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1、第二节 基因工程及其应用,能发荧光的热带斑马鱼?,能发光的水母,转基因鲑鱼,同时具有高产、稳产和抗逆性等优良品质的农作物新品种.,抗虫害的玉米,思考：,1、为什么能把一种生物的基因“嫁接”到另一种生物上？ 2、推测这种“嫁接”怎样能实现？ 3、这种“嫁接”对品种的改良有什么意义？,基因工程：又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。,原 理：,操作水平：,结 果：,一、基因工程,目的基因,基因重组,DNA分子水平,定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。,获得新性状
2、,二、基因操作的工具,1.基因的“剪刀”限制性核酸内切酶（限制酶）,一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。,专一性,如:EcoRI限制酶,被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？,思考:,问题导学1,基因拼接或DNA重组技术,生物体外,基 因,DNA分子水平,剪切拼接导入表达,定向的改造生物的遗传性状,思考：基因工程定向的改造生物的遗传性状，使生物产生定向变异，这种变异来源是什么？,基因重组,1.你对基因工程的理解？,预习检测2,1基因工程最基本的工具：,基因的“剪刀”：,基因的“针线”：,基因的运载体,限制性核酸内切酶,简称 。,DNA连接酶,
3、通常使用的运载体有 、 和 等。,质粒存在于 及 等生物中，是拟核和细胞核外能 的很小的环状 分子,限制酶,质粒,噬菌体,动植物病毒,细菌,酵母菌,自主复制,DNA,问题导学2,1.限制性核酸内切酶的特点？,专一性和特异性,一种限制酶只对DNA分子内特定的碱基序列中特定的位点发生作用。,如:EcoRI限制酶,2.DNA连接酶作用的位点是什么？,问题导学2,磷酸二酯键,A,A,T,T,G,C,A,T,脱氧核糖和磷酸交替连接而构成的DNA骨架上的缺口（磷酸二酯键）,、基因的针线DNA连接酶,连接酶的作用是：,强调：氢键形成不需酶,脱氧核糖和磷酸交替连接而构成的DNA骨架上的缺口（磷酸二酯键）,GA
4、ATTCCGTAGAATTCGGATT,尝试写出下列序列受EcoRI限制酶作用后的黏性末端,CTTCATGAATTCCCTAA,GAAGTACTTAAGGGATT,CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA,练一练,、基因的针线DNA连接酶,连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。,基因的针线：DNA连接酶,3、基因的运输工具运载体,常用的运载体： 质粒、噬菌体和动植物病毒等,标记基因，便于进行检测。,质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子。,四、基因工程的应用,（一）、基因工程与作物育种 1、在农作物生产方
5、面,目的：培育出高产、稳产、抗逆性的优良作物及新品种。 优点：降低生产成本，减少农药的使用对环境的危害，提高农作物对不良环境的适应能力。,（一）、基因工程与作物育种 2、在畜牧养殖方面 科学家利用基因工程的方法培育出了转基因奶牛、超级绵羊等多种转基因动物。,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),(二）、基因工程与药物研制,我国生产的部分基因 工程疫苗和药物,许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。,微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不
6、但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。,胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。,将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！使其价格降低了30%-50%!,优点：能够高效率地生产出各种高质量，低成本的药品。,（三）、 环境保护 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。,通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。,1998年，英国一位生物学家在电视节目中宣布：老鼠食用了
7、转基因马铃薯后，肾、脾和消化道都出现了损伤，体重和器官重量减轻，免疫系统遭到破坏。,五、转基因生物和食品的安全,？,转基因食品,安全吗?,农业部：通过安全评价上市的转基因食品均安全 09:03:15来源：中国新闻网 原标题：农业部:通过安全评价上市的转基因食品均安全 日前，国家农业部网站刊文转基因食品与非转基因食品具有同样的安全性，对前段时间闹得沸沸扬扬的彭光谦“八问主粮转基因化”事件(以下简称“八问”)作出了正式回应。 自转基因食品问世以来，争议就从未中断过，此次农业部方面更是与国内知名战略问题专家进行了一次正面对碰，而在此背后是如何看待转基因食品的视角命题，是应该单纯立足于科学研究的角度，
8、还是引入国家安全层面的思考？转基因食品安全问题的边界有待进一步厘清。记者昨日致电中国国家安全论坛，希望联系到彭光谦。工作人员表示愿意帮忙转达消息，但到记者截稿时为止，对方尚未给出回应。,农业部的文章刊发，距离彭光谦“八问”发酵已足有十天。撇开彭光谦的理论分析，回溯他质疑的原点，不难发现，整篇稿子的导火索，便是今年六月国家农业部对三款转基因大豆新品种发放安全证书。这是继2009年对两种转基因水稻颁发安全许可证后，国家农业部再次为转基因主粮“放行”。其实，此次转基因食品安全证书发放的消息一出，便已引来了各方质疑。 农业转基因生物安全委员会副主任委员彭于发随后作出回应，指出，“审批历时三年，经过了环
9、境安全和食用安全验证试验才批准发放的。”这一回应虽然及时，却难以彻底打消各方的质疑。 农业部这次的回应其实十分强硬。在转基因食品与非转基因食品具有同样的安全性一文中，转基因生物安全委员会委员林敏开宗明义便指出，“转基因安全问题本质上还是一个科学问题，转基因争论只能本着科学的态度，以事实为依据，才能正本清源，远离谬误”。,文中还特别以权威数据和科学研究为依据，质疑“八问”中的诸多疑点。林敏毫不留情地批评道：“说转基因作物是美国设计的危害中华民族的陷阱，这种阴谋论是冷战思维的产物。”他援引数据作为论据指出：美国种植的86%的玉米，93%的大豆和95%以上的甜菜是转基因作物。而据世界粮农组织的食物平
10、衡表最新数据显示：美国出产玉米的68%、大豆的72%以及甜菜的99%用于国内自销。因此林敏提出美国不仅是世界上最大转基因生产国，也是最大消费国，同时也是食用转基因农产品时间最长的国家。 而在谈到转基因技术的安全性问题时，林敏认为其中的关键是“转入什么基因，表达产物是什么，如何监管”，转基因技术作为一种新技术，其本身应该是中性的。林敏还强调之前关于转基因食品致肿瘤、影响生育等传言已经被权威机构证实是虚假的。而转基因食品入市前通过的安全评价和审批程序是目前所有食品中最严格的，“不计算实验室时间，仅进入安全评价阶段一般需要三年以上时间”。转基因食品与非转基因食品具有同样的安全性。世界卫生组织以及联合
11、国粮农组织认为：凡是通过安全评价上市的转基因食品，与传统食品一样安全，可以放心食用。,课堂小结：,基因的“剪刀”限制性核酸内切酶,基因的“针线”DNA连接酶,基因的运输工具运载体（质粒）,1.基因工程的概念,2.基因工程操作的基本工具,3.基因操作的基本步骤,目的基因提取,目的基因与运载体结合,目的基因导入受体细胞,目的基因的检测与鉴定,小结：五种育种方式的比较,要使目的基因与对应的载体重组，所需的工具酶是 限制酶 连接酶 解旋酶 还原酶 2.下列关于基因工程的叙述中,正确的是: A.限制酶只用于提取目的基因 B.细菌体内的环状DNA均可作运载体 C.DNA连接酶可用于目的基因和运载体的连接
12、D.重组DNA分子一旦进入受体细胞,基因工程则完成. 3.以下说法正确的是: A.目的基因是指重组DNA B.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 C.DNA重组所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体 D.只要受体细胞中含有目的基因，目的基因就一定 能够成功表达,A,C,B,小试身手,4.基因工程技术在培育抗旱植物用于发展沙漠农业和改造沙漠方面显示了良好的前景,荷兰一家公司将大肠杆菌中的海藻糖合成酶基因导入植物(如甜菜、马铃薯等)中并获得有效表达，使“工程植物”增强了耐旱性、耐寒性的基本操作步骤是：, ,（2）基因表达的含义是：,（3）写出酶基因工程在植物体内的表达过程：,（4）基因工程操作中
13、的工具是：,海藻糖合成酶基因的获取,目的基因与运载体结合,将目的基因导入受体细胞,目的基因的表达和检测,基因通过转录、翻译合成蛋白质，体现出相应的性状,5、基因工程应用的原理是 ( ) 染色体变异 基因突变 基因重组 细胞的全能性,练一练,7、下列哪项不是基因工程中经常使用的运载体（ ） 细菌质粒 噬菌体 动植物病毒 细菌拟核 DNA,C,D,6、下列的科学技术成果与所运用的科学原理有 错误的是 （ ） A抗虫棉基因工程 B无籽西瓜单倍体育种 C“黑农五号”大豆品种基因突变 D生产啤酒无氧呼吸,B,2.在基因工程中，切割载体和含有目的基因的DNA片段时，需使用 A.同种限制酶 B.两种限制酶
14、C.同种连接酶 D.两种连接酶 3.基因工程的操作步骤是：使目的基因与运载体相结合 将目的基因导入受体细胞 检测与鉴定目的基因 提取目的基因。正确的操作顺序是 A. B. C. D.,A,C,1、下列有关基因工程技术的叙述中， 正确的是 ( ) A.重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体 B.所有的限制酶只能识别同一种特定的核苷酸序列 C.选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快 D.只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达,能力提升,C,2.水母发光蛋白由236个氨基酸构成，其中有三种氨基酸构成发光环，现已将这种蛋白质的基因作为生物转基因的标记。在转基因技术中，这种蛋白质的作用是 A.促使目的基因导入宿主细胞中 B.促使目的基因在宿主细胞中复制 C.使目的基因容易被检测出来 D.使目的基因容易成功表达,C,
