基因工程及其应用 课件（新）(1)

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1、第二节 基因工程及其应用能 发 光 的 水 母不能发光的热带斑马鱼能否让热带鱼也能 发光?设想能发 荧光 的热 带斑 马鱼普通热带斑马鱼是不发荧光的抗 虫 害 的 玉 米抗虫棉能产 生人 胰岛 素的 大肠 杆菌从大肠杆菌说起胰岛素每100kg 猪或牛的胰腺中提取 45g胰岛素1979年，利用大肠杆菌的DNA分子重组， 2000L大肠杆菌的培养液中提取100g 胰岛素， 相当于2吨猪胰腺中提取的量 问题探讨1、为什么要把人的基因“嫁 接”到细菌上？2、怎样把人胰岛素基因“嫁 接”到大肠杆菌中去？3、把人胰岛素基因“嫁接” 到大肠杆菌中去后与普通细 菌有什么不同？基因工程大肠杆菌可以产生人类的胰岛

2、素胰岛素提取困难，试着用 其他科学方法去生产一、基因工程原理基因拼接技术或DNA重组技术。1、概念：通俗地说，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 。 2、原 理：3、操作水平：4、结 果：基因重组DNA分子水平定向地改造生物的遗传性状，获得 人类所需要的品种和生物产品 。 5、操作环境：生物体外6、基因工程理论基础：生物界共用一套遗传密码所用生物的DNA分子结构及碱基互补配对原则相同7、基因工程的优点：可以实现不同物种之间的基因转 移，打破了有性生殖的远缘杂交不亲和的生殖障碍， 能培育出前所未有的新品种。8、

3、基因工程的意义：使人类有可能按照自己的意愿 定向地改变生物的遗传性状，培育新品种。基因的剪刀限制性核酸内切酶（简称限 制酶）1、基因操作的工具特点：专一性。本质：蛋白质。 分布：主要在微生物中即：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。例：大肠杆菌(EcoRI)的一种限制酶能识别 GAATTC序列，并在G和A之间切开。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？是的。因为酶具有专一性。磷酸二酯键基因的针线DNA连接酶（本质：蛋白质）磷酸二酯键作用：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。使用DNA连接酶制作重组D

4、NA分子甲片段CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT 乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG 重组DNA分子GGCATCTTAAAATTCCGTAG 基因的运载工具运载体（本质：DNA)常用运载体：质粒、噬菌体或动植物病毒最常用的运载体是：质粒质粒是存在于许多细菌以及酵母菌等生物的细胞质中，是拟核或细胞核外能够自主复制的小型环状双链DNA分子。质粒存在？本质？运载体的特点：1)、能够在宿主细胞中复制并稳定保存2)、具有多个限制酶切点，以便与外源基因 连接3)、具有标记基因，便于进行筛选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

5、，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。2、基因操作的基本步骤1）提取目的基因目的基因与运载体的结合过程，实际 上是不同来源的基因重组的过程。注意：要用同一种限制酶切取目的基因 和运载体，并用DNA连接酶连接，形成 重组DNA分子。2）目的基因与运载体结合使用DNA连接酶制作重组DNA分子甲片段CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT 乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG 重组DNA分子GGCATCTTAAAATTCCGTAG 对动物用方法：显微注射法用口径为1m的DNA注 射器，将大量的目的

6、基因 片段注入到受体细胞内。3）将目的基因导入受体细胞对植物往往借鉴细菌或 病毒侵染细胞的方法受体细胞必须表现我们所需要的性状，才能说明目的 基因完成了表达。即是否产生了目的基因表达的产物 （蛋白质）进行检测4）目的基因的检测和鉴定细菌和人是差异非常大的两种生物, 通过 基因重组后,细菌能够合成人体的胰岛素， 这说明了什么？生物界的统一性所有生物共用一套遗传密码思考与讨论二、基因工程的应用运用基因工程技术育种的方法：不但可以培 养优质、高产、稳产、各种抗逆性好的农作物及畜 、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

7、基因牛(阿根廷)1、基因工程与作物育种培育抗逆性品种将细菌的抗虫、抗病毒、抗 除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗 高温等抗性基因转移到作物体 内，将从根本上改变作物的特 性。如转基因抗虫棉。抗虫基因作物的意义：减少农药的用量，降低了生产 的成本，减少了农药对环境的污染 。转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基 因的番茄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转基因龙胆花色奇异转基因蓝猪耳改变花色转基因牵牛花改变了花色A：紫外光照射下的转 绿色荧光蛋白的 Eustoma (Lisianthus) 花。B：转没有绿色荧光 蛋白的空质粒的花，基因工程育种的优点：目的性强，育种周期短 ，克服远缘杂交不亲

8、和的障碍2、基因工程与药物研制我国生产的部分基因 工程疫苗和药物用基因工程的方法 生产胰岛素、干扰素、 白细胞介素、凝血因子 、以及预防乙肝、霍乱 、伤寒、疟疾等的疫苗 。提高生产产量、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%!从人血中提取干扰素 ，300L血才提取1mg！通过基因工程的 方式创造了能合成人 干扰素的大肠杆菌， 每1Kg的培养液可提取 24mg干扰素人造血液及其生产产品名称菌株或细

9、胞应用 人胰岛素大肠杆菌 人生长激素大肠杆菌 表皮生长因子大肠杆菌 白细胞介素-2大肠杆菌 a干扰素酵母菌 乙型肝炎疫苗酵母菌 溶血栓剂哺乳动物细胞治疗糖尿病 治疗生长缺陷症 治疗烫伤、胃溃疡 治疗某些癌症 治疗癌症或病毒感染预防病毒性肝炎 治疗心血管病 （心脏病）3、基因工程与环境保护基因工程做成的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 。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

10、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。2006年3月14日绿色和平组织发布消息,称亨 氏营养米粉含有转Bt基因抗虫水稻成分。 那么转基因食品 到底安全吗？什么 样的转基因食品才 能上市？如何面对 市场上的转基因食 品呢？ 三、转基因生物与转基因食品的安全性两种观点不安全：证据 安全：证据安全观点：1、转基因食品与非转基因食品的构成一样；2、减少农药使用、减少环境污染；3、节省生产成本，降低粮食售价；4、增加食品营养、提高食品产量等。不安全观点：1、可能产生抗除草剂的超级杂草；2、可能

11、使疾病的散播跨越物种障碍；3、可能损害农作物的生物多样性；4、认为创造新物种，可能干扰生态系统的稳定性；5、可能产生新毒素和新过敏源。归纳：基因重组与基因工程基因重组基因工程基因重组 的含义不 同同种生物的不同 基因的重新组合不同生物的不同基因 的重新组合繁殖方式 不同有性生殖无性生殖意义不同生物变异来源之 一，对生物的进 化有重要意义是人类有可能按照自 己的意愿定向的改变 生物，培育出新品种相同点：都实现了不同基因的重新组合，都能使 生物产生变异。1、要将目的基因与运载体连接起来，在操作中应选用A、只需DNA连接酶B、同一种限制酶和DNA连接酶C、只需限制酶D、不同的限制酶和DNA连接酶课堂

12、练习2、下列各项中，说明目的基因完成了表达的是A、棉珠中含有杀虫蛋白基因B、大肠杆菌中具有胰岛素基因C、酵母菌中产生了干扰素D、抗病毒基因导入土豆细胞中BC3、要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶 是限制酶 连接酶 解旋酶 还原酶、 、 、 、4、实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基 因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶 。一种限制性内切酶能识别分子的 顺序，切点在和之间，这是利用了酶的、高效性 、专一性 、多样性 、催化活性易受外界影响AB6、不属于基因工程方法生产的药物是A、干扰素 B、白细胞介素C、青霉素 D、乙肝疫苗 5、基因工程的正确操作步骤是使目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞 检测目的基因的表达是否符合特定性状要求 提取目的基因、 、 、 CC7、采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基 因的作法正确的是（ ） 将毒素蛋白注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白的序列，注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白的序列，与质粒重组，导入 细菌，用该细菌感染棉的体细胞，在进行组织培养 将编码毒素蛋白的序列，与细菌质粒重组， 注射到棉的子房并进入受精卵中 8、在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的A.人工合成目的基因 B.目的基因与运载体结合C.将目的基因导入受体细胞 D.目的基因的检测和表达