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1、第二节第二节 基因工程及其应用基因工程及其应用能能发发光光的的水水母母不能发光的热带斑马鱼不能发光的热带斑马鱼 能否能否让热能否能否让热带鱼也能发光带鱼也能发光?设想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抗抗虫虫害害的的玉玉米米抗虫棉抗虫棉能产能产生人生人胰岛胰岛素的素的大肠大肠杆菌杆菌一、基因工程原理一、基因工程原理基因拼接技术或基因拼接技术或DNADNA重组技术。重组技术。 通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的个别个别基因基因复制出来，加以修饰改造，然后放到另一种复制出来，加以修饰改造，然
2、后放到另一种生物的细胞里，生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。定向地改造生物的遗传性状。 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地改造生物的遗传性状，获定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。得人类所需要的品种。基因的剪刀基因的剪刀限制性内切酶（简称限制酶）限制性内切酶（简称限制酶）1 1、基因操作的工具、基因操作的工具 特点：特点：专一性专一性。 即即一种一种限制酶限制酶只能识别一种只能识别一种特定的特定的核苷酸序核苷酸序列列，并且能在，并且能在特定的切点特定的切点上切割上切割DNA分子。分子。限制酶限制酶基因的针线基因的
3、针线DNA连接酶连接酶 DNA连接酶连接酶可把黏性末端可把黏性末端之间的缝隙之间的缝隙“缝合缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的一个重组的DNA分子就形成了。分子就形成了。磷酸二酯键磷酸二酯键基因的运载工具基因的运载工具运载体：运载体：常用的运载体主要有两类：常用的运载体主要有两类： 1）细菌细胞质的）细菌细胞质的质粒（环状质粒（环状DNA分子）分子） 2）噬菌体噬菌体或某些或某些动植物病毒动植物病毒基因的剪刀基因的剪刀限制性内切酶（简称限制酶）限制性内切酶（简称限制酶）1 1、基因操作的工具、基因操作的工具基因的针线基因的针线D
4、NA连接酶连接酶基因的运载工具基因的运载工具运载体：运载体：2 2、基因操作的基本步骤、基因操作的基本步骤1）提取提取目的基因目的基因2）目的基因）目的基因与运载体结合与运载体结合3）将目的基因）将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和和表达表达二、基因工程的应用二、基因工程的应用运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。有特殊用途的动、植物。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
5、( (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) )1 1、基因工程与作物育种、基因工程与作物育种 培育抗逆性品种培育抗逆性品种将细菌的将细菌的抗虫、抗病毒、抗抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温高温等抗性基因转移到作物体等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。性。如转基因抗虫棉。抗虫基因作物的意义：抗虫基因作物的意义： 减少农药的用量，降低了生产减少农药的用量，降低了生产的成本，减少了农药对环境的污染。的成本，减少了农药对环境的污染。转黄瓜抗青枯病基因
6、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转基因龙胆花色奇异转基因龙胆花色奇异转基因蓝猪耳改变花色转基因蓝猪耳改变花色转基因牵牛花改变了花色转基因牵牛花改变了花色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，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用基因工程的方法
7、用基因工程的方法生产胰岛素、干扰素、生产胰岛素、干扰素、白细胞介素、凝血因子、白细胞介素、凝血因子、以及预防乙肝、霍乱、以及预防乙肝、霍乱、伤寒、疟疾等的疫苗。伤寒、疟疾等的疫苗。 提高生产产量、降提高生产产量、降低生产成本。低生产成本。胰岛素是治疗糖尿病的特效胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，等动物的胰腺中提取，100Kg100Kg胰腺胰腺只能提取只能提取4-5g4-5g的胰岛素，其产量的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。之低和价格之高可想而知。将合成的胰岛素基因将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每导入大肠杆菌，每2000L
8、2000L培养液就能产生培养液就能产生100g100g胰岛胰岛素！大规模工业化生产不素！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其的药品产量问题，还使其价格降低了价格降低了30%-50%!30%-50%!干扰素治疗病毒感染简直干扰素治疗病毒感染简直是是“万能灵药万能灵药”！过去从人血！过去从人血中提取，中提取，300L300L血才提取血才提取1mg1mg！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、乙肝疫苗等通过介素、乙肝疫苗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
9、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 3、基因工程与环境保护、基因工程与环境保护 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
10、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。 2006 2006年年3 3月月1414日日绿色和平组织发布消绿色和平组织发布消息息, ,称亨氏营养米粉含有转
11、称亨氏营养米粉含有转BtBt基因抗虫水基因抗虫水稻成分。稻成分。 那么转基因食那么转基因食品到底安全吗？什品到底安全吗？什么样的转基因食品么样的转基因食品才能上市？如何面才能上市？如何面对市场上的转基因对市场上的转基因食品呢？食品呢？三、转基因生物与转基因食品的安全性三、转基因生物与转基因食品的安全性两种观点两种观点不安全：证据不安全：证据 安全：证据安全：证据 安全观点：安全观点： 1 1、转基因食品与非转基因食品的构、转基因食品与非转基因食品的构成是一样的；成是一样的； 2 2、减少农药使用、减少环境污染；、减少农药使用、减少环境污染； 3 3、节省生产成本，降低粮食售价；、节省生产成本，
12、降低粮食售价； 4 4、增加食品营养、提高食品产量等。、增加食品营养、提高食品产量等。 不安全观点：不安全观点： 1 1、可能产生抗除草剂的超级杂草；、可能产生抗除草剂的超级杂草； 2 2、可能使疾病的散播跨越物种障碍；、可能使疾病的散播跨越物种障碍； 3 3、可能损害农作物的生物多样性；、可能损害农作物的生物多样性； 4 4、认为创造新物种，可能干扰生态系、认为创造新物种，可能干扰生态系统的稳定性；统的稳定性； 5 5、可能产生新毒素和新过敏源。、可能产生新毒素和新过敏源。最新款的摩托最新款的摩托车车谁能告诉我这是？谁能告诉我这是？谁能告诉我这是？谁能告诉我这是？谁能告诉我这是？谁能告诉我这
13、是？谁能告诉我这是？谁能告诉我这是？1 1、要将目的基因与运载体连接起来，在操作中应选用、要将目的基因与运载体连接起来，在操作中应选用A A、只需、只需DNADNA连接酶连接酶B B、同一种限制酶和、同一种限制酶和DNADNA连接酶连接酶C C、只需限制酶、只需限制酶D D、不同的限制酶和、不同的限制酶和DNADNA连接酶连接酶课堂练习课堂练习2 2、下列各项中，说明目的基因完成了表达的是、下列各项中，说明目的基因完成了表达的是A A、棉珠中含有杀虫蛋白基因、棉珠中含有杀虫蛋白基因B B、大肠杆菌中具有胰岛素基因、大肠杆菌中具有胰岛素基因C C、酵母菌中产生了干扰素、酵母菌中产生了干扰素D D
14、、抗病毒基因导入土豆细胞中、抗病毒基因导入土豆细胞中BC3、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限制酶 连接酶连接酶 解旋酶解旋酶 还原酶还原酶、 、 、 、4、实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基、实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限制性内切酶能识别分子的一种限制性内切酶能识别分子的顺序，切点在和之间，这是利用了酶的顺序，切点在和之间，这是利用了酶的、高效性、专一性、高效性、专一性、多样性、催化活性易受外界影响、多样性、催化活性易受外界影响AB6 6、不属于基因工程方法生产的药物是、不属于基因工程方法生产的药物是A A、干扰素、干扰素 B B、白细胞介素、白细胞介素C C、青霉素、青霉素 D D、乙肝疫苗、乙肝疫苗 5 5、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、 、 、 CC