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1、转基因西红柿转基因驱蚊草转基因超级小鼠转基因超级小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠水母能发荧光的热带斑马鱼能发荧光的热带斑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如何让普通热带斑马鱼也发荧光如何让普通热带斑马鱼也发荧光?家蚕能够吐出蚕丝为人类利用家蚕能够吐出蚕丝为人类利用能否让细菌能否让细菌“吐出吐出”蚕丝？蚕丝？设想设想怪物怪物 1怪物怪物 2怪物怪物 3什么叫基因工程？什么叫基因工程？基因工程又叫基因拼接技术或基因工程又叫基因拼接技术或DNA重重组技术。组技术。是指按照人们的意愿是指按照人们的意愿,在生物体外，在生物体外，通过对通过对DNA分子
2、进行人工分子进行人工“剪切剪切”和和“拼拼接接”，对生物的基因进行改造和重新组合，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入到受体细胞里，定向地改造生物的然后导入到受体细胞里，定向地改造生物的遗传性状，产生出人类需要的基因产物。遗传性状，产生出人类需要的基因产物。基因工程的概念基因工程的概念甲生物甲生物乙生物乙生物取出取出目目的的基因基因“剪切剪切”“拼接拼接”新类型新类型表达表达新的生物产品新的生物产品基基因因敲敲除除技技术术转转基基因因技技术术生物生物新类型新类型敲敲除除不不利利基基因因新的生物产品新的生物产品v目的基因的获得目的基因的获得v如何将目的基因导入受体细胞如何将目的基因导入受体细
3、胞v目的基因的表达目的基因的表达需要解决什么问题？需要解决什么问题？原理：原理：基因重组基因重组操作水平：操作水平：DNA分子水平分子水平结结 果：果：定向定向地改造生物的性状，获得人类地改造生物的性状，获得人类所需要的品种（如获得产生人胰岛素的大肠所需要的品种（如获得产生人胰岛素的大肠杆菌）。杆菌）。目的基因目的基因供体细胞供体细胞受体细胞受体细胞过程过程：基因操作的工具基因操作的工具1.1.基因的基因的“剪刀剪刀”限制性内切酶（限限制性内切酶（限制酶）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，并在特定的切割点上将列，并在特定的切割点上将DNA DNA
4、 分子切断。分子切断。专一性专一性基因的针线：DNA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被同一种限制被同一种限制酶酶切断的几个切断的几个DNADNA是否具是否具有相同的黏性末端？有相同的黏性末端？、基因的针线、基因的针线DNADNA连接酶连接酶连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性连接酶的作用是：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末端连接起来，使之成为一
5、个完整的DNADNA分子。分子。3 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、噬噬菌菌体体和和动动植物病毒植物病毒标记基因，标记基因，便于进行便于进行检测。检测。v第一步：获取目的基因：第一步：获取目的基因：基因基因工程基本步骤工程基本步骤目前被较广泛提取目前被较广泛提取使用的目的基因有：苏使用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、人云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病基因等。因、植物抗病基因等。、提取目的基因、提取目的基因将将需要的基因从供体生物需要的基因从供体生物的细胞内提取出来
6、。的细胞内提取出来。供体生物细胞供体生物细胞取出取出DNADNA用限制酶剪用限制酶剪去多余部分去多余部分目的基因目的基因限制酶限制酶提取目的基因的方法提取目的基因的方法用限制酶切用限制酶切断成许多片段断成许多片段直接分离基因直接分离基因鸟枪法鸟枪法将供体生物的将供体生物的DNADNA用限制酶用限制酶切割为许多片段，再用运载体将切割为许多片段，再用运载体将这些片段都运载到受体生物的不这些片段都运载到受体生物的不同细胞中去。只要有一个细胞获同细胞中去。只要有一个细胞获得了需要的目的基因并得以表达，得了需要的目的基因并得以表达，基因工程就算成功了。基因工程就算成功了。该法最大的缺点是带有很大该法最大
7、的缺点是带有很大的盲目性，工作量大，成功率低。的盲目性，工作量大，成功率低。且不能将真核生物的基因转移到且不能将真核生物的基因转移到原核生物中去。原核生物中去。人工合成基因法人工合成基因法DNADNA合成仪合成仪逆转录法：以信使逆转录法：以信使RNARNA为模板，在逆转录酶为模板，在逆转录酶的作用下将脱氧核苷酸合的作用下将脱氧核苷酸合成合成成合成DNA(DNA(基因基因)。直接合成法：根据直接合成法：根据蛋白质的氨基酸顺序推算蛋白质的氨基酸顺序推算出信使出信使RNARNA核苷酸顺序，核苷酸顺序，再据此推算出基因再据此推算出基因DNADNA的的脱氧核苷酸顺序。用游离脱氧核苷酸顺序。用游离脱氧核苷
8、酸直接合成相应脱氧核苷酸直接合成相应的基因。的基因。2 2、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合用与提取目用与提取目的基因相同的限的基因相同的限制酶切割质粒使制酶切割质粒使之出现一个切口，之出现一个切口，将目的基因插入将目的基因插入切口处，让目的切口处，让目的基因的黏性末端基因的黏性末端与切口上的黏性与切口上的黏性末端互补配对后，末端互补配对后，在连接酶的作用在连接酶的作用下连接形成重组下连接形成重组DNADNA分子。分子。3、将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞导入导入扩增扩增常用的受体细胞：菌常用的受体细胞：菌类和动植物细胞类和动植物细胞4 4、目的基因的表达和检测、目的基因
9、的表达和检测大量的受体细胞接受不多的目的基因。处大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。必须将它从中检测出来。将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。研究。无表达产物无表达产物无表达产物无表达产物有表达产物有表达产物无表达产物无表达产物一、基因工程与作物育种基因工程的应用抗虫转基因植物抗虫转基因植物
10、抗虫害的玉米抗虫害的玉米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获得高产、稳产和具有获得高产、稳产和具有优良品质的农作物和具优良品质的农作物和具有抗逆性的作物新品种。有抗逆性的作物新品种。v抗虫的基因来自苏云金杆菌。苏云抗虫的基因来自苏云金杆菌。苏云金杆菌形成的伴胞晶体是一种毒性金杆菌形成的伴胞晶体是一种毒性很强的蛋白晶体，能使棉铃虫等鳞很强的蛋白晶体，能使棉铃虫等鳞翅口害虫瘫痪致死。科学家将编码翅口害虫瘫痪致死。科学家将编码这个蛋白质的基因导入作物，使作这个蛋白质的基因导入作物，使作物自身具有抵御虫害的能力。物自身具有抵御虫害的能力。生长快、肉质好
11、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)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
12、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，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胰岛素！使胰岛素！使其价格降低了其价格降低了30%-30%-50%!50%!干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖蛋白
13、。干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感蛋白。干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一种抗病毒的特效药。此外干扰素对染，是一种抗病毒的特效药。此外干扰素对治疗某些癌症和白血病也有一定疗效。治疗某些癌症和白血病也有一定疗效。传统的干扰素生产方法是从人血液中的传统的干扰素生产方法是从人血液中的白细胞内提取，每白细胞内提取，每300L血液只能提取出血液只能提取出1mg干扰素。干扰素。19801982年，科学家用基因工程年，科学家用基因工程方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素，是传统的生产量的素，是传统的生产量的12万倍。万倍。1987年上述年上述干扰素大量投放市场
14、。干扰素大量投放市场。基因工程药品基因工程药品 干扰素干扰素 治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射生长激素。而生长激素的获得很困难。以前，生长激素。而生长激素的获得很困难。以前，要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底部摘取垂体，并从中提取生长激素。部摘取垂体，并从中提取生长激素。现可利用基因工程方法，将人的生长激现可利用基因工程方法，将人的生长激素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。人们从人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于激素，相当于6
15、万具尸体的全部产量。万具尸体的全部产量。基因工程药品基因工程药品 生长激素生长激素3 3、环境保护、环境保护基因工程做成的基因工程做成的“超级细超级细菌菌”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。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解一类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解一些毒害物质。些毒害物质。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
16、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 转基因食品转基因食品 安全吗安全吗?!转基因生物和转基因食品的安全性转基因生物和转基因食品的安全性v你认为应该如何对待转基因生物和转基因食品的安全性问题？目前，大多数专家认为，已经投入商品化生产的转基因番茄、目前，大多数专家认为，已经投入商品化生产的转基因番茄、目前，大多数专家认为，已经投入商品化生产的转基因番茄、目前，大多数专家认为，已经投入商品化生产的转基因番茄、玉米等农产品都是安全的。迄今为止尚无食用转基因生物产玉米等农
17、产品都是安全的。迄今为止尚无食用转基因生物产玉米等农产品都是安全的。迄今为止尚无食用转基因生物产玉米等农产品都是安全的。迄今为止尚无食用转基因生物产品引起任何严重问题的科学报道。品引起任何严重问题的科学报道。品引起任何严重问题的科学报道。品引起任何严重问题的科学报道。转基因抗虫棉、耐贮藏番茄、抗病毒甜椒及基因工程疫苗等已获得生产应用安全证书。练习：要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是（）限制酶连接酶解旋酶还原酶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。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（）高效性专一性多样性催化活性易受外界影响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