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1、6.36.3基因工程基因工程与与转基因生物转基因生物能发能发荧光荧光的热的热带斑带斑马鱼马鱼普通热带斑马鱼是不发荧光的普通热带斑马鱼是不发荧光的转基因鲑转基因鲑鱼鱼抗虫害的玉米抗虫害的玉米看看身边的基因工程产品看看身边的基因工程产品思考：思考：1、为什么能把一种生物的基因、为什么能把一种生物的基因“嫁接嫁接”到另一到另一种生物上？种生物上？2、推测这种、推测这种“嫁接嫁接”怎样能实现？怎样能实现？3、这种、这种“嫁接嫁接”对品种的改良有什么意义？对品种的改良有什么意义？一 基因工程的概念基因工程的别名基因工程的别名操作环境操作环境操作对象操作对象操作水平操作水平基本过程基本过程结果结果实质实质
2、基因拼接技术或基因拼接技术或DNADNA重组技术重组技术生物体外生物体外基因基因DNADNA分子水平分子水平人类需要的基因产物人类需要的基因产物剪切剪切 拼拼接接 导导入入 表表达达基因重组基因重组我国拥有自主知识产权的转基因抗虫棉我国拥有自主知识产权的转基因抗虫棉苏云金杆菌苏云金杆菌 是否能将是否能将“毒蛋白基因毒蛋白基因”直接直接“注入注入”棉花细胞内呢棉花细胞内呢？苏云金杆菌的苏云金杆菌的毒蛋白基因毒蛋白基因控制控制抗虫毒蛋白抗虫毒蛋白抗虫性状抗虫性状体现体现1、 基因的基因的“剪刀剪刀”限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶 专一性专一性:识别双链识别双链DNA特定特定核苷酸序列核苷酸序列，
3、在，在特定的切点特定的切点切断两个脱氧核苷酸之间的切断两个脱氧核苷酸之间的键键。 基因操作的工具基因操作的工具黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端例：例：大肠杆菌的一种限制酶大肠杆菌的一种限制酶(EcoR)能识别能识别 GAATTC序列，并在序列，并在G和和A之间切开。之间切开。EcoRI2、基因的、基因的“浆糊浆糊” DNA连接酶连接酶连接酶的作用：连接酶的作用： 将互补配对的将互补配对的两个黏性末端两个黏性末端连接起来，使连接起来，使之成为一个之成为一个完整的完整的DNA分子。分子。连接的部位：连接的部位： 生成磷酸二酯键生成磷酸二酯键DNA连接酶的作用过程：连接酶的作用过程：连接酶的作用是：
4、将互补配对的两个黏性末连接酶的作用是：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端连接起来，使之成为一个完整的DNADNA分子。分子。DNA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用同种限制酶切割作为运载体必须具备哪些条件？1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。2）具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。3）具有某些标记基因，便于进行筛选。如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。1、细
5、胞染色体（或拟核DNA分子）外能自主复制的小型环状DNA分子；2、质粒的存在对宿主细胞无影响；3、质粒的复制能在宿主细胞内完成。质粒可作为运载体有何特点？标记基因，便标记基因，便于进行检测于进行检测常用的运载体：常用的运载体：细菌细菌 质粒、噬菌体质粒、噬菌体和动植物病毒和动植物病毒环状环状DNA 容易从细胞中容易从细胞中取出或放入取出或放入 能与宿主细胞能与宿主细胞友好相处友好相处自主复制自主复制3 3、基因的运输工具、基因的运输工具运载体运载体限制酶、DNA连接酶和质粒这三种工具的发现和使用，促成了基因工程的诞生。依据原先设计的蓝图，用依据原先设计的蓝图，用人工人工方法将某种生方法将某种生
6、物的物的基因基因接合到另一种生物的接合到另一种生物的基因组基因组DNA中中并使其并使其表达表达，使后者获得，使后者获得新的遗传性状新的遗传性状，产，产生出人类所需要的生出人类所需要的产物产物，或创造出，或创造出新的生物新的生物类型类型的现代生物技术。的现代生物技术。从细胞中分离出从细胞中分离出DNA从大肠杆从大肠杆菌中提取菌中提取质粒质粒限制限制 酶酶提取目的基因提取目的基因同种同种限制酶限制酶目的基因与运目的基因与运载体结合载体结合DNA连连 接酶接酶目的基因导入目的基因导入受体细胞受体细胞目的基因的筛目的基因的筛选与表达选与表达基因工程基因工程的操作步骤的操作步骤基因工程的基本过程基因工程
7、的基本过程制造制造“人生长激素人生长激素”1获取获取目的基因目的基因此处目的基因具体此处目的基因具体 是什么基因？是什么基因？获得目的基因的方获得目的基因的方 法有哪些？法有哪些？2目的基因目的基因与与 运载体运载体重组重组此处的运载体是此处的运载体是 什么？什么？为什么为什么切取目的切取目的 基因和切开质粒基因和切开质粒 一般要用相同的一般要用相同的 限制酶限制酶？3重组重组DNADNA分子分子 导入导入受体细胞受体细胞什么是受体细胞？什么是受体细胞？受体细胞有哪些？受体细胞有哪些？4筛选筛选含目的基因含目的基因 的的受体细胞受体细胞要使目的基因与对应的运载体重组，所需的两种酶是要使目的基因
8、与对应的运载体重组，所需的两种酶是( )( ) 限制酶限制酶连接酶连接酶解旋酶解旋酶还原酶还原酶 2.2.基因工程的正确操作步骤是（）基因工程的正确操作步骤是（）使目的基因与运载体结合使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检测目的基因的表达是否符合特定性状要求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提取目的基因 （1 1）获取目的基因）获取目的基因（2 2）目的基因与运载体重组）目的基因与运载体重组（3 3）重组）重组DNADNA分子导入分子导入受体细胞受体细胞（4 4）筛选含目的基因的）筛选含目的基因的受体细胞受体细胞2、基因工程、基因工程的基本过程的基
9、本过程 3、基因工程（转基因技术）、基因工程（转基因技术）的应用的应用根据外源基因的表达系统不同，基因工程可分为：根据外源基因的表达系统不同，基因工程可分为：微生物微生物基因工程基因工程 植物植物基因工程基因工程 动物动物基因工程基因工程 基因工程的三大分支分别以基因工程的三大分支分别以微生物、植物和动物的微生物、植物和动物的完整个体完整个体作为外源基因的表达系统。作为外源基因的表达系统。植物基因工程植物基因工程抗寒油菜抗寒油菜在食品、医药等领域的在食品、医药等领域的应用：应用：获得获得抗逆性抗逆性作物、作物、高产、高产、高营养价值高营养价值的农作物等的农作物等植物基因工程植物基因工程我国在植
10、物基因工程领我国在植物基因工程领域的研制成果：域的研制成果：抗病毒烟草、耐储存番抗病毒烟草、耐储存番茄、抗虫棉等茄、抗虫棉等抗旱玉米抗旱玉米紫色番茄紫色番茄金色大米金色大米防乙肝土豆防乙肝土豆转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基转鱼抗寒基因的番茄因的番茄转基因耐贮藏番茄（左）和普通番茄（右）转基因耐贮藏番茄（左）和普通番茄（右）不会引起过敏的转基因大豆不会引起过敏的转基因大豆转基因南瓜转基因南瓜萝卜白菜萝卜白菜生长快、肉质好的转基因生长快、肉质好的转基因鱼鱼( (中国中国) )乳汁中含有人生长激素的乳汁中含有人生长激素的转基因牛转基因牛( (阿根廷阿根廷) )动物基因工程
11、动物基因工程基因工程的应用基因工程的应用动物基因工程动物基因工程荧光小鼠荧光小鼠乳汁中含蛛丝蛋白的乳汁中含蛛丝蛋白的“蜘蛛羊蜘蛛羊”能生产少磷绿色肥料的猪能生产少磷绿色肥料的猪乳汁中含乳汁中含“人血清蛋白人血清蛋白”的滔的滔滔滔主要应用：主要应用：培育具有优良性状的培育具有优良性状的 动物新品种动物新品种培育能生产培育能生产人源性蛋白人源性蛋白 质药物质药物的动物的动物（乳腺生物反应器）（乳腺生物反应器） 阅读课本阅读课本P60，通过通过“帕米尔特培育帕米尔特培育巨型小鼠巨型小鼠”的过程了的过程了解培育转基因动物的解培育转基因动物的方法。方法。基因工程的应用基因工程的应用动物基因工程动物基因工
12、程负压固定管负压固定管显微注射针显微注射针代孕母鼠代孕母鼠转基因小鼠转基因小鼠雄性原核雄性原核获取目的基因获取目的基因目的基因与目的基因与运载体重组运载体重组重组重组DNADNA分子分子导入受体细胞导入受体细胞筛选含目的基因筛选含目的基因的受体细胞的受体细胞大鼠生长激素基因大鼠生长激素基因受体细胞：受体细胞：导入方法：导入方法：该实验中将所有注射该实验中将所有注射后的受精卵都植入代后的受精卵都植入代孕母鼠子宫内，最后孕母鼠子宫内，最后只有只有7只小鼠成为只小鼠成为“巨巨型小鼠型小鼠”。受精卵；受精卵；显微注射法显微注射法中国农业大学获得的转基因克隆奶牛中国农业大学获得的转基因克隆奶牛转生长激素
13、基因小鼠转生长激素基因小鼠水母荧光转基因小猪水母荧光转基因小猪水母微生物基因工程微生物基因工程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许多药品的生产许多药品的生产是从是从生物组织生物组织中提取中提取的。受材料来源限制的。受材料来源限制产量有限，其价格往产量有限，其价格往往十分昂贵。往十分昂贵。微生物生长迅速，容易控制，适于大规模微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基将生物合成相应药物成分的基因因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，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。不但
14、能解决产量问题，还能大大降低生产成本。优点：优点：技术比较技术比较成熟成熟、研制周期较研制周期较短短、可可大量大量生产等。生产等。在医药领域的应用：在医药领域的应用：药用蛋白质药用蛋白质的规模化生产的规模化生产基因工程的应用基因工程的应用微生物基因工程微生物基因工程胰岛素从猪、牛等动物的胰胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，腺中提取，100Kg100Kg胰腺只能提取胰腺只能提取4-5g4-5g的胰岛素，其产量之低和价的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。格之高可想而知。将合成的胰岛素将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，基因导入大肠杆菌，每每2000L2000L培养液就能培养液就能产生产生100g1
15、00g胰岛素！使胰岛素！使其价格降低了其价格降低了30%-30%-50%!50%!干扰素治疗病毒感染简直是干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵万能灵药药”！过去从人血中提取，！过去从人血中提取，300L血才提血才提取取1mg！其！其“珍贵珍贵”程度自不用多说。程度自不用多说。人造血液、白细胞介素、人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程实乙肝疫苗等通过基因工程实现工业化生产，均为解除人现工业化生产，均为解除人类的病苦，提高人类的健康类的病苦，提高人类的健康水平发挥了重大的作用。水平发挥了重大的作用。人造血液及其生产人造血液及其生产乙肝疫苗乙肝疫苗我国生产的部分基因工程药物和疫苗我国生产的部分基
16、因工程药物和疫苗我国生产的部分胰岛素产品我国生产的部分胰岛素产品环境监测：环境监测：基因工程做成的基因工程做成的DNADNA探针能够十分灵敏地检探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。测环境中的病毒、细菌等污染。1t1t水中只有水中只有1010个病毒也能被个病毒也能被DNADNA探针检测出来探针检测出来基因工程与环境保护利用基因工程培育的利用基因工程培育的“指示生物指示生物”能十分能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污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。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：环境污染治理：基因工程做
17、成的基因工程做成的“超级细菌超级细菌”能吞食和分能吞食和分解多种污染环境的物质。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，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用基因工程培育成功的“超级细菌超级细菌”却能分解却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化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，分解汞、镉等重金属，分解DDTDDT等毒害物质。等毒害物质。4、转基因生物和转基因食品的安全性、转基因生物和转基因食品的安全性转基因食品已经走进我国百姓的生活。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国内尚没有转基因作物的大
18、规模生产近几年我国大量从美国、阿根廷等国进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。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我国有一半以上的大豆色拉油含有转基因成分。因成分。现在国内都有哪些在国内都有哪些转基因食品？基因食品？第一批列入目录的农业转基因生物是第一批列入目录的农业转基因生物是：大豆：大豆：大豆种子、大豆、大豆粉、大豆油、豆粕大豆种子、大豆、大豆粉、大豆油、豆粕玉米：玉米种子、玉米、玉米油、玉米粉玉米：玉米种子、玉米、玉米油、玉米粉油菜：油菜：油菜种子、油菜籽、油菜籽油、油菜籽粕油菜种子、油菜籽、油菜籽油、油菜籽粕棉花种子棉花种子番
19、茄：番茄种子、鲜番茄、番茄酱番茄：番茄种子、鲜番茄、番茄酱转基因植物的安全性争基因植物的安全性争论支持派认为支持派认为：如果转基因农业生物技术得：如果转基因农业生物技术得不到社会支持，这一研究将被扼杀，并且不到社会支持，这一研究将被扼杀，并且强调，迄今为止并没有发现转基因食品危强调，迄今为止并没有发现转基因食品危害人体健康和环境的确切证据。害人体健康和环境的确切证据。美国人食用美国人食用转基因食品已基因食品已多年，多年，超超级市市场上上有有4000多种商品是含多种商品是含有有转基基因因植物成分的植物成分的，还没有事例没有事例证明人吃了明人吃了以后会得病，甚至会引以后会得病，甚至会引起起死亡。死
20、亡。加拿大、澳大利加拿大、澳大利亚也是也是转基因食品的基因食品的生生产大国，均大国，均有有几几千万人在千万人在吃吃，到，到现在在为止也没止也没有有个案例个案例说明它明它有有问题 。反对派的观点反对派的观点一一英国英国科学家声称，转基因马铃薯会科学家声称，转基因马铃薯会减减弱老鼠免疫系统功能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危害蝴蝶幼虫及其相关生态环境。环保团体环保团体认为这种违反自然的转基因作物及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，长期食用可能对产品，未经长期安全测试，长期食用可能对人类及生态环
21、境造成负面影响。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尤其是注重环境和生态保护的欧盟国家欧盟国家，对，对转基因作物更加排斥，因而抵制美国转基因作物更加排斥，因而抵制美国GMO产产品的进口。品的进口。“转基因食品，要不要贴标签转基因食品，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；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若转基因产品中含有对一部分人群有过敏过敏性反应的蛋白性反应的蛋白，则，则需加标签需加标签，以使购买者，以使购买者作出选择。作出选择。我国我国2001年年6月月6日，国务
22、院公布的日，国务院公布的农业转基农业转基因生物安全管理条例因生物安全管理条例规定，规定，不得销售未不得销售未标识标识的农业转基因生物，其标识应的农业转基因生物，其标识应注明产注明产品中含有转基因成分的主要原料名称；有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特殊销售范围的还应注明并在指定范围内销售。销售。4、转基因生物产品的安全性、转基因生物产品的安全性阅读课本阅读课本P62第第4部分，了解：部分，了解：1、对转基因生物产品，人们担心的主要问题是什么？、对转基因生物产品，人们担心的主要问题是什么？2、针对这些问题，科学家及相关机构采取了哪些措施？、针对这些问题，科学家及相关机构采取了哪些措施？3、说说你对转基因生物产品的安全性的看法。、说说你对转基因生物产品的安全性的看法。http:/www.shgmo.org/public.htmhttp:/
