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1、第2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,请您欣赏,能否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,请您欣赏,超级小鼠与超级鱼,一、基因工程原理,基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。,通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的个别基因复制出来，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（目的）。,从大肠杆菌说起胰岛素,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培养液提取100g ， 相当于2吨猪胰腺中提取的量,从大肠杆菌说起干扰素,一千克纯的干扰
2、素价值可达440亿美元。传统生产方法：血液中提出白细胞，然后用病毒去感染它，这时会产生干扰素，1个细胞最多生产1001000个干扰素分子基因工程：改造的大肠杆菌发酵生产：一天内便可生产20万个干扰素分子。1KG培养物中可以得到2040mg干扰素,普通棉,苏云金杆菌：含抗虫基因，能表达毒性很强的蛋白质晶体-伴胞晶体，能使棉铃虫等鳞翅目害虫瘫痪致死。,抗虫棉,普通棉,转基因抗虫棉,普通棉的受精卵,基因工程培育抗虫棉的简要过程：,普通棉花,苏云金杆菌,提取,抗虫基因,重组DNA,导入,拼接,抗虫棉,“剪刀” （限制酶）,“针线” （DNA连接酶）,“运载体”,思考： 1、每一步需要哪种工具？各有什么
3、作用 ？ 2、每一步是怎样具体操作的？,四个基本步骤：,（三）基因操作的基本步骤,1）提取目的基因 2）目的基因与运载体结合 3）将目的基因导入受体细胞 4）目的基因的检测和表达,讨论：质粒作为运载体，需要具备什么特点？,1.能够在宿主细胞内复制并稳定保存,相对分子质量小； 2.具有多个限制酶切点以便与外源基因相连； 3.具有标记基因，便于进行筛选,练习：假如把人的胰岛素基因“嫁接”到大肠杆菌的体内，这种“嫁接”是怎样实现的呢？,提供质粒细菌,供体细胞,同种限制酶,DNA 连接酶,重组DNA （重组质粒）,导入,增殖,目的基因表达的产物,重组DNA （重组质粒）,基因拼接技术或DNA重组技术,
4、生物体外,基因,DNA分子水平,人类需要的基因产物,基因重组,二、基因工程的应用,三、转基因生物及食品的安全性,讨论：你认为应该如何对待转基因生物和转基因食品的安全性问题（请说明你的观点，并阐述理由） ？,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、基因工程与作物育种,基因工程在农业上的应用,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
5、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，,2002年，中国转基因棉花达到150万公顷，已经占到棉花产量的13.,我国大豆食用油近七成是“转基因”产品,与杂交育种、诱变育种相比较，基因工程育种的优点有哪些？,目的性强、克服远源杂交不亲和性、育种周期短,基因工程在畜牧业的应用,繁殖具有抗
6、病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮毛等优良品质的转基因动物（如奶牛）。该过程的重要步骤是重组DNA转移到动物受精卵中。,将人的生长激素基因和牛的生长素基因分别注射到小白鼠受精卵中，得到的“超级小鼠”。,导入人基因具特殊用途的猪和小鼠,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。,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。
7、,1、微生物基因工程：2、细胞基因工程：3、转基因动物：,即把目的基因导入大肠杆菌等菌中，通过微生物表达目的基因的产物。,即用哺乳动物细胞株表达目的产物,即将目的基因直接导入鼠、兔、羊和猪体内，使目的基因在哺乳动物体内表达，从儿获得目的产物,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）,胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、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！大规模工业化生产不
8、但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了30%-50%!,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。,3、基因工程与环境保护, 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
9、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。,大肠杆菌 EcoRI 限制酶：,限制酶,大肠杆菌 EcoRI 限制酶：,大肠杆菌 EcoRI 限制酶：,大肠杆菌 EcoRI 限制酶：,大肠杆菌 EcoRI 限制酶：,大肠杆菌 EcoRI 限制酶：,大肠杆菌 EcoRI 限制酶：,大肠杆菌 EcoRI 限制酶：,大肠杆菌 EcoRI 限制酶：,基因的针线：DNA连接酶,基因的针线：DNA连接酶,基因的针线：DNA连接酶,基因的针线：DNA连接酶,基因的针线：DNA连接酶,基因的针线：DNA连接酶,基因的针线：DNA连接酶,DNA连接酶,基因的针线：DNA连接酶,DNA连接酶,基因的针线：DNA连接酶,重组DNA分子,思考：如果给你两个来源不同的DNA分子，你如何获得相同的黏性末端？,同种限制酶切割,DNA,大肠杆菌细胞,质粒,
