第1节基因工程的基本原理和技术

1、Content第2节 基因工程及其应用“嫁接”了人胰岛素基因的大肠杆菌1982年第一例转基因动物问世。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的二倍，被称为超级小鼠。转基因超级小鼠转基因猴“安迪”蓝色妖姬基因工程及其应用第2节 即 （ ） 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，然后放到另一种生物的细胞里， 地改造生物的 。基因拼接技术或DNA重组技术遗传性状基因工程定向【例1】科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴的生物技术基因工程，实施该工程的最终目的是（ ） A.定向提取生物体的DNA分子 B.定向地对DNA分子进行人工“剪切” C.

2、在生物体外对DNA分子进行改造 D.定向地改造生物的遗传性状D原 理：操作水平：结 果：基因重组DNA分子水平定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。“嫁接”了人胰岛素基因的大肠杆菌问题探讨：1、为什么能把人的基因嫁接到细菌上？2、如何利用大肠杆菌生产胰岛素 ？培育“合成人胰岛素”大肠杆菌的简要过程：要实现上述操作关键步骤有哪些？实例展示提取胰岛素基因导入大肠杆菌(含胰岛素基因)分泌胰岛素与运载体结合普通大肠杆菌 不能分泌胰岛素人体某组织细胞 分泌胰岛素 培育转基因大肠杆菌的关键步骤：1胰岛素基因从人体细胞内提取出来2胰岛素基因与运载体DNA连接3胰岛素基因导入受体细胞(大肠杆菌)基因

3、的“剪刀”基因的“针线”基因的运载体（二）基因操作的工具限制性核酸内切酶DNA连接酶运载体基因的“剪刀”基因的“针线”基因的运输工具基因的运输工具1、基因工程的限制性核酸内切酶(限制酶)主要存在于微生物一种限切酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定切点切割DNA分子特点:剪刀：EcoRI1、该限制酶只能识别GAATTC的序列，说明了限制酶具有的特性是 。2、 EcoRI限制酶识别了GAATTC的序列后，将会发生什么样的变化？专一性1、基因工程的反向重复作用于：磷酸二酯键切割DNA分子两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。GATTCTAAACGGATTC科学探索一：如何“切割”目的基因？ATGAAT

4、TCA CTGAATTCG TACTTAAGT GACTTAAGC目的基因CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAA AATTCCGTAG EcoRI 剪切目的基因CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 作用于：磷酸二酯键EcoRI 剪切目的基因CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAA AATTCCGTAG 黏性末端目的基因小结：每种限制酶只能识别双链DNA分子的某种_；并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间

5、的_断开，2、基因工程的DNA连接酶作用：将互补配对的两个粘性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子针线：使用DNA连接酶制作重组DNA分子甲片段CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT 乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG GGCATCTTAAAATTCCGTAG DNA连接酶的作用位点是：相邻的两个脱氧核苷酸的切口。即生成：_。磷酸二酯键探索二：如何拼接两个DNA分子？ 质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是能够自主复制的很小的环状DNA分子。3、基因的运载体质粒等条 件能复制,稳定地保存具有限制酶切点具有标记基因如何让大肠杆菌生产人胰岛素？

6、从细胞中分离出DNA从大肠杆菌中提取质粒限制 酶提取目的基因限制酶目的基因与运载体结合DNA连 接酶目的基因导入受体细胞目的基因的表达与检测三、基因工程操作的基本步骤1993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： (1)在上述基因工程中目的基因是_,切割目的基因所用的工具是 _. (2)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_. (3)在DNA分子中“拼接”上某个基因或“切割”掉某个基因，并不影响各基因的功能，这说明基因具有_。 (4)导入的目的基因成功

7、表达的标志是什么？_.抗虫基因限制酶遗传密码共同的原始祖先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思考题你知道什么是真正的硕果累累吗?二、基因工程的应用：1、基因工程与作物育种2、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：抗虫棉抗CMV甜椒抗虫原理？抗虫结果？1、基因工程与作物育种生长快、肉质好的转基因鱼(中国)乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基因的番茄2、基因工程与药物研制我国生产的部分基因工程疫苗和药物许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。微生物生长迅速，容易控制，适于

8、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，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。胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！使其价格降低了30%-50%!基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。通常一种假单孢杆菌只能分解石油中的一种烃类用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。 科学家还培育出能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质的细菌。3、环境污染治理 利用基因工

9、程培育的“指示生物”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亡，甚至还可以吸收和转化污染物。 用口径为1m的DNA注射器，将大量的目的基因片段注入到受精卵的核内，然后把经过注射的受精卵移植到另一只雌性动物的子宫内，使受精卵发育为转基因动物。什么叫显微注射技术？在猴子的未受精卵中加入附加基因，并利用它成功培育出健康活泼的小猴“安迪”。通过对“安迪”的研究我们可以简单地引进如老年性痴呆病的基因、帕金森病基因等，加快针对这类疾病疫苗的开发研究。 转基因食品 安全吗?!转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

10、转基因食品危害人体健康和环境的确切证据。美国人食用转基因食品已多年，超级市场上有4000多种商品是含有转基因植物成分的，还没有事例证明人吃了以后会得病，甚至会引起死亡。加拿大、澳大利亚也是转基因食品的生产大国，均有几千万人在吃，到现在为止也没有个案例说明它有问题 。反对派的观点一英国科学家声称，转基因马铃薯会减弱老鼠免疫系统功能；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。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，对转基因作物更加排斥，因而抵制美国GMO产品的进口。思维拓展: 细菌和人是差异非常大的两种生物, 通过基因重组后,细菌能够合成人体的胰岛素，这说明了什么？这可不是普通的细菌，它是嫁接了人胰岛素基因的工程菌，能大量合成人胰岛素。人和细菌共用一套遗传密码所有生物共用一套遗传密码基因工程的“四步曲”提取目的基因1目的基因与运载体结合2将目的基因导入受体细胞3目