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1、第六章 第二节基因工程及其应用第1页，共44页，编辑于2022年，星期三能能发发光光的的水水母母不不能能发发光光的的热热带带斑斑马马鱼鱼 能否能否让热带能否能否让热带鱼也能发光鱼也能发光?设想第2页，共44页，编辑于2022年，星期三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，共44页，编辑于2022年，星期三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第4页，共44页，编辑于2022年，星期三从大肠杆菌说起从大肠杆菌说起胰岛素胰岛素 每每100kg 猪或牛的胰腺中提取猪或牛的胰腺中提取 45g胰岛
2、素胰岛素 1979年，利用大肠杆菌的年，利用大肠杆菌的DNA分子重组，分子重组，2000L大肠杆菌的培养液中提取大肠杆菌的培养液中提取100g 胰岛素，胰岛素，相当于相当于2吨吨猪胰腺中提取的量猪胰腺中提取的量 第5页，共44页，编辑于2022年，星期三问题探讨问题探讨1、为什么要把人的基因、为什么要把人的基因“嫁嫁接接”到细菌上？到细菌上？2、怎样把人胰岛素基因、怎样把人胰岛素基因“嫁嫁接接”到大肠杆菌中去？到大肠杆菌中去？3、把人胰岛素基因、把人胰岛素基因“嫁接嫁接”到大肠杆菌中去后与普通细菌到大肠杆菌中去后与普通细菌有什么不同？有什么不同？基因工程基因工程大肠杆菌可以产生人类的胰岛素大肠
3、杆菌可以产生人类的胰岛素胰岛素提取困难，试着用其他胰岛素提取困难，试着用其他科学方法去生产科学方法去生产第6页，共44页，编辑于2022年，星期三一、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，把一种生物的个通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的个别别基因基因复制出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞复制出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，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
4、的遗传性状，获得人定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。类所需要的品种。第7页，共44页，编辑于2022年，星期三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：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，即：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割并且能在特定的切点上切割DNA分子。分子。例：大肠杆菌例：大肠杆菌(EcoEcoRI)RI)的一种限制酶能识别的一种限制酶能识别GAATTCGAATTC序列，并在序列，并在G G和和A A之间切开。之间切开。第8页，共44页
5、，编辑于2022年，星期三限制限制酶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是否具有相同的是否具有相同的黏性末端？黏性末端？是的。因为酶具有专一性。是的。因为酶具有专一性。第9页，共44页，编辑于2022年，星期三基因的针线基因的针线DNA连接酶连接酶磷酸二酯键磷酸二酯键作用：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之作用：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成为一个完整的DNADNA分子。分子。第10页，共44页，编辑于2022年，星期三使用使用DNA连接酶制作重组连接酶制作重组DNA分子分子甲片段甲片段CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACT
6、TAA GGGATT 乙片段乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG 重组重组DNA分子分子GGCATCTTAAAATTCCGTAG 第11页，共44页，编辑于2022年，星期三基因的运载工具基因的运载工具运载体：运载体：质粒、噬菌体或动植物病毒质粒、噬菌体或动植物病毒质粒质粒是存在于是存在于细菌细菌细胞细胞质中独立于染色体而自质中独立于染色体而自主复制的环状双链主复制的环状双链DNA分子。分子。第12页，共44页，编辑于2022年，星期三运载体的特点：运载体的特点：1)1)、能够在宿主细胞中、能够在宿主细胞中复制复制并稳定并稳定保存保存2)2)、具有、具有多个限制酶切点多个限制酶切点，
7、以便与外源基因连接，以便与外源基因连接3)3)、具有、具有标记基因标记基因，便于进行筛选，便于进行筛选第13页，共44页，编辑于2022年，星期三第14页，共44页，编辑于2022年，星期三 目的基因是人们所目的基因是人们所需要转移需要转移或或改造改造的基因。的基因。如如:苏云金芽孢杆菌的苏云金芽孢杆菌的抗虫基因抗虫基因，还有植物的，还有植物的抗病抗病（抗病毒、抗细菌）基因（抗病毒、抗细菌）基因、种子、种子贮藏蛋白的基因贮藏蛋白的基因，以及人的以及人的胰岛素胰岛素基因、基因、干扰素干扰素基因基因等。等。提取方法提取方法直接分离：鸟枪法直接分离：鸟枪法人工合成人工合成2 2、基因操作的基本步骤、
8、基因操作的基本步骤1 1）提取目的基因）提取目的基因第15页，共44页，编辑于2022年，星期三目的基因与运载体的结合过程，实际上目的基因与运载体的结合过程，实际上是不同来源的是不同来源的基因重组基因重组的过程的过程。注意：注意：要用同一种限制酶切取目的基因和要用同一种限制酶切取目的基因和运载体，并用运载体，并用DNA连接酶连接。连接酶连接。2 2）目的基因与运载体结合）目的基因与运载体结合第16页，共44页，编辑于2022年，星期三方法：显微注射法方法：显微注射法 用口径为用口径为1m的的DNA注射注射器，将大量的目的基因片段器，将大量的目的基因片段注入到受体细胞内。注入到受体细胞内。3 3
9、）将目的基因导入受体细胞）将目的基因导入受体细胞第17页，共44页，编辑于2022年，星期三受体细胞必须表现受体细胞必须表现我们所需要的性状我们所需要的性状，才能说明目的基因，才能说明目的基因完完成了表达成了表达。4 4）目的基因的检测和表达）目的基因的检测和表达第18页，共44页，编辑于2022年，星期三细菌和人是差异非常大的两种生物细菌和人是差异非常大的两种生物,通过基因通过基因重组后重组后,细菌能够合成人体的胰岛素，这说明细菌能够合成人体的胰岛素，这说明了什么？了什么？生物界的统一性生物界的统一性所有生物共用一套遗传密码所有生物共用一套遗传密码思考与讨论思考与讨论第19页，共44页，编辑
10、于2022年，星期三二、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、抗运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。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(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第20页，共44页，编辑于2022年，星期三 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、抗除草抗虫、抗病
11、毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等抗等抗性基因转移到作物体内，将从根本性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。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，降低了生产的减少农药的用量，降低了生产的成本，减少了农药对环境的污染。成本，减少了农药对环境的污染。第21页，共44页，编辑于2022年，星期三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第22页，共44页
12、，编辑于2022年，星期三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第23页，共44页，编辑于2022年，星期三A：紫外光照射下的转绿：紫外光照射下的转绿色荧光蛋白的色荧光蛋白的 Eustoma(Lisianthus)花。花。B：转没有绿色荧光蛋白：转没有绿色荧光蛋白的空质粒的花，的空质粒的花，第24页，共44页，编辑于2022年，星期三2 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 用基因工程的方法用基因工程的方法生产胰岛素、干扰素、生产胰岛素、干扰素
13、、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、降低提高生产产量、降低生产成本。生产成本。第25页，共44页，编辑于2022年，星期三胰岛素从猪、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，其产量之低和的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。价格之高可想而知。将合成的胰岛素基将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每因导入大肠杆菌，每2000L2000L培养液就能产生培养液就能产生100g100g胰岛素！使其价胰岛素！使其价格降低
14、了格降低了30%-50%!30%-50%!第26页，共44页，编辑于2022年，星期三从人血中提取干扰素，从人血中提取干扰素，300L300L血才提取血才提取1mg1mg！通过基因工程的方式通过基因工程的方式创造了能合成人干扰素的创造了能合成人干扰素的大肠杆菌，每大肠杆菌，每1Kg1Kg的培养的培养液可提取液可提取204mg204mg干扰素干扰素人造血液及其生产人造血液及其生产第27页，共44页，编辑于2022年，星期三产品名称菌株或细胞应用人胰岛素大肠杆菌人生长激素大肠杆菌表皮生长因子大肠杆菌白细胞介素-2大肠杆菌a干扰素酵母菌乙型肝炎疫苗酵母菌溶血栓剂哺乳动物 细胞治疗糖尿病治疗糖尿病治疗
15、生长缺陷症治疗生长缺陷症治疗烫伤、胃溃疡治疗烫伤、胃溃疡治疗某些癌症治疗某些癌症治疗癌症或病毒感染治疗癌症或病毒感染预防病毒性肝炎预防病毒性肝炎治疗心血管病治疗心血管病（心脏病）（心脏病）第28页，共44页，编辑于2022年，星期三3 3、基因工程与环境保护、基因工程与环境保护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环境探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。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第29页，共44页，编辑于2022年，星期三利用基因工程培育的利用基因工程培育的“指示生物指示
16、生物”能十分灵敏能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量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。死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。第30页，共44页，编辑于2022年，星期三基因工程做成的基因工程做成的“超级细菌超级细菌”能吞食和分解能吞食和分解多种污染环境的物质。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
17、金属，分解DDTDDT等毒害物质等毒害物质。第31页，共44页，编辑于2022年，星期三 2006 2006年年3 3月月1414日日绿色和平组织发布消息绿色和平组织发布消息,称亨氏称亨氏营养米粉含有转营养米粉含有转BtBt基因抗虫水稻成分。基因抗虫水稻成分。那么转基因食品到那么转基因食品到底安全吗？什么样的底安全吗？什么样的转基因食品才能上市转基因食品才能上市？如何面对市场上的？如何面对市场上的转基因食品呢？转基因食品呢？第32页，共44页，编辑于2022年，星期三三、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
18、据第33页，共44页，编辑于2022年，星期三 安全观点：安全观点：1 1、转基因食品与非转基因食品的构成一样；、转基因食品与非转基因食品的构成一样；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，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。第34页，共44页，编辑于2022年，星期三 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
19、损害农作物的生物多样性；4 4、认为创造新物种，可能干扰生态系统的稳、认为创造新物种，可能干扰生态系统的稳定性；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。第35页，共44页，编辑于2022年，星期三最新款的摩托车最新款的摩托车你想过吗?第36页，共44页，编辑于2022年，星期三谁能告诉我这是？谁能告诉我这是？第37页，共44页，编辑于2022年，星期三谁能告诉我这是？谁能告诉我这是？第38页，共44页，编辑于2022年，星期三谁能告诉我这是？谁能告诉我这是？第39页，共44页，编辑于2022年，星期三你知道什么是真正的硕果累累吗?第40页，共44页，编辑于2022年
20、，星期三1 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、抗病毒基因导入土豆细胞中、
21、抗病毒基因导入土豆细胞中BC第41页，共44页，编辑于2022年，星期三3、要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是、要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是限制酶限制酶 连接酶连接酶 解旋酶解旋酶 还原酶还原酶、4、实实施施基基因因工工程程的的第第一一步步的的一一种种方方法法是是把把所所需需的的基基因因从从供供体体细细胞胞内内分分离离出出来来，这这要要利利用用限限制制性性内内切切酶酶。一一种种限限制制性性内内切切酶酶能能识识别别分分子子的的顺顺序序，切切点在和之间，这是利用了酶的点在和之间，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
22、易受外界影响AB第42页，共44页，编辑于2022年，星期三6 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第43页，共44页，编辑于2022年，星期三7 7、采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法、采用基
23、因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法正确的是（正确的是（）将毒素蛋白注射到棉受精卵中将毒素蛋白注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白的序列，注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的序列，注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的序列，与质粒重组，导入细菌，用将编码毒素蛋白的序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，在进行组织培养该细菌感染棉的体细胞，在进行组织培养将编码毒素蛋白的序列，与细菌质粒重组，注射到棉将编码毒素蛋白的序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵中的子房并进入受精卵中 8 8、在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的、在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的A.A.人工合成目的基因人工合成目的基因 B.B.目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合C.C.将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞 D.D.目的基因的检测和表达目的基因的检测和表达第44页，共44页，编辑于2022年，星期三