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1、基因工程及其应用必修用课件第1页，此课件共34页哦能发光的水母能发光的水母能否能否让热带能否能否让热带鱼也能发光鱼也能发光?设想不能发光的热带斑马鱼不能发光的热带斑马鱼第2页，此课件共34页哦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第3页，此课件共34页哦第4页，此课件共34页哦能产生人胰岛素的大肠杆菌第5页，此课件共34页哦一、基因工程一、基因工程(gene engineering)(gene engineering)又叫做又叫做基因拼接技术基因拼接技术或或DNADNA重组技术重组技术。通俗的说，。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的
2、某种基因提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，然后放到另一种生物的取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，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。原理原理操作环境操作环境操作水平操作水平结果结果基因重组基因重组生物体外生物体外DNA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。第6页，此课件共34页哦1、基因的基因的“剪刀剪刀”限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶 专一性：专一性：识别识别特定核苷酸特定核苷酸序列序列，在，在特定的切点特定的切点切切DNA，具具特异性特异性。并裂
3、解。并裂解磷酸二酯磷酸二酯键键，产生两个产生两个黏性末端黏性末端。二、基因操作的工具二、基因操作的工具第7页，此课件共34页哦黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端例：大肠杆菌的一种限制酶例：大肠杆菌的一种限制酶(EcoR)能识别能识别 GAATTC序列，并在序列，并在G和和A之间切开。之间切开。EcoR第8页，此课件共34页哦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是否具是否具有相同的黏性末端？有相同的黏性末端？思考思考:第9页，此课件共34页哦2、基因的、基因的“针线针线”DNA连接酶连接酶连接酶的作用：连接酶的作用：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之将互补配对的两个黏性
4、末端连接起来，使之成为一个完整的成为一个完整的DNA分子。分子。连接的部位：连接的部位：生成磷酸二酯键生成磷酸二酯键DNA连接酶的作用过程：连接酶的作用过程：第10页，此课件共34页哦基因的针线：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第11页，此课件共34页哦3、基因的运输工具、基因的运输工具运载体运载体 常常用用的的运运载载体体：质质粒粒、噬噬菌
5、菌体体和和动动植物病毒等植物病毒等标记基因，标记基因，便于进行便于进行检测。检测。质粒存在于许质粒存在于许多细菌和酵母菌等多细菌和酵母菌等生物中生物中,是细胞染是细胞染色体外能够自主复色体外能够自主复制的很小的环状制的很小的环状DNADNA分子分子.第12页，此课件共34页哦作为运载体必须具备哪些条件？1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。2）具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。3）具有某些标记基因，便于进行筛选。如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。第13页，此课件共34页哦三、基因工程的操作步骤三、基因工程的操作步骤第14页，此课件共34页哦从细胞中分离从细胞中分离出出DNA从大
6、肠杆菌中提从大肠杆菌中提取质粒取质粒限制限制 酶酶提取目的基因提取目的基因限制酶限制酶目的基因与运载目的基因与运载体结合体结合DNA连连 接酶接酶目的基因导入目的基因导入受体细胞受体细胞目的基因的表目的基因的表达与检测达与检测基因工程操作的基本步骤基因工程操作的基本步骤第15页，此课件共34页哦 转基因抗虫棉花转基因抗虫棉花转入苏云金杆菌转入苏云金杆菌的一个抗虫基因，的一个抗虫基因，是中国目前最主要是中国目前最主要的转基因作物的转基因作物 1、基因工程与作物育种第16页，此课件共34页哦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
7、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第17页，此课件共34页哦运用基因工程技术，不但可以培养优质、高运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培产、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。养出具有特殊用途的动、植物。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)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)第18页，此课件共34页哦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导入人基因具特殊用途的猪和小
8、鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠超级超级动物动物特殊特殊动物动物第19页，此课件共34页哦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 基因工程药品的生产基因工程药品的生产许多药品的生产是从许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。价格往往十分昂贵。微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。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因导入微生物细胞内，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，不但能解决产量问题，还能让它们产生
9、相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。大大降低生产成本。2、基因工程在医学上的应用第20页，此课件共34页哦胰岛素从猪、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2000L2000L培养液就能产生培养液就能产生100g100g胰岛素！使其价格胰岛素！使其价格降低了降低了30%-50%!30%-50%!第21页，此课件共34页哦通过基因工程的方式创通过基因工程的
10、方式创造了能合成人干扰素的大肠造了能合成人干扰素的大肠杆菌，每杆菌，每1Kg1Kg的培养液可提的培养液可提取取20204 4mgmg干扰素。干扰素。干扰素治疗病毒感染简直是干扰素治疗病毒感染简直是“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”程度自不程度自不用多说。用多说。第22页，此课件共34页哦 基因诊断与基因治疗基因诊断与基因治疗诊断诊断：用放射性同位：用放射性同位素等标记的素等标记的“DNADNA探针探针”检测肝炎病毒等病毒检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷，不但感染及遗传缺陷，不但准确而且迅速。准确而且迅速。
11、我国研究人员正在制备用于基因我国研究人员正在制备用于基因治疗的基因工程细胞治疗的基因工程细胞治疗治疗：把健康的外：把健康的外源基因导入有基因缺源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。疗疾病的目的。第23页，此课件共34页哦环境监测：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测探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。环境中的病毒、细菌等污染。1t 1t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3、基因工程与环境保护第24页，此课件共34页哦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
12、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。第25页，此课件共34页哦环境污染治理：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”能吞食和分解多能吞食和分解多种污染环境的物质。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，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用基因工程培育成功的“超级细菌超级细菌”却能分解却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化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，分解汞
13、、镉等重金属，分解DDTDDT等毒害物质。等毒害物质。第26页，此课件共34页哦 阅读课本阅读课本讨论：转基因食品安全吗？讨论：转基因食品安全吗？五、转基因生物和转基因食品的安全性第27页，此课件共34页哦转基因植物的安全性争基因植物的安全性争论支持派认为：如果转基因农业生物技术得不支持派认为：如果转基因农业生物技术得不到社会支持，这一研究将被扼杀，并且强调，到社会支持，这一研究将被扼杀，并且强调，迄今为止并没有发现转基因食品危害人体健迄今为止并没有发现转基因食品危害人体健康和环境的确切证据。康和环境的确切证据。第28页，此课件共34页哦美国人食用美国人食用转基因食品已基因食品已多年，多年，超
14、超级市市场上上有有4000多种商品是含多种商品是含有有转基基因因植植物成分的物成分的，还没有事例没有事例证明人吃了以后明人吃了以后会得病，甚至会引会得病，甚至会引起起死亡。死亡。加拿大、澳大利加拿大、澳大利亚也是也是转基因食品的生基因食品的生产大国，均大国，均有几有几千万人在千万人在吃吃，到，到现在在为止止也没也没有有个案例个案例说明它明它有有问题。第29页，此课件共34页哦反对派的观点反对派的观点一英国科学家声称，转基因马铃薯会减一英国科学家声称，转基因马铃薯会减弱老鼠免疫系统功能；弱老鼠免疫系统功能；美国康乃尔大学也发现，转基因玉米会危害美国康乃尔大学也发现，转基因玉米会危害蝴蝶幼虫及其相
15、关生态环境。蝴蝶幼虫及其相关生态环境。第30页，此课件共34页哦环保团体认为这种违反自然的转基因作环保团体认为这种违反自然的转基因作物及产品，未经长期安全测试，长期食物及产品，未经长期安全测试，长期食用可能对人类及生态环境造成负面影响。用可能对人类及生态环境造成负面影响。尤其是注重环境和生态保护的欧盟国家，尤其是注重环境和生态保护的欧盟国家，对转基因作物更加排斥，因而抵制美国对转基因作物更加排斥，因而抵制美国GMO产品的进口。产品的进口。第31页，此课件共34页哦“转基因食品，要不要贴标签转基因食品，要不要贴标签?”若转基因产品与目前市售的产品具有实质等若转基因产品与目前市售的产品具有实质等同
16、性，则不需再加特殊的标签；同性，则不需再加特殊的标签；若转基因产品中含有对一部分人群有过敏性若转基因产品中含有对一部分人群有过敏性反应的蛋白，则需加标签，以使购买者作出反应的蛋白，则需加标签，以使购买者作出选择。选择。第32页，此课件共34页哦我国我国2001年年6月月6日，国务院公布的日，国务院公布的农业转基农业转基因生物安全管理条例因生物安全管理条例规定，不得销售未标规定，不得销售未标识的农业转基因生物，其标识应注明产品中识的农业转基因生物，其标识应注明产品中含有转基因成分的主要原料名称；有特殊销含有转基因成分的主要原料名称；有特殊销售范围的还应注明并在指定范围内销售。售范围的还应注明并在
17、指定范围内销售。第33页，此课件共34页哦几种常见育种方法的比较几种常见育种方法的比较育种育种方法方法杂交杂交育种育种单倍体单倍体育种育种多倍体多倍体育种育种诱变诱变育种育种基因工基因工程育种程育种基本基本原理原理方法方法优点优点缺点缺点实例实例作业：作业：杂交杂交自交自交选优选优基因重组基因重组不同个体的优良性不同个体的优良性状可集中到同一个状可集中到同一个个体上个体上育种时间长，需育种时间长，需及时发现优良性及时发现优良性状状杂交水稻杂交水稻中国荷斯坦牛中国荷斯坦牛花药离体培养、花药离体培养、秋水仙素诱导秋水仙素诱导加倍加倍染色体变异染色体变异明显缩短育种年明显缩短育种年限，后代一般都限，
18、后代一般都为纯种为纯种技术复杂，技术复杂，成本高成本高普通小麦花药普通小麦花药离体培养离体培养秋水仙素处理秋水仙素处理萌发的种子、萌发的种子、幼苗幼苗染色体变异染色体变异植物茎杆粗壮，植物茎杆粗壮，果实、种子大，果实、种子大，营养高营养高发育延迟，结发育延迟，结实率低实率低无籽西瓜无籽西瓜物理或化学方法物理或化学方法处理动植物处理动植物、微生物、微生物基因突变基因突变提高变异频率，大幅度提高变异频率，大幅度改良某些性状，加速育改良某些性状，加速育种进程种进程有利变异少，需要有利变异少，需要处理大量实验材料，处理大量实验材料，具有不确定性具有不确定性青霉菌高产菌株青霉菌高产菌株的培育的培育黑农五号大豆黑农五号大豆基因重组基因重组将一种生物特定基因将一种生物特定基因转移到另一种生物体转移到另一种生物体内内染色体变异染色体变异定向定向地地改造生物的改造生物的遗传性状遗传性状可能引起生态可能引起生态危机，技术难危机，技术难度大度大转基因抗转基因抗虫棉虫棉第34页，此课件共34页哦