第3节基因工程与转基因生物

1、普通棉花普通棉花转基因抗虫棉转基因抗虫棉想一想：想一想：转基因抗虫棉的转基因抗虫棉的抗虫性状抗虫性状是如何获得的？是如何获得的？抗虫棉体内能产生抗虫棉体内能产生苏云金杆菌毒蛋苏云金杆菌毒蛋白白第六章第六章 第第3节节 基因工程与转基因生物基因工程与转基因生物基因工程基因工程依据的原理：依据的原理：1.遗传信息的传递和表达的规律：中心法则遗传信息的传递和表达的规律：中心法则2.不同生物的遗传信息表达途径相同不同生物的遗传信息表达途径相同各种生物共有一套遗传密码、蛋白质的合成方法相同各种生物共有一套遗传密码、蛋白质的合成方法相同即：基因决定性状即：基因决定性状一、基因工程一、基因工程我国具有自主知

2、识产权的我国具有自主知识产权的抗虫棉抗虫棉的培育简要过程：的培育简要过程：一、基因工程一、基因工程从具有抗虫性状的细菌从具有抗虫性状的细菌DNA分子中分子中获取获取抗虫基因抗虫基因将抗虫基因与运载体将抗虫基因与运载体拼接拼接成为重组成为重组DNA将重组将重组DNA导入导入选育棉花细胞内，使基因在其中得到表达选育棉花细胞内，使基因在其中得到表达化学剪刀化学剪刀限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶化学浆糊化学浆糊DNA连接酶连接酶分子运输车分子运输车运载体运载体(质粒质粒)一、基因工程一、基因工程基因工程的三种必要的工具：基因工程的三种必要的工具：1、化学剪刀：、化学剪刀：切割切割DNA的工具的工具限

3、制性核酸内切酶（限制酶）限制性核酸内切酶（限制酶）2、化学浆糊：、化学浆糊：连接连接抗虫基因和运载体的工具抗虫基因和运载体的工具DNA连接酶连接酶3、分子运输车：、分子运输车：将重组将重组DNA导入导入细胞中的工具细胞中的工具运载体运载体（质粒）（质粒）一、基因工程一、基因工程基因工程的三种必要的工具：基因工程的三种必要的工具：1、限制酶、限制酶“化学剪刀化学剪刀”2 2、DNADNA连接酶连接酶“化学浆糊化学浆糊”3 3、质粒、质粒“分子运输车分子运输车”一、基因工程一、基因工程基因工程的三种必要的工具：基因工程的三种必要的工具：1、限制酶限制酶：2、DNA连接酶：连接酶：3、质粒：、质粒：

4、基因工程的基因工程的概念概念：一、基因工程一、基因工程基因工程的三种必要的工具：基因工程的三种必要的工具：1、限制酶限制酶：2、DNA连接酶连接酶：3、质粒：、质粒：基因工程的概念：基因工程的概念：基因工程的基因工程的过程过程：1、获取获取目的目的基因基因2、目的、目的基因与运载体重组基因与运载体重组3、重组、重组DNA分子导入受体细胞分子导入受体细胞4、筛选含目的基因、筛选含目的基因的受体细胞的受体细胞人们利用基因工程技术获得了哪些成果？人们利用基因工程技术获得了哪些成果？转基因生物产品安全吗？转基因生物产品安全吗？基因工程还可以应用在哪些方面？基因工程还可以应用在哪些方面？思考：思考：转转

5、基基因因技技术术甲生物甲生物取出优取出优秀基因秀基因“剪切剪切”“拼接拼接”乙生物乙生物表达表达新类型新类型新的生物产品新的生物产品转转基因技基因技术术2008年年11月月1日，转基因蓝玫瑰亮相日本日，转基因蓝玫瑰亮相日本东京国际花卉博览会。东京国际花卉博览会。这种蓝玫瑰是转基因玫瑰，被植入三色紫这种蓝玫瑰是转基因玫瑰，被植入三色紫罗兰所含一种能刺激蓝色素产生的基因，罗兰所含一种能刺激蓝色素产生的基因，花瓣因而自然呈现蓝色。花瓣因而自然呈现蓝色。真正蓝玫瑰面世真正蓝玫瑰面世 转基因技术造就转基因技术造就 台湾科学家用转基因技术开发出全球首条红荧光鱼台湾科学家用转基因技术开发出全球首条红荧光鱼

6、中国台湾网中国台湾网2004年年4月月1日消息：该鱼是将珊瑚红色基因以运用基因工程及日消息：该鱼是将珊瑚红色基因以运用基因工程及基因转殖的生技技术殖入青鱼的胚胎中，而产生全身发红萤光的萤光鱼。基因转殖的生技技术殖入青鱼的胚胎中，而产生全身发红萤光的萤光鱼。除此之外，台港也首度展现除此之外，台港也首度展现“缤纷的萤光世界缤纷的萤光世界”，首次将陆续研发成功的，首次将陆续研发成功的各色台港各色台港2号萤光斑马鱼置于一缸，让红、绿、紫、黄等色在短波长黑色及号萤光斑马鱼置于一缸，让红、绿、紫、黄等色在短波长黑色及蓝色灯的照射下相互辉映，真正展现出蓝色灯的照射下相互辉映，真正展现出“五彩缤纷五彩缤纷”的

7、萤光世界！的萤光世界！ 2009-01-06西南大学：转基因研究，首先需要用一根极细的金属西南大学：转基因研究，首先需要用一根极细的金属针在比米粒还小的蚕卵上打一个洞，再用用钨丝做材料的玻璃针针在比米粒还小的蚕卵上打一个洞，再用用钨丝做材料的玻璃针把绿色荧光基因注射进去。这种转基因蚕所吐的蚕丝在紫外光下把绿色荧光基因注射进去。这种转基因蚕所吐的蚕丝在紫外光下会发出绿色荧光。会发出绿色荧光。 蚕卵蚕卵一、基因工程一、基因工程基因工程的三种必要的工具：基因工程的三种必要的工具：1、限制酶限制酶：2、DNA连接酶连接酶：3、质粒：、质粒：基因工程的概念：基因工程的概念：基因工程的过程：基因工程的过程

8、：1、获取获取目的目的基因基因2、目的、目的基因与运载体重组基因与运载体重组3、重组、重组DNA分子导入受体细胞分子导入受体细胞4、筛选含目的基因、筛选含目的基因的受体细胞的受体细胞转基因技术的应用：转基因技术的应用：1、微生物基因工程微生物基因工程2、植物基因工程、植物基因工程3、动物基因工程、动物基因工程微生物基因工程微生物基因工程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微生物：微生物：繁殖迅速繁殖迅速 结构简单结构简单 遗传操作容易遗传操作容易微生物基因工程：微生物基因工程： 技术比较成熟技术比较成熟 研制周期比较短研制周期比较短 可以大量生产（发酵）可以大量生产

9、（发酵）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2000L2000L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%!

10、30%-50%!植物基因工程和动物基因工程植物基因工程和动物基因工程运用基因工程技术，不但可以培养优质、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用途的动、植物。以培养出具有特殊用途的动、植物。生长快、耐不良环境、肉生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼质好的转基因鱼( (中国中国) )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) )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薯转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯不会

11、引起过敏的转基因大豆不会引起过敏的转基因大豆超级小鼠超级小鼠超级超级动物动物转基因小鼠转基因小鼠巨型小数鼠巨型小数鼠 正常小鼠正常小鼠 核未融合的受精卵核未融合的受精卵大鼠生长激大鼠生长激素基因素基因(外源外源基因基因)将受精卵注将受精卵注入输卵管入输卵管转基因生物产品的安全性转基因生物产品的安全性一、基因工程一、基因工程基因工程的三种必要的工具：基因工程的三种必要的工具：1、限制酶限制酶：2、DNA连接酶连接酶：3、质粒：、质粒：基因工程的概念：基因工程的概念：基因工程的过程：基因工程的过程：1、获取获取目的目的基因基因2、目的、目的基因与运载体重组基因与运载体重组3、重组、重组DNA分子导

12、入受体细胞分子导入受体细胞4、筛选含目的基因、筛选含目的基因的受体细胞的受体细胞转基因技术的应用：转基因技术的应用：1、微生物基因工程微生物基因工程2、植物基因工程、植物基因工程3、动物基因工程、动物基因工程转基因生物产品的安全性：转基因生物产品的安全性：转基因生物产品的安全性转基因生物产品的安全性两个担心：两个担心：一、转基因生物本身是否会对生态环境造成不利的影响。一、转基因生物本身是否会对生态环境造成不利的影响。 1、导致现有的生态系统结构的改变，影响生物多样性、导致现有的生态系统结构的改变，影响生物多样性2、转基因技术产生的基因向其他生物扩散、转基因技术产生的基因向其他生物扩散 二、转基

13、因食品中可能含有致敏物质，影响人体的健康。二、转基因食品中可能含有致敏物质，影响人体的健康。 转基因食品转基因食品 转基因食品（转基因食品（Genetically Modified FoodsGenetically Modified Foods，GMFGMF）是利用现代分子生物技术，将某些生物的）是利用现代分子生物技术，将某些生物的基因转移到其他物种中去，改造生物的遗传物质，基因转移到其他物种中去，改造生物的遗传物质，使其在形状、营养品质、消费品质等方面向人们使其在形状、营养品质、消费品质等方面向人们所需要的目标转变。以转基因生物为直接食品或所需要的目标转变。以转基因生物为直接食品或为原料加工

14、生产的食品就是为原料加工生产的食品就是“转基因食品转基因食品”。 从从转基因食品诞生的那一天起，有关它的争论就从未停息过转基因食品诞生的那一天起，有关它的争论就从未停息过 欧美形成两大阵营欧美形成两大阵营美国、加拿大、阿根廷等支持转基因食品美国、加拿大、阿根廷等支持转基因食品20092009年年, , 全球全球1.341.34亿公顷的转基因作物中亿公顷的转基因作物中, , 美美国占到了国占到了47.8% , 47.8% , 居全球之首。居全球之首。欧盟欧盟 、澳大利亚、新西兰、日本、英国等反、澳大利亚、新西兰、日本、英国等反对转基因食品对转基因食品欧盟的转基因作物种植面积还不到全球的欧盟的转基

15、因作物种植面积还不到全球的0 .3% 0 .3% 近来欧盟的态度有所改变近来欧盟的态度有所改变, ,一个显著的标志是一个显著的标志是20 10 20 10 年年3 3 月月2 2 日日. . 欧盟委欧盟委员会批准了一种转基因土豆的种植。员会批准了一种转基因土豆的种植。1：俄罗斯拒绝转基因：俄罗斯拒绝转基因：2006年，俄罗斯科学院高级神经研究所科年，俄罗斯科学院高级神经研究所科学家伊琳娜学家伊琳娜.艾尔马科娃博士研究发现艾尔马科娃博士研究发现:食用转基因大豆食物的老鼠食用转基因大豆食物的老鼠,其幼鼠一半以上在出生后头三个星期死亡其幼鼠一半以上在出生后头三个星期死亡,是没有食用转基因大豆是没有食

16、用转基因大豆老鼠死亡率的老鼠死亡率的6倍倍. 2：意大利拒绝转基因：意大利拒绝转基因:意大利科学家进行了一个长期试验意大利科学家进行了一个长期试验,他们用他们用抗草甘膦转基因大豆喂养雌性小鼠长达抗草甘膦转基因大豆喂养雌性小鼠长达24个月个月,结果发现食用结果发现食用GM大豆的雌性小鼠肝脏出现了异常大豆的雌性小鼠肝脏出现了异常.3：瑞士拒绝转基因：瑞士拒绝转基因:1997年年,德国黑森州北部农民试种德国黑森州北部农民试种BT_176玉玉米，并用奶牛的补充饲料。米，并用奶牛的补充饲料。2000年，当农民开始提高该玉米在饲年，当农民开始提高该玉米在饲料中的比例后，所有牛都死啦；料中的比例后，所有牛都

17、死啦；2004年，瑞士，瑞士联邦技术研年，瑞士，瑞士联邦技术研究院植物研究所海尔比克教授发现，究院植物研究所海尔比克教授发现，BT176中用来毒杀欧洲螟中用来毒杀欧洲螟的的BT毒素，在牛体内无法分解，最终毒死了奶牛毒素，在牛体内无法分解，最终毒死了奶牛摘自海外（影摘自海外（影色无忌）色无忌） 4：澳大利亚拒绝转基因：澳大利亚拒绝转基因：2005年年11月月16日，澳大利亚联邦科学日，澳大利亚联邦科学与工业研究组织与工业研究组织CSIRO发表的一篇研究报告显示：一项持续发表的一篇研究报告显示：一项持续4个星个星期的实验表明，被喂养了转基因豌豆的小白鼠肺部产生炎症，小期的实验表明，被喂养了转基因豌

18、豆的小白鼠肺部产生炎症，小白鼠发生过敏反应，并对其他过敏原更加敏感。澳大利亚从此叫白鼠发生过敏反应，并对其他过敏原更加敏感。澳大利亚从此叫停了历史停了历史10年、耗资年、耗资300万美元的转基因项目万美元的转基因项目.中国形成三大派别中国形成三大派别 在中国，关于转基因食品的争论也是一波接一波在中国，关于转基因食品的争论也是一波接一波2010年年3月月,争论再掀争论再掀高潮，导火索是高潮，导火索是,2009年底颁发的转基因水稻和转基因玉米的安全证书，这年底颁发的转基因水稻和转基因玉米的安全证书，这波争论的焦点是转基因水稻原因很简单，水稻是中国人的主要粮食。波争论的焦点是转基因水稻原因很简单，水

19、稻是中国人的主要粮食。1.反对派反对派代表人物代表人物: 绿色和平组织食品与农业项目组主任方立峰绿色和平组织食品与农业项目组主任方立峰主要观点主要观点: 1 . 转基因水稻的长期安全性还没有定论不能让中国人冒险转基因水稻的长期安全性还没有定论不能让中国人冒险2.种植了转基因作物后种植了转基因作物后, 其花粉与周围的其他植物特别是该作物的野生品种其花粉与周围的其他植物特别是该作物的野生品种进行杂交会造成基因污染，进行杂交会造成基因污染， 野生品种往往有抗病虫害野生品种往往有抗病虫害抗逆、优质和高产等重要性状，基因污染可能会造成宝贵野生遗传资源的丢抗逆、优质和高产等重要性状，基因污染可能会造成宝贵

20、野生遗传资源的丢失。失。3.中国最接近商业生产的八种转基因水稻都不同程度涉及国外专利中国最接近商业生产的八种转基因水稻都不同程度涉及国外专利 这会威胁这会威胁我国的粮食安全我国的粮食安全2.支持派支持派代表人物代表人物: 抗虫害转基因水稻研发者张启发院士抗虫害转基因水稻研发者张启发院士, 科普作家方舟子科普作家方舟子主要观点主要观点:1 . 主要转基因食品在被批准上市前经过了严格的安全性检测主要转基因食品在被批准上市前经过了严格的安全性检测, 获得了联合国粮获得了联合国粮农组织、世界卫生组织、国际科学理事会等国际权威机构的肯定。农组织、世界卫生组织、国际科学理事会等国际权威机构的肯定。2 .

21、美国人吃转基因食品已经有十几年的历史迄今未发现一例不良反应美国人吃转基因食品已经有十几年的历史迄今未发现一例不良反应 张启发张启发和方舟子等支持者用自己的亲身经历和方舟子等支持者用自己的亲身经历(食用转基因食品很多年食用转基因食品很多年) 证明：转基因食证明：转基因食品很安全。品很安全。3 .转基因技术对环境的影响被夸大了转基因技术对环境的影响被夸大了“基因污染基因污染”并非转基因作物特有的问题，并非转基因作物特有的问题，种植传统的作物同样有可能造成基因污染，种植传统的作物同样有可能造成基因污染， 比如比如“杂交水稻杂交水稻”4 .种植转基因作物能减少农药、除草剂的使用，有利于环境保护。种植转

22、基因作物能减少农药、除草剂的使用，有利于环境保护。3 .谨慎派谨慎派代表人物代表人物: 中国杂交水稻之父袁隆平中国杂交水稻之父袁隆平主要观点主要观点:1 . 由于基因不同由于基因不同, 不同转基因食品的安全性也不同，有的转基因食品已经被证明不同转基因食品的安全性也不同，有的转基因食品已经被证明是安全的不能将所有转基因食品一棍子打死。是安全的不能将所有转基因食品一棍子打死。2 .至于抗病抗虫的转基因食品对人类到底有没有问题，目前唯一的办法是用人来至于抗病抗虫的转基因食品对人类到底有没有问题，目前唯一的办法是用人来做实验，而且做实验，而且, 必须证明志愿者和志愿者的下一代都没有问题，如果两代人都没

23、必须证明志愿者和志愿者的下一代都没有问题，如果两代人都没有问题的话有问题的话, 就证明这种转基因食品可以大胆地吃。就证明这种转基因食品可以大胆地吃。 我们应该正确认识转基因与转基因我们应该正确认识转基因与转基因食品，转基因技术的许多目标与传统方食品，转基因技术的许多目标与传统方法的目标是一致的，而且转基因技术可法的目标是一致的，而且转基因技术可以减少盲目性，包括全球以减少盲目性，包括全球“基因组计划基因组计划”在内的在内的基因技术信息的价值基因技术信息的价值会越来越大。会越来越大。用传统方法用传统方法构建新的遗传变异构建新的遗传变异时，基因时，基因技术技术知识只是补充，而不会知识只是补充，而不

24、会取而代之。取而代之。今后随着相关技术的发展，传统技术与今后随着相关技术的发展，传统技术与基因技术之间的界线也会越来越模糊。基因技术之间的界线也会越来越模糊。基因工程的三种必要的工具：基因工程的三种必要的工具：1、限制性核酸内切酶（限制性核酸内切酶（限制酶限制酶）：当异源当异源DNA分子渗入细胞后，分子渗入细胞后，要遭到它的切割破坏，而对自要遭到它的切割破坏，而对自身的身的DNA无损害作用。无损害作用。 专一性专一性一种限制酶只能识别一种限制酶只能识别双链双链DNA分子的一种特定脱氧核苷酸序列，并在特定的位分子的一种特定脱氧核苷酸序列，并在特定的位点切断两个脱氧核苷酸之间的键。如：点切断两个脱

25、氧核苷酸之间的键。如：特点：特点：限制酶限制酶EcoR识别的碱基序列识别的碱基序列G A A T T CC T T A A G限制酶可以产生限制酶可以产生黏性末端黏性末端即在切割时，即在切割时，DNA双链不在双链不在同一处断开，因而产生的片段都带有数个碱基的尾巴。如：同一处断开，因而产生的片段都带有数个碱基的尾巴。如：+黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端限制酶限制酶EcoR识别的碱基序列识别的碱基序列限制酶限制酶Hind识别的碱基序列识别的碱基序列+切下的切下的DNA片段片段如：如：下列黏性末端属于同一种限制酶切割而成的是下列黏性末端属于同一种限制酶切割而成的是 （ ） A A B B C C

26、D DB2、DNA连接酶连接酶DNA连接酶连接酶将两个将两个DNA片断片断“粘连粘连”起来拼接成起来拼接成重组重组DNA分子分子基因工程的三种必要的工具：基因工程的三种必要的工具：作用：将断裂的作用：将断裂的DNA黏性末端连接起来黏性末端连接起来3、运载体（运载体（如：如：质粒）质粒）质粒质粒DNA分子上含有特殊的遗传标记基因，如：分子上含有特殊的遗传标记基因，如： 抗四环素抗性基因抗四环素抗性基因 抗青霉素抗性基因抗青霉素抗性基因可据此进行重组可据此进行重组DNA 的鉴定和筛选。的鉴定和筛选。基因工程的三种必要的工具：基因工程的三种必要的工具：概念：独立于细菌拟核概念：独立于细菌拟核DNA外

27、外的，能的，能自主复制自主复制的的双链闭环双链闭环的的DNA分子。分子。作用：把外源基因送入细胞作用：把外源基因送入细胞携带外源基因的质粒进入细胞携带外源基因的质粒进入细胞后，可以独立复制，也可以接合后，可以独立复制，也可以接合到染色体到染色体DNA分子上同步复制分子上同步复制 操作环境操作对象操作水平结果获取目的基因获取目的基因目的基因与运载体重组目的基因与运载体重组重组重组DNA分子导入受体细胞分子导入受体细胞筛选含目的基因的受体细胞筛选含目的基因的受体细胞基因工程的过程：基因工程的过程：目的基因目的基因是人们为了得到其表达产物而把它转入到是人们为了得到其表达产物而把它转入到 新的生物体中去的基因新的生物体中去的基因从生物从生物体细胞体细胞中分离中分离通过化通过化学方法学方法人工合人工合成成获得目获得目的基因的基因的方