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1、,基因工程及其应用,抗虫害的玉米,豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮,资料一：目前，全球的氮肥生产耗费世界总电力的3%-4%，且农作物只能吸收氮肥的1/10,造成了大面积土壤和水质的污染。,资料分析引入,资料二 以往，治疗糖尿病的胰岛素是从动物胰腺中提取的，从100千克猪、牛等动物的胰腺只能提取34克胰岛素，治疗一个患者需宰杀4050头牛，这种药物的造价就可想而知了。,微生物可以有分泌产物，且微生物繁殖速率快,设想一,能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？,能否让微生物产生出人的胰岛素等珍贵的药物？,设想二,经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术基因工程。,基因
2、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：基因重组,操作水平：DNA分子水平,结果：定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。,一、 基因工程,目的基因,基因工程操作的工具,将目的基因片断从人体细胞内提取， 需要基因的剪刀限制性核酸内切酶。 将目的基因与运载体DNA连接， 需要基因的针线DNA连接酶。 将目的基因运入大肠杆菌， 需要基因的运输工具运载体。,限制性内切酶,分布：主要在微生物中。 特点：专一性和特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点
3、。 结果：产生黏性未端（碱基互补配对）。 举例：大肠杆菌的一种限制酶（EcoR）能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。,一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将DNA 分子切断。目前已发现的限制酶有200多种。,限制性内切酶（EcoR）作用过程,基因的针线：DNA连接酶,DNA连接酶,连接酶的作用：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。,DNA连接酶的作用过程,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,运载体必须同时满足三个要求： 能与目的基因结合； 能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达 比较容易得到。,作用
4、：将外源基因送入受体细胞。,基因操作的基本步骤,提取目的基因 目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测和鉴定,归纳：,第四步、目的基因的表达和检测,大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。 将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。,四、 基因工程的应用,一、基因工程与作物育种,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,获得高产、稳产和具有优良品质的农作物和具有抗逆性的作物新品种。,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,许多药品的
5、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%!,3、 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
6、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。,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。,转基因生物和转基因食品的安全性,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？,练习：,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 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,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 ,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 ,
