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1、 第第2 2节节 基因工程及其应用基因工程及其应用 能发光的水母能发光的水母能否让热带鱼能否让热带鱼也能发光也能发光?设想不能发光的热带斑马鱼不能发光的热带斑马鱼能产生人胰岛素的大肠杆菌什么叫基因工程什么叫基因工程? ?基因工程的基本工具有哪些？基因工程的基本工具有哪些？阅读教材阅读教材 P102，解决以下问题：，解决以下问题：基因工程的基本操作步骤有哪些基因工程的基本操作步骤有哪些?原原 理理：操作水平操作水平：结结 果果：基因重组基因重组DNADNA分子水平分子水平定向定向地改造生物的遗传性状，地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。获得人类所需要的品种。 基因工程基因工程 (gene
2、 engineering)培育转基因大肠杆菌的简要过程：培育转基因大肠杆菌的简要过程：你认为上述培育转你认为上述培育转你认为上述培育转你认为上述培育转基因大肠杆菌的关基因大肠杆菌的关基因大肠杆菌的关基因大肠杆菌的关键步骤有哪些？键步骤有哪些？键步骤有哪些？键步骤有哪些？普通大肠杆菌普通大肠杆菌( (不能分泌胰岛素不能分泌胰岛素) )人体组织细胞人体组织细胞提取提取提取提取胰岛素基因胰岛素基因与运载体与运载体与运载体与运载体DNADNA拼接拼接拼接拼接导入导入导入导入大肠杆菌大肠杆菌( (含含胰岛素基因胰岛素基因) )转基因大肠杆菌转基因大肠杆菌( (能分泌胰岛素能分泌胰岛素) )培育转基因大肠
3、杆菌的关键步骤：培育转基因大肠杆菌的关键步骤：1.ONE1.ONE胰岛素基胰岛素基因从人体因从人体细胞内提细胞内提取出来取出来2.TWO2.TWO胰岛素基胰岛素基因与运载因与运载体体DNADNA连连接接3.THREE3.THREE胰岛素基因胰岛素基因导入受体导入受体( (大肠杆菌大肠杆菌) )细胞细胞基因的基因的“剪刀剪刀”基因的基因的“针线针线”基因的运载体基因的运载体如如:EcoRI1、该限制酶只能识别、该限制酶只能识别GAATTC的序列，的序列，说明了限制酶具有是说明了限制酶具有是 。2、 EcoRI限制酶识别了限制酶识别了GAATTC的序列后，的序列后，将会发生什么样的变化？将会发生什
4、么样的变化？积极思考专一性专一性1.基因的基因的剪刀剪刀限制性内切酶限制性内切酶 基因操作(gene engineering)的工具CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 练习使用练习使用EcoRI 剪切目的基因剪切目的基因CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 目的基因目的基因黏性末端黏性末端2.分子针线分子针线DNA连接酶连接酶 (DNA linking-enzyme)积极思考DNA连接酶连接的是两个脱氧连接酶连接的是两个脱氧核苷酸核苷
5、酸(deoxyribonucleotide)分子的什么部位？分子的什么部位？基因操作(gene engineering)的工具使用使用DNA连接酶制作重组连接酶制作重组DNA分子分子甲片段甲片段CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT 乙片段乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG 重组重组DNA分子分子Recombinant DNAGGCATCTTAAAATTCCGTAG 目的基因目的基因(如人的胰岛素基因如人的胰岛素基因)怎样才能怎样才能导入受体细胞导入受体细胞(如大肠杆菌细胞如大肠杆菌细胞)？3.基因的运输工具基因的运输工具运载体运载体 (carr
6、ying)常用的运载体常用的运载体(carrying)有两类：有两类： 1）细菌细胞质的）细菌细胞质的质粒质粒( plasmid) 2）噬菌体噬菌体(bacteriophages)或某些或某些动植物病毒动植物病毒 (virus)基因操作(gene engineering)的工具大肠杆菌的大肠杆菌的质粒质粒 (plasmid)：运载体运载体( (carrying)应该应该具有什么特具有什么特点呢点呢? ?基因操作(gene engineering)的工具运载体运载体( (carrying)1 1能够在宿主细胞内能够在宿主细胞内复复制制并稳定保存；并稳定保存；具有具有多个限制酶切多个限制酶切点点以
7、便与外源基因相以便与外源基因相连；连；具有具有标记基因标记基因，便，便于进行筛选于进行筛选基因工程(gene engineering)的“四步曲”提取提取目的基因目的基因1目的基因与目的基因与运载体结合运载体结合2将目的基因将目的基因导入导入受体细胞受体细胞3目的基因的目的基因的检测检测和和表达表达412基因工程的操作工具基因工程的操作工具1.基因的剪刀基因的剪刀 限制性内切酶限制性内切酶2.基因的针线基因的针线 连接酶连接酶 3.基因的运输工具基因的运输工具 运载体运载体 基因工程的操作步骤基因工程的操作步骤1.目的基因的目的基因的提取提取2.目的基因与运载体目的基因与运载体结合结合3.目的
8、基因目的基因导入导入受体细胞受体细胞4.目的基因的目的基因的检测检测与与表达表达基因工程基因工程(gene engineering)的原理的原理一、基因工程与作物育种生长快、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) )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获得高产、稳产和具有获得高产、稳产和具有优良品质的农作物和具优良品质的农作物和具有抗逆性的作物新品种。有抗逆性的作物新品种。2 2、基因工程与药物研制、基因工程与药物研制我国生产的部分基因我国生产的
9、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，适于大规模工微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因将生物合成相应药物成分的基因导导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但入微生物细胞内，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。能解决产量问题，还能大大降低生产成本。胰岛素从猪、牛等动物的胰胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，腺中提取，100Kg100
10、Kg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100g100g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 ：通过细胞表面受体作用使细胞产生抗病毒蛋白，从而抑制乙肝病毒的复制白细胞介素：由多种细胞产生并作用于多种细胞的一类细胞因子。 凝血因子是参与血液凝固过程的各种蛋白质组分。它的生理作用是，在血管出血时被激活，和血小板粘连在一起并且补塞血管上的漏口。 3 3、环境
11、保护、环境保护基因工程做成的基因工程做成的“超级细超级细菌菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。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工程培育成功的“超级细菌超级细菌”却能分解石油中的多种烃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，分解类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDTDDT等毒害物质。等毒害物质。 转基因食品转基因食品 安全吗?中国农业转基因生物标识管理办法规定，标识不但在进口时需要，而且当进口的转基因产品在国内被批发、零售或加工后再销售时仍然要进行标识 。以转基因大豆为例：转基因大豆在进口时应在外包装上注明“转基因大豆”；进口经加工为豆油后，应注明“转基因大豆加工品”；如果某面食的加工中使用了转基因豆油，但制成品中已检测不出转基因成分，仍要注明“本产品加工原料中含有转基因豆油，但本产品中已不含有转基因成分”。
