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1、甲生物甲生物乙生物受体细胞乙生物受体细胞取出取出 目的基因目的基因“剪切剪切”“拼接拼接”新类型新类型表达表达新的生物产品新的生物产品转转基基因因技技术术第第2节节 基因工程及其应用基因工程及其应用基因工程的原理基因工程的原理课本课本P102能合成人胰岛素的大肠杆菌能合成人胰岛素的大肠杆菌能合成人胰岛素的大肠杆菌能合成人胰岛素的大肠杆菌基因工程基因工程又叫又叫 做或做或 。通俗的说。通俗的说,就是按照人们的意愿就是按照人们的意愿,把把 的的某种基因某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放提取出来，加以修饰改造，然后放到到_的细胞里，的细胞里， 地改造生物的地改造生物的遗传性状遗传性状。基因拼接技
2、术基因拼接技术DNA重组技术重组技术一种生物一种生物另一种生物另一种生物定向定向能合成人胰岛素能合成人胰岛素能合成人胰岛素能合成人胰岛素的大肠杆菌的大肠杆菌的大肠杆菌的大肠杆菌课本课本P102一、基因工程的概念：一、基因工程的概念：基因的剪刀基因的剪刀基因的针线基因的针线基因的运输工具基因的运输工具质粒质粒 噬菌体噬菌体 动植物病毒动植物病毒限制性内切酶限制性内切酶DNA连接酶连接酶运载体运载体二、基因操作的工具二、基因操作的工具三、三、基因操作的基本步骤基因操作的基本步骤1、提取目的基因、提取目的基因、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞
3、、目的基因的检测和表达、目的基因的检测和表达动画动画练习练习练习练习比较项目比较项目基因重组基因重组基因工程基因工程不不同同点点 概念概念重组方式重组方式繁殖方式繁殖方式变异大小变异大小意义意义 相同点相同点在生物体内进行有在生物体内进行有性生殖过程中，控性生殖过程中，控制不同性状的基因制不同性状的基因重新组合重新组合按人们意愿，把一种按人们意愿，把一种生物的某种基因提取出生物的某种基因提取出来，修饰改造后放到另来，修饰改造后放到另一种生物的细胞里，一种生物的细胞里，定定向改造生物遗传性状向改造生物遗传性状同一物种的不同同一物种的不同基因基因不同物种间的不同基因不同物种间的不同基因有性生殖有性
4、生殖无性生殖无性生殖小小大大是生物变异的主要来源，是生物变异的主要来源，对生物进化有重要意义对生物进化有重要意义使人类有可能按自己意愿使人类有可能按自己意愿定向培育新品种定向培育新品种都实现了不同基因的重新组合，都能使生物产生变异都实现了不同基因的重新组合，都能使生物产生变异转基因抗虫棉转基因抗虫棉普通棉花普通棉花苏云金杆菌苏云金杆菌棉铃虫棉铃虫（毒蛋白）（毒蛋白）专一性专一性杀死杀死（含毒蛋白基因）（含毒蛋白基因）普通棉花普通棉花转移转移含毒蛋白基因含毒蛋白基因棉铃虫棉铃虫毒蛋白毒蛋白专一性专一性杀死杀死（一）基因工程与动植物育种（一）基因工程与动植物育种四、基因工程的应用四、基因工程的应用
5、转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒基因工程与作物育种基因工程与作物育种转鱼抗寒基因转鱼抗寒基因的番茄的番茄（一）基因工程与动植物育种（一）基因工程与动植物育种1、培育、培育高产、稳产、优质和高产、稳产、优质和抗逆性抗逆性的转基因作物新品种的转基因作物新品种 四、基因工程的应用四、基因工程的应用(1)高蛋白质含量的高蛋白质含量的“向日葵豆向日葵豆”植植株株(2)将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、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，从抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内，从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。根本上改变作物的特性。
6、如转基因抗虫棉。生长快、肉质好的生长快、肉质好的转基因鱼转基因鱼( (中国中国) )乳汁中含有人生乳汁中含有人生长激素的转基因长激素的转基因牛牛( (阿根廷阿根廷) )超超超超级级级级小小小小鼠鼠鼠鼠2、培育、培育具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高具有抗病能力、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质量的皮毛等优良品质的转基因动物。 在传统的药品生产中，某些药品如在传统的药品生产中，某些药品如在传统的药品生产中，某些药品如在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素直接从生物体的哪些结构中胰岛素直接从生物体的哪些结构中胰岛素直接从生物体的哪些结构中胰岛素直接从生物体的哪些结构中提取？
7、提取？提取？提取？从猪、牛等动物的胰腺中提取从猪、牛等动物的胰腺中提取传统生产方法的缺点传统生产方法的缺点传统生产方法的缺点传统生产方法的缺点: :价格价格价格价格十分十分十分十分昂贵昂贵昂贵昂贵可利用什么方法来解决上述问题？可利用什么方法来解决上述问题？可利用什么方法来解决上述问题？可利用什么方法来解决上述问题？ 利用利用利用利用基因工程基因工程基因工程基因工程方法制造方法制造方法制造方法制造“ “工程菌工程菌工程菌工程菌” ”，可，可，可，可高效率高效率高效率高效率地地地地生产出各种生产出各种生产出各种生产出各种高质量、低成本高质量、低成本高质量、低成本高质量、低成本的药品。的药品。的药品
8、。的药品。我国生产的部分基因我国生产的部分基因工程疫苗和药物工程疫苗和药物（二）基因工程与药物研制（二）基因工程与药物研制干扰素干扰素白细胞介素白细胞介素疫苗疫苗乙肝疫苗乙肝疫苗狂犬病疫苗狂犬病疫苗百日咳疫苗百日咳疫苗凝血因子凝血因子药品药品基因基因工程工程药品药品（三）基因工程（三）基因工程与环境保护与环境保护利用利用转基因细菌转基因细菌分解泄漏的石油，降解有毒有害分解泄漏的石油，降解有毒有害化合物，吸收环境中的重金属，处理废水化合物，吸收环境中的重金属，处理废水等等思考：转基因生物的培育及转基因食品的生产对人类思考：转基因生物的培育及转基因食品的生产对人类具有什么意义和不利影响？你认为应该
9、如何对待具有什么意义和不利影响？你认为应该如何对待转基转基转基转基因生物和转基因食品的安全性问题？因生物和转基因食品的安全性问题？因生物和转基因食品的安全性问题？因生物和转基因食品的安全性问题？优点：优点：1、解决粮食短缺问题、解决粮食短缺问题2、减少环境污染、减少环境污染3、节省成本，降低价格、节省成本，降低价格4、提高食物营养、提高食物营养5、增加食物种类，提升食物品质、增加食物种类，提升食物品质缺点：缺点：1、可能产生新毒素和新过敏源、可能产生新毒素和新过敏源2、可能产生抗除草剂的杂草、可能产生抗除草剂的杂草3、可能使疾病的散播跨越物种障碍、可能使疾病的散播跨越物种障碍4、可能会损害农作
10、物的生物多样性、可能会损害农作物的生物多样性5、可能干扰生态系统的稳定性、可能干扰生态系统的稳定性我国态度：我国态度：重视转基因生物的安全性，趋利避害重视转基因生物的安全性，趋利避害五、转基因生物和转基因食品的安全性五、转基因生物和转基因食品的安全性4 4、目的基因的检测和表达、目的基因的检测和表达有表达产物有表达产物无表达产物无表达产物（）检测（）检测菌落中是否有目的基因的表达产物，菌落中是否有目的基因的表达产物，淘汰无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。表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。（）借助标记基因（如抗菌素抗性基因）（）借助标记基因（如抗菌素抗性基
11、因）检测目的基因是否成功导入受体细胞检测目的基因是否成功导入受体细胞有菌落有菌落无菌落无菌落重组质粒重组质粒基因的剪刀基因的剪刀限制性核酸内切酶（限制酶）限制性核酸内切酶（限制酶）u基因工程操作的工具（一）基因工程操作的工具（一）限制限制酶酶实例：实例：限制酶限制酶EcoRI功能：一种限制酶功能：一种限制酶只能只能识别一种特定的核苷识别一种特定的核苷酸序列酸序列，具有，具有专一性专一性并在特定的切割点上将并在特定的切割点上将DNA DNA 分子切断。分子切断。黏性末端黏性末端动画动画理科用理科用重播重播限制限制酶酶基因的针线基因的针线DNADNA的连接酶的连接酶u基因工程操作的工具基因工程操作
12、的工具（二）（二） DNA连接酶连接酶可把可把黏性末端黏性末端之间的缝之间的缝隙隙“缝合缝合”起来，即把梯子两边扶手的起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的断口连接起来，这样一个重组的DNA分分子就形成了。子就形成了。基因的针线：基因的针线：DNADNA连接酶连接酶G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G同种限制酶切割同种限制酶切割 质粒存在于许多质粒存在于许多细菌细菌和等和等酵母菌酵母菌生物中生
13、物中, ,是细胞染色体外是细胞染色体外能够能够自主复制自主复制的很小的的很小的 分子分子. .常用的运载体常用的运载体: 、 和和 等等.其中最常用的是其中最常用的是 。 质粒质粒噬菌体噬菌体动植物病毒动植物病毒环状环状DNADNA基因的运输工具基因的运输工具运载体运载体u基因工程操作的工具基因工程操作的工具（三）（三）作用：将外源基因（目的基因）送入作用：将外源基因（目的基因）送入受体细胞受体细胞质粒质粒理科用理科用基因工程的基因工程的基本操作步骤：基本操作步骤：1 1、提取提取提取提取目的基因目的基因目的基因目的基因2 2、目的基因与运载体、目的基因与运载体、目的基因与运载体、目的基因与运
14、载体结合结合结合结合3 3、将目的基因、将目的基因、将目的基因、将目的基因导入导入导入导入受体细胞受体细胞受体细胞受体细胞4 4、目的基因的、目的基因的、目的基因的、目的基因的检测和表达检测和表达检测和表达检测和表达限制性核酸内切酶“分子手术刀”分布：分布：主要在原核主要在原核生物中生物中作用特点：作用特点：特异性，特异性，即识别特定核即识别特定核苷酸序列，切苷酸序列，切割特定切点割特定切点切点：切点：磷酸二酯键磷酸二酯键举例：举例：EcoRI限制限制酶能识别酶能识别GAATTC序序列，并在列，并在G和和A之间切开之间切开基因的运载体“分子运输车”运载体必须具备的条件：运载体必须具备的条件：
15、1、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存；、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、具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接；连接； 3、具有某些标记基因，便于进行筛选。、具有某些标记基因，便于进行筛选。（如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反（如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等应的基因等 ） 4、对受体细胞无害、对受体细胞无害运载体的作用：运载体的作用： 1、将外源基因转移到受体细胞中去。、将外源基因转移到受体细胞中去。 2、利用运载体在受体细胞内，对外源基因进、利用运载体在受体细胞内，对外源基因进行大量复制。行大量复制。质粒 质粒是基因工程质粒是基因工程
16、最常用的运载体，它最常用的运载体，它广泛地存在于细菌中，广泛地存在于细菌中，是细菌染色体外能够是细菌染色体外能够自主复制的很小的环自主复制的很小的环状状DNA分子，大小只分子，大小只有普通细菌拟核有普通细菌拟核DNA的百分之一。的百分之一。大肠杆菌质粒的分子结构示意图：大肠杆菌质粒的分子结构示意图：DNA大肠杆菌细胞大肠杆菌细胞质粒质粒目的基因插入位点目的基因插入位点复制原点复制原点氨苄青霉素抗性氨苄青霉素抗性基因基因“ “标记基因标记基因标记基因标记基因” ” 质粒一般有几个到几百个基因，控制细菌的质粒一般有几个到几百个基因，控制细菌的抗药性抗药性、固氮固氮、抗生素生成抗生素生成等性状等性状.有切割位点有切割位点能复制并带着插入的目的基因一起能复制并带着插入的目的基因一起复制复制有标记基因的存在，有标记基因的存在，将来可用含青霉素的将来可用含青霉素的培养基鉴别。培养基鉴别。
