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1、基因工程及其应用基因工程及其应用基因工程及其应用基因工程及其应用引言引言能发光的水母不能发光的热带斑马鱼能否能否让热带鱼也能发光?引言引言同时具有高产、稳产和抗逆性等优良品质的农作物新品种。胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素。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！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了30%-50%!这种基因的“嫁接”是怎么实现的？阅读教材阅读教材 P P102，解决以下问题：，解决以下问题：能力体现能力体现什么叫基因工程?基因工程
2、的基本操作步骤有哪些?归纳出科学家实施基因工程的总体思路。基因工程的原理基因工程的原理一、对基因工程一、对基因工程(gene engineering)(gene engineering)理解理解v又称又称基因拼接技术基因拼接技术, ,或或重组重组DNA DNA 技术技术。v通俗的说，就是按照人们的意愿，把通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种一种生物生物的某种基因提取出来，加以的某种基因提取出来，加以修饰改造修饰改造，然后放到然后放到另一种生物另一种生物的细胞里，的细胞里，定向定向的改的改造生物的遗传性状。造生物的遗传性状。v原理：原理：基因重组基因重组v操作水平：操作水平：DNADNA分子水平
3、分子水平v结结 果：定向地改造生物的遗传性状，果：定向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。普通大肠杆菌(不能分泌胰岛素)基因工程的原理基因工程的原理二、培育转基因大肠杆菌的简要过程：二、培育转基因大肠杆菌的简要过程：人体组织细胞提取胰岛素基因与运载体DNA拼接导入大肠杆菌(含胰岛素基因)转基因大肠杆菌(能分泌胰岛素)三、培育转基因大肠杆菌的关键步骤：三、培育转基因大肠杆菌的关键步骤：v胰岛素基因从人体细胞内提取出来。胰岛素基因从人体细胞内提取出来。( (基因的“剪刀”供体) )v胰岛素基因与运载体胰岛素基因与运载体DNADNA连接。连接。( (基因的“针线”载体)
4、 )v胰岛素基因导入受体细胞胰岛素基因导入受体细胞( (大肠杆菌大肠杆菌) )。( (基因的运载体 受体) )v该限制酶只能识别该限制酶只能识别GAATTCGAATTC的序列，说明了限制酶具有的特性是的序列，说明了限制酶具有的特性是 。积 极 思 考专一性专一性1、基因的“剪刀”限制性内切酶如:EcoRI基因工程的原理基因工程的原理四、基因操作的工具：四、基因操作的工具：vEcoRIEcoRI限制酶识别了限制酶识别了 GAATTCGAATTC的序列后，将会发生什么样的变化？的序列后，将会发生什么样的变化？黏性末端积 极 思 考2、分子针线DNA连接酶 (DNA linking-enzyme)基
5、因工程的原理基因工程的原理四、基因操作的工具：四、基因操作的工具：vDNA连接酶连接的是两个脱氧核苷酸分子的什么部位？v用同种限制酶切开的两种来源不同的DNA,黏性末端可以使用互补的碱基连接。v脱氧核糖和磷酸交替连接而构成的DNA缺口，需要DNA连接酶来“缝合”。v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。积 极 思 考3、基因的运输工具运载体(carrying) 基因工程的原理基因工程的原理四、基因操作的工具：四、基因操作的工具：v作用：是将目的基因(如人的胰岛素基因)导入受体细胞(如大肠杆菌细胞)。v常用的运载体有两类：细菌细胞质的质粒。噬菌体或某些动植
6、物病毒。v运载体应该具有的特点： 能够在宿主细胞内复制并稳定保存； 具有多个限制酶切点以便与外源基因相连； 具有标记基因，便于进行筛选。基因工程的原理基因工程的原理五、基因工程操作的基本步骤五、基因工程操作的基本步骤从细胞中分离出DNA从大肠杆菌中提取质粒基因工程的原理基因工程的原理五、基因工程操作的基本步骤五、基因工程操作的基本步骤1.1.提取目的基因2.2.目的基因与运载体结合3.3.目的基因导入受体细胞4.4.目的基因的检测与鉴定常用的受体细胞：菌类和动植物细胞扩增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
7、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。基因工程的应用基因工程的应用一、基因工程与育种一、基因工程与育种抗虫原理？抗虫结果？抗除草剂转基因大豆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获得高产、稳产和具有优良品质的农作物培养具有各种抗逆性的作物新品种培养具有各种抗逆性的作物新品种获得人们所需要的和具有优良品质的转基因动物获得人们所需要的和具有优良品质的转基因动物利用某些特定的外源基因在哺乳动物体内的表达利用某些特定的外源基因在哺乳动物体内的表达基因工程的应用基因工程的应用一、基因工程与农业一、基因工程与农业v固氮基因
8、基因工程：以获得能独立固氮的新型作物品种。研究经费仅及发展氮肥工业以达到同样效果的1/200至1/2000；且更省事。v木质素分解酶或纤维素分解酶基因的酵母基因工程菌：利用稻草、木屑等地球上贮量大并可永续利用的廉价原料来直接生产酒精，为人类开辟一个取之不尽的新能源和化工原料来源；v改良和培育农作物和家畜、家禽新品种：抗性基因工程（植物的抗盐、抗旱、抗病基因以及鱼的抗冻蛋白基因）等。生长快、肉质好的转基因鱼(中国)乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)v许多药品的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。v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
9、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。基因工程的应用基因工程的应用二、基因工程与药物研究二、基因工程与药物研究临床常见的生长激素，干扰素和乙肝疫苗等药物都可以用基因工程来大规模生产。基因工程的应用基因工程的应用二、基因工程与药物研究二、基因工程与药物研究v基因工程菌生产人类药物：蛋白类药物（干扰素,生长激素,促红细胞生成素EPO，集落刺激因子CSF,白细胞介素IL，表皮生长因子EGF和超氧化物歧化酶SOD等）的基因，通过载体转入受体细胞（大肠杆菌，酵母菌）获得表达。v 转基因植物：将优质基因，抗性基因（抗虫，抗病，抗逆，抗除草剂等）
10、转入作物体内，获得转基因作物。或将疫苗基因转入水果，获得含疫苗水果（如转基因香蕉）。v 转基因动物：将人类蛋白类药物基因转入受精卵，转入养母体内，可以产出转基因动物，转基因动物(如牛)乳腺可以分泌出含人类蛋白药物的乳汁。 生生产产胰胰岛岛素素历历史史？1987年开始上年开始上市的干市的干扰扰素素基因工程的应用基因工程的应用三、基因工程环境保护中的应用三、基因工程环境保护中的应用v利用基因工程可获得同时能分解多种有物质的新型菌种。例如，1975年，有人把降解芳烃、萜烃和多环芳烃的质粒转移到能降解烃的Pseudomonas sp.（一种假单胞菌）内，结果获得了 能同时降解四种烃类的“超级菌”，它能把原油中约三分之二的烃分解掉。这种新型“工程菌”在环境保护方面有很大的潜力。据报道，利用自然菌种分解海上浮油要花费一年以上的时间，而这种“超级菌”却只要几个小时就够了。 转基因生物和转基因食品安全性转基因生物和转基因食品安全性课题：阅读教材中的资料P105,结合网络资源对“转基因生物和转基因食品的安全性”以小论文的形式发表个人见解。
