基因工程及其应用必修用

1、基因工程及其应用必修用课件第1页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二能发光的水母请您欣赏能否能否让热带鱼也能发光?设想不能发光的热带斑马鱼第2页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二能发荧光的热带斑马鱼普通热带斑马鱼是不发荧光的第3页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二请您欣赏超级小鼠与超级鱼第4页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二能产生人胰岛素的大肠杆菌请您欣赏第5页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二一、基因工程(gene engineering)又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，就是按照

2、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，定向地改造生物的遗传性状。原理操作环境操作水平结果基因重组生物体外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。第6页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二1、 基因的“剪刀”限制性核酸内切酶 专一性： 识别特定核苷酸序列，在特定的切点切DNA，具特异性。并裂解磷酸二酯键，产生两个黏性末端。 二、基因操作的工具第7页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二黏性末端例：大肠杆菌的一种限制酶(EcoR)能识别 GAATTC序列，并在G和A之间切开。EcoR第8页，共34

3、页，2022年，5月20日，12点2分，星期二被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？思考:第9页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二2、基因的“针线” DNA连接酶连接酶的作用： 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DNA分子。连接的部位： 生成磷酸二酯键DNA连接酶的作用过程：第10页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二基因的针线：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

4、C T T A A A A T T C G用同种限制酶切割第11页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二3、基因的运输工具运载体 常用的运载体： 质粒、噬菌体和动植物病毒等标记基因，便于进行检测。 质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子.第12页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二作为运载体必须具备哪些条件？1）能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。2）具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。3）具有某些标记基因，便于进行筛选。如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。第13页，共34页，2022年，5月20日，12

5、点2分，星期二三、基因工程的操作步骤第14页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二从细胞中分离出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基因工程操作的基本步骤第15页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二 转基因抗虫棉花转入苏云金杆菌的一个抗虫基因，是中国目前最主要的转基因作物 四、基因工程的应用1、基因工程与作物育种第16页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基因的番茄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第17页

6、，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二运用基因工程技术，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用途的动、植物。乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国)第18页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠超级动物特殊动物第19页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二我国生产的部分基因工程疫苗和药物 基因工程药品的生产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

7、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。2、基因工程在医学上的应用第20页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二胰岛素从猪、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%!第21页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二通过基因工程的方式创造了能合成人干扰素的大肠杆菌，每1Kg的培养液可提取204mg干扰素。干扰素治疗

8、病毒感染简直是“万能灵药”！过去从人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍贵”程度自不用多说。第22页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二 基因诊断与基因治疗诊断：用放射性同位素等标记的“DNA探针”检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷，不但准确而且迅速。我国研究人员正在制备用于基因治疗的基因工程细胞治疗：把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。第23页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二环境监测：基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来3、基因工程与环境保护第24页

9、，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二利用基因工程培育的“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。第25页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二环境污染治理：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。通常一种细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。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。第26页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二 阅读课本讨论：转基因食品安全吗？五、转基因生物和转基因食品的安全性第27页

10、，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二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转基因食品危害人体健康和环境的确切证据。第28页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二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 。第29页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二反对派的观点一英国科学家声称，转基因马

11、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。第30页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二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。第31页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二“转基因食品，要不要贴标签?”若转基因产品与目前市售的产品具有实质等同性，则不需再加特殊的标签；若转基因产品中含有对一部分人群有过敏性反应的蛋白，则需加标签，以使购买者作出选择。第32页，共3

12、4页，2022年，5月20日，12点2分，星期二我国2001年6月6日，国务院公布的农业转基因生物安全管理条例规定，不得销售未标识的农业转基因生物，其标识应注明产品中含有转基因成分的主要原料名称；有特殊销售范围的还应注明并在指定范围内销售。第33页，共34页，2022年，5月20日，12点2分，星期二几种常见育种方法的比较育种方法杂交育种单倍体育种多倍体育种诱变育种基因工程育种基本原理方法优点缺点实例作业：杂交自交选优基因重组不同个体的优良性状可集中到同一个个体上育种时间长，需及时发现优良性状杂交水稻中国荷斯坦牛花药离体培养、秋水仙素诱导加倍染色体变异明显缩短育种年限，后代一般都为纯种技术复杂，成本高普通小麦花药离体培养秋水仙素处理萌发的种子、幼苗染色体变异植物茎杆粗壮，果实、种子