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1、基因工程基因工程及其应用及其应用第第2节节江苏省射阳中学江苏省射阳中学 马古忠马古忠转基因鲑鱼转基因鲑鱼抗虫害的玉米抗虫害的玉米抗虫害的玉米抗虫害的玉米抗虫棉抗虫棉转鱼抗寒基因的番茄转鱼抗寒基因的番茄转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒许多药品的生产是从生物组织中提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，其价取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。格往往十分昂贵。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胰岛素从猪、牛等动物的胰腺胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，中提取，100Kg100Kg胰腺只能提取胰腺只能提取4-5g4-5g
2、的的胰岛素，其产量之低和价格之高可胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。想而知。将将合成的胰岛素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%! 基因工程做成的基因工程做成的“超级细菌超级细菌”能吞食和分解多种能吞食和分解多种污染环境的物质。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基因工程培育成功的“超级细菌超级细菌”却能分解石油中却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞
3、、镉等重的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解金属，分解DDTDDT等毒害物质。等毒害物质。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。水母水母甲生物甲生物乙生物乙生物取出优取出优秀基因秀基因“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基基因因敲敲除除技技术术转转基基因因技技术术生物生物新类型新类型敲敲除除不不利利基基因因新的生物产品新的生物产品基因操作的工具基因操作的工
4、具、基因的剪刀、基因的剪刀限制性内切酶（限制酶）限制性内切酶（限制酶）一种限制酶只能一种限制酶只能识别一种特定的核苷识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的酸序列，并在特定的切割点上将切割点上将DNA DNA 分子分子切断。切断。目前已发现的限制酶目前已发现的限制酶有有200200多种。多种。重播重播EcoRDNADNA被限制酶切断后有两个反向互补的被限制酶切断后有两个反向互补的“黏黏性末端性末端”。 被同一种限制切断的几个被同一种限制切断的几个DNADNA具有相同的黏具有相同的黏性末端，能够通过互补进行配对。性末端，能够通过互补进行配对。重重播播、基因的针线、基因的针线DNADNA连接酶连接酶连
5、接酶的作用是：将互补配对的两个黏性连接酶的作用是：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末端连接起来，使之成为一个完整的DNADNA分子。分子。3 3、基因的运输工具、基因的运输工具运载体运载体: :将外源基因送将外源基因送入细胞的工具入细胞的工具类型：类型：1 1、质粒、质粒2 2、噬菌体和动植物病毒、噬菌体和动植物病毒运载体必须同时满足三个要求：运载体必须同时满足三个要求：能与目的基因结合；能与目的基因结合；能进入受体生物细胞并在受体能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；生物细胞内复制并表达；比较容易得到。比较容易得到。尝试标出下列序列受尝试标出下列序列受EcoRI
6、限制酶作用的切点限制酶作用的切点CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG GGCATCTTAAAATTCCGTAG CTTCATGAATTCCCTAA GAAGTACTTAAGGGATT 甲甲DNA片段片段乙乙DNA片段片段GAATTCCGTAGAATTCGGATT CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA GGCATCTTAAAATTCCGTAG 智力游戏请根据基因工程操作的基本步骤，将下图拼接好。请根据基因工程操作的基本步骤，将下图拼接好。ABCD基因操作的基本步骤基因操作的基本步骤、提取目的基因、提取目的基因将
7、需要的基因从将需要的基因从供体生物供体生物的细胞内提取出来。的细胞内提取出来。供体生物细胞供体生物细胞取出取出DNADNA用限制酶剪用限制酶剪去多余部分去多余部分目的基因目的基因限制酶限制酶2 2、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合用与提取目的基用与提取目的基因因相同的限制酶切割相同的限制酶切割质粒使之出现一个切质粒使之出现一个切口，将目的基因插入口，将目的基因插入切口处，让目的基因切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对的黏性末端互补配对后，在后，在DNADNA连接酶连接酶的的作用下连接形成重组作用下连接形成重组DNADNA分子。分子。3 3、将目的基
8、因导入受体细胞并使之增殖、将目的基因导入受体细胞并使之增殖导入导入增殖增殖要让目的基因表达，必要让目的基因表达，必须将它导入受体细胞并进行须将它导入受体细胞并进行扩增。扩增。为获得目的基因的表达为获得目的基因的表达产物时，通常以大肠杆菌等产物时，通常以大肠杆菌等无害易得的细菌为受体。无害易得的细菌为受体。为为改进某种生物时，将欲改改进某种生物时，将欲改进进的生物细胞作为受体的生物细胞作为受体。4 4、目的基因的检测和表达、目的基因的检测和表达无表达产无表达产物物无表达产无表达产物物有表达产有表达产物物无表达产无表达产物物细菌的检测：细菌的检测：将每个受体细胞单独培养将每个受体细胞单独培养形成菌
9、落，检测菌落中形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表是否有目的基因的表达产物达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表。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。达产物的进一步培养、研究。多细胞生物的检测多细胞生物的检测，将每个受体细胞单独培，将每个受体细胞单独培养并诱导发育成完整个体，检测这些个体是否摄养并诱导发育成完整个体，检测这些个体是否摄入目的基因，摄入的基因是否表达（是否表现出入目的基因，摄入的基因是否表达（是否表现出相应的性状）。淘汰无变化的个体，保留有相应相应的性状）。淘汰无变化的个体，保留有相应变化的个体进一步培养、研究。变化的个体进一步培养、研究。例：用棉铃饲喂棉例
10、：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入中毒症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。抗虫基因并得到表达。转鱼抗寒基因的番茄转鱼抗寒基因的番茄抗虫害的玉米抗虫害的玉米抗虫棉抗虫棉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 基因工程做成的基因工程做成的“超级细菌超级细菌”课课究究探探后后 课题一：利用网络资源并结合教材中的资料分析,就“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。 课题二：1979年，科学家们已经
11、运用基因工程的方法使大肠杆菌合成人类胰岛素.假如你是其中的一员,请你谈谈你们的基本操作. 课题三：进一步调查长江流域的污染源，运用基因工程方法提出合理化的整治建议。农业上农业上1、基因工程与农牧业、食品工业、基因工程与农牧业、食品工业畜牧养殖畜牧养殖业上业上食品业食品业获得高产、稳产和具有优良品质的获得高产、稳产和具有优良品质的农作物农作物 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 获得人们所需获得人们所需要的和具优良品质的要的和具优良品质的转基因动物转基因动物 利用某些特定的外源基因在哺乳动利用某些特定的外源基因在哺乳动物体内表达物体内表达 为人类开辟新的食物来源为人类开
12、辟新的食物来源 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黄瓜抗青枯病基因的马铃薯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不会引起过敏的转基因大豆生长快、耐不良环境、肉质生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼好的转基因鱼( (中国中国) )乳汁中含有人生长激素的转乳汁中含有人生长激素的转基因牛基因牛( (阿根廷阿根廷) )导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠超级超级动物动物转基因羊转基因羊具有生长快、毛质、肉质好、具有生长快、毛质、肉质好、疾病少及耐粗饲料等优点。疾病少及耐粗饲料等优点。导入人基因具特殊用途的猪
13、和小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠特殊特殊动物动物通过研究通过研究“基因基因敲除敲除”的耗子将帮助的耗子将帮助研究人类的癌症、糖研究人类的癌症、糖尿病和高血压等慢性尿病和高血压等慢性疾病与遗传的关系。疾病与遗传的关系。 在猴子的未受精卵中在猴子的未受精卵中加加入附加基因入附加基因，并利用它成功，并利用它成功培育出健康活泼的小猴培育出健康活泼的小猴“安安迪迪”。( (GFP基因植入基因植入200多个猴多个猴子的卵子里，结果只形成了子的卵子里，结果只形成了40个胚个胚胎，而最终成孕的只有胎，而最终成孕的只有5只，其中两只，其中两个还胎死腹中。顺利产下的三只猴子个还胎死腹中。顺利产下的三只猴子中，
14、只有安迪带有中，只有安迪带有GFP基因。基因。) 通过对通过对“安迪安迪”的研究我们可以简单地引的研究我们可以简单地引进如老年性痴呆病的基因、帕金森病基因等，进如老年性痴呆病的基因、帕金森病基因等，加快针对这类疾病疫苗的开发研究。加快针对这类疾病疫苗的开发研究。 生产基因工程生产基因工程药品药品基因工程与医药卫生基因工程与医药卫生基因诊断基因诊断基因治疗基因治疗如胰岛素、干扰素如胰岛素、干扰素 如用基因探针检测肝类病毒、诊如用基因探针检测肝类病毒、诊断遗传病断遗传病 把健康的外源基因导入有基因缺陷把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的的细胞中，达到治疗疾病的目的 干扰素干扰
15、素治疗病毒感染治疗病毒感染简直简直是是“万能灵药万能灵药”！过去从人血！过去从人血中提取，中提取，300300L L血才提取血才提取1 1mgmg！其其“珍贵珍贵”程度自不用多说。程度自不用多说。人造血液、白细胞人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗介素、乙肝疫苗等通过等通过基因工程实现工业化生基因工程实现工业化生产，均为解除人类的病产，均为解除人类的病苦，提高人类的健康水苦，提高人类的健康水平发挥了重大的作用。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3、基因工程与环境保护、基因工程与环境保护用用DNA探针检测水中病毒的含量探针检测水中病毒的含量 获得获得分解四种烃类的分解四种烃类的“超级
16、菌超级菌”，吞，吞噬汞和降解土壤中噬汞和降解土壤中DDT的细菌的细菌 环境监环境监测测环境净环境净化化环境监测：环境监测：基因工程做成的基因工程做成的DNADNA探针探针能够十分灵敏地检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。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用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基因工程培育成功的“超级细菌超级细菌”却能分解石油中却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解金属，分解DDTDDT等毒害物质。等毒害物质。
