被一个嘧啶或一个嘧啶被一个嘌呤所置换。
• 亚硝酸、各种烷化剂等诱变剂均可造成

第78页：B、移码突变

B、移码突变

• 指诱变剂使DNA分子中的一个或少数几个核苷酸的增添（插失）或缺失，从而使该部位后面的全部遗传密码发生转录和转移错误的一类突变。由移码突变所产生的突变株，称为移码突变株。
• 吖啶类染料可造成。

第79页：C、染色体畸变

C、染色体畸变

• 它既包括了染色体结构上的缺失、重复、插入、易位和倒位，也包括染色体数目的变化。
• 某些理化因子，如X射线等的辐射剂、烷化剂、亚硝酸等，除了能引起点突变外，还会引起DNA的大损伤——染色体畸变。

第80页：染色体数量变异与无籽西瓜

染色体的数量变异无籽西瓜

第81页：染色体数量变异

染色体的数量变异群体发病率1/650症状:眼裂小，舌常外伸并有舌裂，掌纹异常，生长迟缓，智力低下病因：47（2n+1),21号染色体多一条Down氏综合症（21三体）

第82页：唐氏综合征（21三体）

染色体的数量变异Down氏综合症（21三体）

第83页：猫叫综合征与染色体缺失

染色体的结构变异人类的猫叫综合症：第5号染色体缺失（短臂缺失）患儿发出咪咪声，耳位低下，智商仅20～40.

第84页：猫叫综合征的临床表现

染色体的结构变异人类的猫叫综合症：

第85页：紫外线损伤与DNA修复

附：紫外线的诱变机制DNA损伤及其修复

• 损伤类型很多，研究最多的是紫外线作用
• 紫外线可造成DNA分子内和分子间的交联，核酸与蛋白质的交联，胞嘧啶和鸟嘌呤的水合作用及胸腺嘧啶二聚体的形成等。主要作用是使同链DNA的相邻嘧啶间形成共价结合的胸腺嘧啶二聚体。
• 二聚体的出现会减弱双链间氢键的作用，并引起双链结构发生扭曲变形，阻碍碱基间的正常配对，从而可能引起突变或死亡。
• 在互补双链结构间形成嘧啶二聚体的机会少，但一旦形成会妨碍双链的解开因而影响DNA 的复制和转录，并使细胞死亡。

第86页：DNA的修复

DNA的修复

• 1、光复活（Photoreactivation)
• 2、切除修复(Excision repair)
• 3、重组修复(Recombination repair)
• 4、SOS修复
• 5、适应性修复

第87页：光复活修复

光复活修复

• 它只作用于紫外线引起的DNA嘧啶二聚体。
• 可见光（510钠米）激活了光复活酶，光复活酶能直接修复DNA，不需切除部分碱基。

第88页：切除修复

切除修复

• 若DNA的损伤较严重，就必须进行切除修复。切除修复的遗传信息来自DNA双螺旋的互补链。
• 切除方法都基于在DNA受伤部位不是一条单链的断裂，就是产生了一个缺口，从3’-羟基末端开始DNA聚合酶就可合成新的DNA片段，以代替切去的部位，切除修复的酶是DNA聚合酶I，DNA聚合酶作用之后，DNA连接酶便来封闭所留下的缺口。

第89页：重组修复

重组修复

• 受损伤的DNA先经复制，染色体交换，使子链上的空隙部分面对正常的单链，DNA多聚酶修复空隙部分成为正常链。

第90页：SOS修复

SOS修复

• SOS是紧急修复。
• SOS是一组基因，它是DNA修复最重要最广泛的基因集团，通常称为DNA紧急修复基因（SOS DNA repair gene)。
• 它们为DNA的损伤所诱导产生大量的或新的修复酶。

第91页：第三节：基因重组

第三节：基因重组

• 凡把两个不同性状个体细胞内的遗传基因转移到一个个体细胞内并使之发生遗传变异的过程，称为基因重组，通过重组可使微生物在不发生突变的情况下，也可以产生新的遗传型个体。
• 以原核微生物为例，微生物基因重组可通过杂交、转化、转导、接合等方式进行。

第92页：一、杂交

一、杂交

• 是通过双亲细胞的融合，使整套染色体的基因重组，或者是通过双亲细胞的沟通，使部分染色体基因重组。

第93页：接合

二、接合(Conjugation)

• 接合指供体菌和受体菌的完整细胞经直接接触而传递大段DNA(包括质粒)遗传信息的现象，这是原核生物的有性生殖过程，通过性毛转移DNA。真核微生物的基因重组是通过性孢子的接合进行。利用基因重组，可使一个菌种的性状转移到另一菌种中，从而培育出一种具有新的遗传特性的菌种。

第94页：三、转化

三、转化（Transformation)

• 转化即受体细胞直接吸收了来自供体细胞的DNA片段，并把它整合到白己的基因组中，从而获得了供体细胞部分遗传性状的现象

第95页：转导

四、转导(Transduction)

• 转导：通过温和噬菌体的媒介，把供体细胞的DNA片段携带到受体细胞中，从而使后者获得前者部分遗传性状的现象。
• 转导又分为: 普遍性转导和局限性转导
• 普遍性转导：噬菌体可误带供体菌中的任何基因，并使受体菌实现各种性状的转导，称为。
• 局限性转导：通过某些温和噬菌体把供体菌的少数特定基因转移到受体菌中的转导现象。

第96页：第四节 遗传工程技术

第四节：遗传工程技术与环境保护中的应用

• 质粒育种
• 基因工程
• PCR

第97页：一、质粒育种

一、质粒育种

• 质粒的概念
• 质粒的类型
• 质粒的特性
• 质粒的应用
• 育种实例

第98页：质粒的概念

1、概念

• 在原核微生物中独立于染色体外的小型的带有少量遗传信息的环状DNA分子。可进行自我复制，有的独立于细胞质中，有的与和染色体整合，称为附加体。

第99页：质粒的种类

2、种类

• F因子（又叫致育因子）
• R因子（又称抗药性因子）
• Col因子（大肠杆菌素因子）
• 等等

第100页：质粒的特性

3、特性

• 质粒在原核微生物的生长中并不重要，常因某种因素影响发生质粒丢失或转移。某种细菌一旦丧失质粒，只会丧失由该质粒所决定的某些性状，而菌体不会死亡。

第101页：质粒的应用

4、应用

• 由于质粒从供体菌到受体菌中去，除了带去自身所决定的性状外，有时还会携带供体菌的一部分染色体基因，从而使受体菌又获得了供体菌的部分性状。
• 所以在基因工程中常被用作基因转移的运载工具----载体。

第102页：5、育种实例

5、育种实例

• 多功能超级菌的构建：
• 解烷抗汞质粒菌的构建
• 脱色工程菌的构建
• Q5T工程菌的构建

第103页：二、基因工程

二、基因工程

• 定义：它是用人工方法把我们所需的某一供体生物的遗传物质DNA大分子取出来，在离体条件下进行切割后，把它和作为载体的DNA分子连起来，然后导入某一受体细胞中，以让外来的遗传物质在其中“安家落户”(进行正常的复制和表达)并使受体细胞表达出为供体细胞所应有的部分遗传性状。
• 理论上的三大发现为基因工程提供了理论基础。
• 技术上的三大发明为基因工程提供了技术保障。

第104页：理论上的三大发现

理论上的三大发现

• DNA为遗传物质：Avery的肺炎双球菌转化实验
• DNA双螺旋结构的发现和DNA半保留复制机制
• 遗传密码与中心法则

第105页：技术上的三大发明

技术上的三大发明

• 限制性内切酶和连接酶：DNA的“手术刀”与“缝纫机”
• 载体：运送遗传物质的工具，如质粒、病毒等
• 逆转录酶：从mRNA到DNA，使真核基因制备成为可能

第106页：基因工程的主要操作步骤

基因工程的主要操作步骤

• 目的基因的获得
• 目的基因与载体的连接成重组DNA分子
• 重组DNA分子导入受体细胞
• 筛选重组克隆
• 基因表达与产物分离

第107页：抽取DNA切下鼠DNA切开质粒

抽取DNA切下鼠DNA切开质粒DNA将质粒导入宿主细胞混合、连接

第108页：培养基中加抗生素

培养基中加抗生素培养裂解细胞释放DNA分子杂交分离扩增目的克隆

第109页：三、PCR

三、PCR

• Polymerase chain reaction, 又称多聚酶链式反应。1985年由关国Millus 创立。

第110页：PCR链式扩增反应

基因的扩增技术——链式扩增反应5′3′3′5′5′ 3′3′ 5′+变性(94℃)复性(55℃)5′ 3′P13′5′+P2+P1P2延伸（72℃）PCR

第111页：整体动物克隆技术

Cncnc-micro四、整体动物克隆技术1938汉斯·斯皮曼建议用成年的细胞核植入卵子的办法进行哺乳动物克隆1962约翰·格登宣布他用一个成年细胞克隆出一只蝌蚪1984斯蒂恩·威拉德森用胚胎细胞克隆出一只羊1996用成年哺乳动物细胞克隆出的个体克隆羊Dolly出世2000美国科学家用无性繁殖技术成功地克隆出一只猴子2001年美、意科学家联手展开克隆人的工作1996-2000欧美日俄中国等多国科学家成功克隆多种动物“Clone”一词源于1903年，是当是园艺学中一种操作上世纪50年代科学家成功无性繁育出非洲瓜蟾

第112页：生物克隆原理

生物克隆原理

第113页：

第114页：体细胞克隆技术与多莉羊

体细胞克隆技术－Dolly诞生记取出一个体细胞生产小羊胚胎体外培养植入母羊（第三只）细胞核置换取出一个卵细胞

第115页：

第116页：

第117页：五、基因工程的应用

五、基因工程的应用

• 工业上的应用
• 农业上的应用
• 医疗上的应用
• 环境保护中的应用

第118页：1、基因工程在工业上的应用

1、基因工程在工业上的应用

• 实例1胰岛素的提取：100000胰脏只能提取3～4克，而用“工程菌”进行发酵生产，则只要几升发酵液就可取得同样数量的产品。
• 实例2生长激素释放因子（一种十四肽，能抑制其他激素的释放和治疗糖尿病）：它原来要从羊的脑下垂体中提取，宰50万头羊也只能提取5毫克的产品，而现在只要用10L发酵液就可获得同样的产量。

第119页：2、基因工程在农业上的应用

2、基因工程在农业上的应用例1：将木质素分解酶的基因或纤维素分解酶的基因重组到酵母菌中，使酵母菌能充分利用稻草、木屑等地球上贮量极大并可永续利用的廉价原料来直接生产酒精，并可望为人类开辟一个取之不尽的新能源和化工原料来源。

例2：将固氮菌的固氮基因克隆到根际微生物或致瘤微生物，甚至作物的细胞中，以获得能独立固氮的新型作物品种。

第120页：3、基因工程在医疗上的应用

3、基因工程在医疗上的应用亲子鉴定、基因诊断和基因治疗等。

例如在1971年，有人对人类半乳糖血症遗传病患者的成纤维细胞进行过离体培养，然后将E.coli的DNA作为供体基因，并通过病毒作载体进行转移，结果使这一细胞的遗传病得到了“治疗”，因而也能利用半乳糖了。

第121页：4、基因工程在环境保护中的应用

4、基因工程在环境保护中的应用利用基因工程或获得同时能分解多种有毒物质的新型菌种。

如把降解芳烃、萜烃和多环芳烃的质粒转移到能降解烃的假单胞菌中，结果获得了能同时降解四种烃类的“超级菌”，它能把石油中约三分之二的烃分解掉，那么利用自然菌种分解海上浮油要花费一年以上的时间，而这种“超级菌”却只要几个小时就够了。

第122页：学习要点

学习要点一、基因的概念二、基因在遗传中的作用三、生物的变异四、遗传与优生五

第123页：本章结束页

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