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1、第2节 基因工程及其应用,超级小鼠与超级鱼,请您欣赏,能发荧光的热带斑马鱼,普通热带斑马鱼是不发荧光的,你知道为什么能把人的基因“嫁接”到细菌上吗？你能推测出，这种基因的“嫁接”是怎么实现的吗？你能举出一些类似的、与你的生活关系很密切的例子吗？,问题探讨,“嫁接”了人胰岛素基因的工程菌,一、基因工程的原理 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。,基因重组,生物体外,基因/DNA,分子水平,剪切拼接导入表达,人类需要的基因产物,1、基因工程的,指“ 限制性内切酶
2、 ”,主要是微生物,一种限切酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定切点上切割DNA分子,来源:,特点:,“ ”,二、基因操作的工具,黏性末端,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。,EcoR,1、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:,形成的黏性末端不同,不同的限制酶呢？,是,指“DNA连接酶”,连接“梯子”断口的“扶手”而非“梯子”中间的“踏板”。,其作用与限制性内切酶相反，作用点相同,B、,1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存,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,A、常用运载体：,
3、质粒、噬菌体和动植物病毒等,条件,基因的运输工具运载体,作用： 将外源基因导入受体细胞。,标记基因，便于进行检测。,C、质粒的结构和特点： （1）细胞染色体或拟核之外能自主复制的很小的环状DNA分子。 （2）存在于细菌、霉菌、酵母菌等细胞里，对宿主细胞的正常生活几乎没有影响。 （3）可以容易地从细胞中取出或放入。 （4）质粒的复制只能在宿主细胞内完成。,从细胞中分离出DNA,从大肠杆菌中提取质粒,提取目的基因,目的基因与运载体结合,DNA连 接酶,目的基因导入受体细胞,目的基因的 检测与鉴定,三、操作的基本步骤,基因工程,目的基因的检测与鉴定,大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的受体细胞中
4、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,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。,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
5、中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),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,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。,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，分解一些毒害物质。,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
6、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,转基因食品看起来分外诱人,餐桌上的基因 转基因食品你敢吃吗？ 转基因食品ABC,安全吗？,五、转基因生物与转基因食品的安全性,安全观点： 1、转基因食品与非转基因食品的构成是一样的； 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。,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？ 目前，大多数专家认为，已经投入商品化生产的转基因番茄、玉米等农产品都是安全的。迄今为止尚无食用转基因生物产品引起任何严重问题的科学报道。 转基因抗虫棉、耐贮
7、藏番茄、抗病毒甜椒及基因工程疫苗等已获得生产应用安全证书。,转基因食品已经走进我国百姓的生活。 国内尚没有转基因作物的大规模生产 近几年我国大量从美国、阿根廷等国进口大豆，其中大部分是转基因大豆。 我国有一半以上的大豆色拉油含有转基因成分。,现在国内都有哪些转基因食品？,第一批列入目录的农业转基因生物是： 大豆：大豆种子、大豆、大豆粉、大豆油、豆粕 玉米：玉米种子、玉米、玉米油、玉米粉 油菜：油菜种子、油菜籽、油菜籽油、油菜籽粕 棉花种子 番茄：番茄种子、鲜番茄、番茄酱,美国人食用转基因食品已多年，超级市场上有4000多种商品是含有转基因植物成分的，还没有事例证明人吃了以后会得病，甚至会引起死
8、亡。 加拿大、澳大利亚也是转基因食品的生产大国，均有几千万人在吃，到现在为止也没有个案例说明它有问题 。,转基因食品,安全吗?!,不安全观点： 1、可能产生抗除草剂的超级杂草； 2、可能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。,反对派的观点,一英国科学家声称，转基因马铃薯会减弱老鼠免疫系统功能； 美国康乃尔大学也发现，转基因玉米会危害蝴蝶幼虫及其相关生态环境。,环保团体认为这种违反自然的转基因作物及产品，未经长期安全测试，长期食用可能对人类及生态环境造成负面影响。 尤其是注重环境和生态保护的欧盟
9、国家，对转基因作物更加排斥，因而抵制美国GMO产品的进口。,“转基因食品，要不要贴标签?”,若转基因产品与目前市售的产品具有实质等同性，则不需再加特殊的标签； 若转基因产品中含有对一部分人群有过敏性反应的蛋白，则需加标签，以使购买者作出选择。,我国,2001年6月6日，国务院公布的农业转基因生物安全管理条例规定，不得销售未标识的农业转基因生物，其标识应注明产品中含有转基因成分的主要原料名称；有特殊销售范围的还应注明并在指定范围内销售。,基因的“针线” DNA连接酶 连接酶的作用： 把两条DNA末端之间的缝隙“缝合”起来，使之成为一个完整的DNA分子（形成重组DNA）。 连接的部位： 生成磷酸二
10、酯键 DNA连接酶的作用过程：,DNA连接酶,作用：将两个具有相同黏性末端的DNA片段连接起来，即催化在两条DNA链之间形成磷酸二酯键。,DNA连接酶与DNA聚合酶的功能及区别,1、DNA聚合酶是在单个核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键。DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键 。,2、DNA聚合酶是以一条DNA链为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的DNA链。DNA连接酶将DNA双链上的两个缺口同时连接起来，不需要模板。,如图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线图中tetR表示四环素抗性基因，ampR表示氨苄青霉素抗性基因，BamH I、Hind III
11、、Sma I直线所示为三种限制酶的酶切位点据图回答： （1）构建基因表达载体时，可用一种或多种限制酶进行切割为了避免目的基因和载体 （1）在酶切后产生的末端发生任意连接，图中将人乳铁蛋白基因插入载体应选用限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在 的培养基上进行 （2）能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是（ ） A启动子 BtetR C复制原点 DampR,BamHI和HindIII,含氨苄青霉素,A,（3）过程可采用的操作方法是_ A农杆菌转化 B大肠杆菌转化 C显微注射 D细胞融合 （4）对早期胚胎进行切割，经过程可获得多个新个体这利用了_ （5）为检测人乳铁蛋白是否成功表达，可采用_技术 A核酸分子杂交 B基因序列分析 C抗原-抗体杂交 DPCR,C,细胞的全能性,如图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线图中tetR表示四环素抗性基因，ampR表示氨苄青霉素抗性基因，BamH I、Hind III、Sma I直线所示为三种限制酶的酶切位点据图回答：,C,
