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1、19821982年第一例转基因动物问世年第一例转基因动物问世。科学家将大鼠的生科学家将大鼠的生长激素基因导入小鼠体内，使小鼠体重为正常个体长激素基因导入小鼠体内，使小鼠体重为正常个体的二倍，被称为的二倍，被称为 超级小鼠超级小鼠。豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮资料一：目前，资料一：目前，全球的氮肥生全球的氮肥生产耗费世界总产耗费世界总电力的电力的3%-4%，且农作物只，且农作物只能吸收氮肥的能吸收氮肥的1/10,造成了大造成了大面积土壤和水面积土壤和水质的污染。质的污染。资料分析引入资料分析引入蜘蛛能够吐出蛛丝蜘蛛能够吐出蛛丝资料二：蛛丝是自资料二：蛛丝是自然
2、界最奇特的物质然界最奇特的物质之一，它具有极强之一，它具有极强的韧度，其韧度是的韧度，其韧度是同样直径钢材的好同样直径钢材的好几倍。但与家蚕不几倍。但与家蚕不同，蜘蛛不能家养，同，蜘蛛不能家养，因为它们会互相吞因为它们会互相吞食，所以不可能建食，所以不可能建立人工饲养蜘蛛的立人工饲养蜘蛛的农场。农场。30多年来，多年来，科学家们一直试图科学家们一直试图找到利用其他生物找到利用其他生物体来制造蛛丝的办体来制造蛛丝的办法。法。资料三资料三 以往，治疗糖尿以往，治疗糖尿病的胰岛素是从动病的胰岛素是从动物胰腺中提取的，物胰腺中提取的，从从100千克猪、牛千克猪、牛等动物的胰腺只能等动物的胰腺只能提取提
3、取34克胰岛素，克胰岛素，治疗一个患者需宰治疗一个患者需宰杀杀4050头牛，这头牛，这种药物的造价就可种药物的造价就可想而知了。想而知了。微生物可以有分泌产物，微生物可以有分泌产物，且微生物繁殖速率快且微生物繁殖速率快设想设想一一能否让禾本科的植物也能够固定空气中能否让禾本科的植物也能够固定空气中能否让禾本科的植物也能够固定空气中能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？的氮？的氮？的氮？能否让细菌能否让细菌能否让细菌能否让细菌“吐出吐出吐出吐出”蛛丝？蛛丝？蛛丝？蛛丝？设想设想二二能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰能否让微生物
4、产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？素等珍贵的药物？素等珍贵的药物？素等珍贵的药物？设想设想三三经过多年的努力，科学家于经过多年的努力，科学家于2020世纪世纪7070年年代创立了可以代创立了可以定向定向改造生物的新技术改造生物的新技术基因工程基因工程。基因工程及基因工程及其应用其应用第第2 2节节基因工程：基因工程：即即 。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，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，生物的细胞里，地改造生物的地改造生物的 。2 2、原理、原理：1、操作水平、操作
5、水平：基因重组基因重组DNADNA分子水平分子水平基因拼接技术或基因拼接技术或DNADNA重组技术重组技术定向定向遗传性状遗传性状3 3、基因工程育种与杂交育种、诱变育种相比，主、基因工程育种与杂交育种、诱变育种相比，主要优点是什么？要优点是什么？目的性强、育种周期短、克服远源杂交不亲和的障碍目的性强、育种周期短、克服远源杂交不亲和的障碍一、基因工程一、基因工程“嫁接嫁接”了人胰岛素基因的大肠杆菌了人胰岛素基因的大肠杆菌培育培育“合成人胰岛素合成人胰岛素”大肠杆菌的简要过程：大肠杆菌的简要过程：要实现上述操作要要实现上述操作要要实现上述操作要要实现上述操作要经哪些工具和操作经哪些工具和操作经哪
6、些工具和操作经哪些工具和操作步骤？步骤？步骤？步骤？普通大肠杆菌普通大肠杆菌(不能分泌胰岛素不能分泌胰岛素)人体组织细胞人体组织细胞提取提取提取提取胰岛素基因胰岛素基因与运载体结合与运载体结合与运载体结合与运载体结合导入导入导入导入大肠杆菌大肠杆菌(含含胰岛素基因胰岛素基因)转基因大肠杆菌转基因大肠杆菌分泌胰岛素分泌胰岛素（二）（二）基因操作的工具基因操作的工具基因的基因的“剪刀剪刀”限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶基因的基因的“针线针线”DNADNA连接酶连接酶基因的运输工具基因的运输工具运载体运载体1、基因工程的、基因工程的限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶(限制酶限制酶)主要存在于微生物主
7、要存在于微生物一种限切酶一种限切酶只能识别只能识别一种特定的核苷一种特定的核苷酸序列酸序列,并在并在特定切点特定切点切割切割DNADNA分子分子已已发现的有发现的有200200多种多种种类种类:来源来源:特点特点:作用于：作用于：磷酸二酯键磷酸二酯键剪刀：剪刀：使氢键断裂的酶？使氢键断裂的酶？CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG EcoRI 剪切目的基因剪切目的基因CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 目的基因目的基因黏性末端黏性末端被
8、同一种限制酶切断的几个被同一种限制酶切断的几个DNADNA是否具有是否具有相同的黏性末端？相同的黏性末端？思考思考:形成的黏性末端不同形成的黏性末端不同不同的限制酶呢？不同的限制酶呢？具有具有2、基因工程的、基因工程的DNADNA连接酶连接酶作用：作用：将互补配对的两个粘性末端将互补配对的两个粘性末端连接起来，使之成为一个完连接起来，使之成为一个完整的整的DNADNA分子分子针线：针线：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 GAAGTACTTAA GGGATT 乙片段乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG GGCATC
9、TTAAAATTCCGTAG DNADNA连接酶的作用位点连接酶的作用位点是：相邻的两个脱氧是：相邻的两个脱氧核苷酸的切口。即生成：核苷酸的切口。即生成：_。磷酸二酯键磷酸二酯键课本课本P54：练习：练习 33、基因的运载体、基因的运载体（2 2）条条 件件能够在宿主细胞中能够在宿主细胞中复制复制并并稳定地稳定地保存保存具有具有多个限制酶切点多个限制酶切点，以便与外源基，以便与外源基因连接因连接具具有标记基因有标记基因，便便于进行筛选于进行筛选（1 1）常用运载体：）常用运载体：质粒、噬菌体和动、植物病毒等质粒、噬菌体和动、植物病毒等 标记基标记基因，便因，便于进行于进行检测。检测。质粒质粒存
10、在于许多细存在于许多细菌和酵母菌等生物菌和酵母菌等生物中中,是能够自主复是能够自主复制的制的很小的环状很小的环状DNADNA分子分子。从细胞中分从细胞中分离出离出DNA从大肠杆菌从大肠杆菌中提取质粒中提取质粒限制限制 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目的基因与运载体结合载体结合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三、基因工程操作的基本步骤三、基因工程操作的基本步骤19931993年，中国农业科学院的科学家成功培育出了抗棉年，中国农业科学院的科学家成功培育出了抗棉铃虫的转基因抗虫棉。他们从苏云金芽孢杆菌中提取铃虫
11、的转基因抗虫棉。他们从苏云金芽孢杆菌中提取出抗虫基因，导入棉花体细胞中，使棉花具有抵抗虫出抗虫基因，导入棉花体细胞中，使棉花具有抵抗虫害的能力。问：害的能力。问：(1)(1)在上述基因工程中目的基因是在上述基因工程中目的基因是_,_,切割目切割目的基因所用的工具是的基因所用的工具是 _._.(2)(2)不同生物间基因移植成功说明生物共用一套不同生物间基因移植成功说明生物共用一套_,_,从进化的角度看，这些生物具有从进化的角度看，这些生物具有_._.(3)3)在在DNADNA分子中分子中“拼接拼接”上某个基因或上某个基因或“切割切割”掉某掉某个基因，并不影响各基因的功能，这说明基因具有个基因，并
12、不影响各基因的功能，这说明基因具有_。(4)4)导入的目的基因成功表达的标志是什么？导入的目的基因成功表达的标志是什么？_._.抗虫基因抗虫基因限制酶限制酶遗传密码遗传密码共同的原始祖先共同的原始祖先相对的独立性相对的独立性棉花体细胞合成了相应的蛋白质，使棉花具有抵抗虫害的能力棉花体细胞合成了相应的蛋白质，使棉花具有抵抗虫害的能力思考题思考题二、基因工程的应用：二、基因工程的应用：1 1、基因工程与作物育种、基因工程与作物育种2 2、基因工程与药物研制：、基因工程与药物研制：三、转基因生物和转基因食品的安全性：三、转基因生物和转基因食品的安全性：抗虫棉抗虫棉抗抗CMVCMV甜椒甜椒抗虫原理？抗
13、虫结果？抗虫原理？抗虫结果？1、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，适于大规模工业微生物生长迅速，容易
14、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，不但能解决生物细胞内，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。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。将合成的胰岛素将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
15、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”能吞食和能吞食和分解多种污染环境的物质。分解多种污染环境的物质。通常一种假单孢通常一种假单孢杆菌只能分解石油中杆菌只能分解石油中的一种烃类用基因的一种烃类用基因工程培育成功的工程培育成功的“超超级细菌级细菌”却能分解石却能分解石油中的多种烃类化合油中的多种烃类化合物。物。科学家还培育出能吞食转化汞、镉等重金属，分科学家还培育出能吞食转化汞、镉等重金属，分解解DDTDDT等毒害物质的细菌。等毒害物质的细菌。3、环境污染治理、环境污染治理 利用基因工程培育的利用基因工程培育的
16、“指示生物指示生物”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死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亡，甚至还可以吸收和转化污染物。转基因食品转基因食品 安全吗安全吗?!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，并且不到社会支持，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强调，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。害人体健康和环境的确切证据。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
17、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物成分的植物成分的，还没有事例没有事例证明人吃了明人吃了以后会得病，甚至会引以后会得病，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基因食品的生生产大国，均大国，均有几有几千万人在千万人在吃吃，到，到现在在为止也没止也没有有个案例个案例说明它明它有有问题。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关生态环境。危害蝴蝶幼虫及其相
18、关生态环境。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。基因工程的操作工具基因工程的操作工具1.基因的剪刀基因的剪刀 限制酶限制酶2.基因的针线基因的针线 连接酶连接酶 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.目的基因的目的基因的提取提取2.目的基因与运载体目的基因与运载体结合结合3.目的基因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与与表达表达一、基因工程的原理二、基因工程的应用三、转基因和转基因食品的安全性