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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谁能告诉我这是？谁能告诉我这是？谁能告诉我这是？能发能发光的光的水母水母思考：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”到另到另一种生物上？一种生物上？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？基因工程基因工程：又叫做又叫做基因拼接技术基因拼接技术或或DNA重组技术重组技术。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种种基因提取出来，加以修饰
2、改造，然后放到另一种生物的细胞里，生物的细胞里，定向定向地改造生物的地改造生物的遗传性状遗传性状。原原 理理：操作水平操作水平：结结 果果：目的基因目的基因供体细胞供体细胞受体细胞受体细胞基因重组基因重组DNADNA分子水平分子水平定向地改造生物的遗传性状，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。获得新性状获得新性状二、基因操作的工具二、基因操作的工具1.1.基因的基因的“剪刀剪刀”限制性核酸内切酶（限制酶）限制性核酸内切酶（限制酶）一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割列，并在特定的切点上切割DNADNA
3、分子。分子。专一性专一性如如:EcoRI限制酶限制酶被同一种限制酶切断的几个被同一种限制酶切断的几个DNADNA是否是否具有相同的黏性末端？具有相同的黏性末端？思考思考:GAATTCCGTAGAATTCGGATT 尝试写出下列序列受尝试写出下列序列受EcoRI限制酶作用后的黏性末端限制酶作用后的黏性末端CTTCATGAATTCCCTAA GAAGTACTTAAGGGATT CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 、基因的针线、基因的针线DNADNA连接酶连接酶连接酶的作用是
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。基因的针线：基因的针线：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用同种限制酶切割用同种限制酶切割3 3、基因的运输工具、基因的运输工具运载体运载体 常用的运载体：常用的运载体： 质粒、噬菌体和质粒、噬菌体和动植物病毒等动植物病毒等标记基标记基因，便因
5、，便于进行于进行检测。检测。 质粒存在于质粒存在于许多细菌和酵母许多细菌和酵母菌等生物中菌等生物中, ,是细是细胞染色体外能够胞染色体外能够自主复制的很小自主复制的很小的环状的环状DNADNA分子。分子。 1 1、通过本节课的学习、通过本节课的学习, ,你认识你认识什么叫基因工程了吗什么叫基因工程了吗? ? 2 2、基因工程的原理你了解了么、基因工程的原理你了解了么? ?基因重组基因重组要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是是( )( ) 限制酶连接酶解旋酶还原酶限制酶连接酶解旋酶还原酶 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
6、（ ）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 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因转鱼抗寒基因的番茄的番茄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生物
7、组织中提取是从生物组织中提取的。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。若将生物合成相应药物成分的基工业化生产。若将生物合成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，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。不但能解决产量问题，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，100100KgKg胰腺只能提取胰腺只能提取4-54-5g g的胰岛素，其产量之低和价的
8、胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。格之高可想而知。将合成的胰岛将合成的胰岛素基因导入大肠杆素基因导入大肠杆菌，每菌，每20002000L L培养液培养液就能产生就能产生100100g g胰岛胰岛素！使其价格降低素！使其价格降低了了30%-50%!30%-50%!3 3、环境保护、环境保护 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，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
9、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。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。一、基因工程与作物育种普通棉普通棉苏云金杆菌苏云金杆菌：含含抗虫基因抗虫基因，能表达毒性很强的，能表达毒性很强的蛋白质晶体蛋白质晶体-伴胞晶体伴胞晶体，能使棉铃虫等鳞翅目害，能使棉铃虫等鳞翅目害虫瘫痪致死。虫瘫痪致死。抗虫棉抗虫棉苏云金杆菌苏云金杆菌BtB
10、t基因基因普通棉普通棉转基因抗虫棉转基因抗虫棉普通棉的受精卵普通棉的受精卵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抗寒基因转抗寒基因的番茄的番茄A：紫外光照射下的转：紫外光照射下的转绿色荧光蛋白的绿色荧光蛋白的 Eustoma (Lisianthus) 花。花。B：转没有绿色荧光：转没有绿色荧光蛋白的空质粒的花，蛋白的空质粒的花，含大量维生素的转基因玉米抗癌抗衰老的紫色西红柿转入维生素转入维生素A A合成酶基因的大米合成酶基因的大米转基因矮牵牛转基因蓝玫瑰转入荧光酶的转基因烟草苗人治疗性抗体转基因奶牛含有人凝血因子的转基因羊乳腺生物反应器生产抗凝血酶蛋白生长快、肉质好的转基因生长快、
11、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) )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
12、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，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。将合成的胰岛将合成的胰岛素基因导入大肠杆素基因导入大肠杆菌，每菌，每2000L2000L培养液培养液就能产生就能产生100g100g胰岛胰岛素！使其价格降低素！使其价格降低了了30%-50%!30%-50%!提供质提供质粒细菌粒细菌供体供体细胞细胞 重组重组DNADNA（重组质粒
13、重组质粒）重组质粒重组质粒受体受体细胞细胞导入导入增殖增殖目的基因表达目的基因表达的产物的产物 重组DNA（重组质粒）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3 3、环境保护、环境保护: :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。类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解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。 安全吗? ?12基因工程的操作工具基因工程的操作工具1.1.基因的剪刀基因的剪刀 限制性内切酶限制性内切酶2.2.基因的针线基因的针线 连接酶连接酶 3.3.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1.1.目的基因的目的基因的提取提取2.2.目的基因与运载体目的基因与运载体结合结合3.3.目的基因目的基因导入导入受体细胞受体细胞4.4.目的基因的目的基因的检测检测与与表达表达基因工程的原理基因工程的原理3基因工程的应用基因工程的应用