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1、第二节基因工程及其应用 ,第六章从杂交育种到基因工程,能发光的水母,请您欣赏,能否能否让热带鱼也能发光?,设想,不能发光的热带斑马鱼,水母,能产生人胰岛素的大肠杆菌,请您欣赏,基因“嫁接”,什么叫基因工程? 基因工程 的基本操作步骤有哪些?,归纳出科学家实施基因工程 的总体思路,阅读教材 P102，解决以下问题：,能力体现,又称基因拼接技术,或重组DNA 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，定向的改造生物的遗传性状。, 基因工程(geneengineering),原 理：,操作水平：,结 果：,基因重组,DNA分子水平,
2、定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。, 基因工程(gene engineering),培育转基因大肠杆菌的简要过程：,你认为上述培育转基因大肠杆菌的关键步骤有哪些？,普通大肠杆菌 (不能分泌胰岛素),实例展示,培育转基因大肠杆菌的关键步骤：,如:EcoRI,1、该限制酶只能识别GAATTC的序列，说明了限制酶具有的特是 。,2、 EcoRI限制酶识别了GAATTC的序列后，将会发生什么样的变化？,专一性,1.基因的剪刀限制性核酸内切酶,基因操作(gene engineering)的工具,2、基因工程的基本工具,（1）基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶,限制酶,2、基因工程的基本工具,
3、（1）基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶,限制酶,2、基因工程的基本工具,（1）基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶,限制酶,2、基因工程的基本工具,（1）基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶,2.分子针线DNA连接酶 (DNA linking-enzyme),积极思考,DNA连接酶连接的是两个脱氧核苷酸(deoxyribonucleotide)分子的什么部位？,基因操作(gene engineering)的工具,（1）作用对象：两个具有相同粘性末端的DNA片段。 （2）作用位置：脱氧核糖与磷酸之间的缺口（磷酸二酯键）。 （3）作用结果：形成重组DNA。,3、基因的“针线”指,DNA连接酶,基因的针线：
4、DNA连接酶,目的基因(如人的胰岛素基因)怎样才能导入受体细胞(如大肠杆菌细胞)？,3.基因的运输工具运载体 (carrying),常用的运载体(carrying)有两类： 1）细菌细胞质的质粒( plasmid) 2）噬菌体(bacteriophages) 或某些动植物病毒 (virus),基因操作(gene engineering)的工具,质粒的特点： 1.质粒是基因工程中最常见的运载体。 2.最常用的质粒的大肠杆菌的质粒。 3.存在于许多细菌及酵母菌等生物中。 4.质粒的存在对宿主细胞无影响。 5.质粒的复制能在宿主细胞内完成。 6.质粒是细胞染色体或拟核以外能自主复制的小型环状DNA分
5、子。,大肠杆菌的质粒 (plasmid)：,运载体(carrying)应该具有什么特点呢?,？,基因操作(gene engineering)的工具,运载体(carrying) 1能够在宿主细胞内复制并稳定保存； 具有多个限制酶切点以便与外源基因相连； 具有标记基因，便于进行筛选,基因工程(gene engineering)的“四步曲”,提取目的基因,1,目的基因与运载体结合,2,将目的基因导入受体细胞,3,目的基因的检测和表达,4,课堂小结：,生物体外,基因,DNA分子水平,基因的剪刀 、针线 、运载体。,剪切 拼接 导入 表达,产生人类需要的基因产物,1）以下说法正确的是 （ ） A、所有的
6、限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 B、质粒是基因工程中唯一的运载体 C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接 D、基因控制的性状都能在后代表现出来,C,练习,2）有关基因工程的叙述正确的是 （ ） A、限制酶只在获得目的基因时才用 B、重组质粒的形成在细胞内完成 C、质粒都可作为运载体 D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料,D,二、基因工程的应用,运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。,生长快、耐不良环境、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),1、基因工程与作
7、物育种,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯,不会引起过敏的转基因大豆,A：紫外光照射下的转绿色荧光蛋白的 Eustoma (Lisianthus) 花。,B：没有转绿色荧光蛋白的空质粒的花，,导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠,导入人基因具特殊用途的猪和小鼠,超级动物,特殊动物,图为2001年12月底出生的5只可爱的转基因克隆小猪。据培育者英国PPL医疗公司称，这些转基因小猪将为研究和“生产”适用于人体移植手术使用的动物器官提供巨大的帮助。,首只转基因猴诞生，人类未来忧喜参半,(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
8、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。,干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去从人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍贵”程度自不用多说。,三、基因工程与环境保护
9、,环境监测：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。,1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来,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。,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。,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
10、，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?,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D.重组DNA分子一旦
11、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,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,
