人教高一生物必修二基因工程与其应用

1、人教高一生物必修二基因工程与其应用转入人胰岛素基因的大肠杆菌水母转入荧光素酶蛋白基因的发荧光烟草蓝色妖姬导入人基因具特殊用途的猪和小鼠抗虫害的玉米转基因超级鼠转基因西红柿紫色（花青素）转基因鲑鱼甲生物乙生物取出优秀基因“剪切”“拼接”新类型表达新的生物产品转基因技术基因工程： 又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。 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，定向地改造生物的性状。原 理：操作水平：操作环境：结 果：一、基因工程的原理基因重组DNA分子水平生物体外定向地改造生物的性状，获得人类所需要的品种。目的基因供体细胞受体细胞二、基因

2、操作的工具 例如：大肠杆菌(E.coli)的一种限制性内切酶(EcoRI)能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。、基因的剪刀限制性内切酶（限制酶）专一性重播限制酶什么叫黏性末端？ 被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。被同一种限制性内切酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？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 G

3、用同种限制酶切割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 G用同种限制酶切割2、基因的针线DNA连接酶 DNA连接酶可将把（能互补配对的两个）黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，这样一个重组的DNA分子才能形成。二、基因操作的工具目的基因供体细胞受体细胞要让一个从甲生物细胞内取出来的基因(如抗虫基因),送入受体细胞(如棉细胞),还需要有运输工具,这就是运载体。3、基因的运输工具运载体二、基因操作的工具作为运载体必须具备哪些条件？1.能够复制并稳定地保存。2.具限制

4、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。常用的运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒；最常用的质粒是大肠杆菌的质粒。质粒细菌细胞内一种自我复制的环状双链DNA分子，能稳定地独立存在于染色体外，并传递到子代。现在常用的质粒大多数是经过改造或人工构建的，常含抗生素抗性基因，是重组DNA技术中重要的工具。 质粒的特点1、细胞染色体（或拟核DNA分子）外能自主复制的小型环状DNA分子；2、质粒的存在对细胞无影响；3、质粒的复制只能在宿主细胞内完成。大肠杆菌的质粒： 最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因（又称标记基因），如四环

5、素抗性基因，携带这个基因的细菌对四环素具有抗药性。（标记基因）三、基因操作的基本步骤：1、提取目的基因2、目的基因与运载体结合3、将目的基因导入受体细胞4、目的基因的表达和检测目的基因供体细胞受体细胞1、获取目的基因 是取得人们所需要的特定基因，也就是目的基因如抗虫基因，抗病基因、种子的贮存蛋白基因，以及人的胰岛素基因、干扰素基因等都是目的基因。三、基因操作的基本步骤：2、目的基因与运载体结合用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。细菌供体细胞取出质粒取出DNA用限制酶

6、切断DNA用连接酶连接目的基因3、将目的基因导入受体细胞将重组DNA导入受体细胞扩增常用的受体细胞：菌类和动植物细胞4、目的基因的表达和检测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，必须将它从中检测出来。4、目的基因的表达和检测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，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、研究。无表达产物无表达产物有表达产物无表达产物4、目的基因的表达和检测无表达产物无表达产物有表达产物无表达产物三、基因操

7、作的基本步骤：1、提取目的基因2、目的基因与运载体结合3、将目的基因导入受体细胞4、目的基因的表达和检测目的基因供体细胞受体细胞判断转基因成功的标志是标记基因得到表达。四、基因工程的应用获得高产、稳产和具有优良品质的农作物和具有抗逆性的作物新品种。高效率的生产出高质量、低成本的药品，如胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等利用转基因细菌降解有毒有害的化合物，保护环境。、基因工程与作物育种 1993年，中国农业科学院的科学家成功地培育出了抗棉铃虫的转基因抗虫棉，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很强的蛋白质晶体，能使棉铃虫等鳞翅目害虫瘫痪致死。科学家将编码这个蛋白质的基因导入作物，

8、使作物自身具有抵御虫害的能力。四、基因工程的应用、基因工程与作物育种四、基因工程的应用生长快、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。 基因工程药品的生产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 基因工程药品的生产胰岛素从猪

9、、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。转基因大肠杆菌每2000L培养液就能产生100g胰岛素！使其价格降低了30%-50%!从人血中提取干扰素，300L血才提取1mg！转基因大肠杆菌，每1Kg的培养液可提取204mg干扰素人造血液及其生产 基因诊断与基因治疗运用基因工程设计制造的“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。通过基因工程给患有遗传病的人体内导入正常基因可“一次性”解除病人的疾苦。3、基因工程与环境保护环境监测：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

10、被DNA探针检测出来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。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。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。4、转基因生物和转基因食品的安全性 当人类拥有了只有大自然才拥有的改造生物、创造生物的能力时，也感到了不安与困惑。人类是否有权按照自已的意愿操纵地球上的生命？人类

11、创造的转基因生物、转基因食品是否会危害整个生物圈，包括人类自身？4、转基因生物和转基因食品的安全性转基因生物： 阅读课本讨论：转基因食品安全吗？怪物 1怪物 2怪物 3怪物 4当人类拥有了只有大自然才拥有的改造生物、创造生物的能力时，我们是否感到很坦然呢？绿色和平组织将转基因食品妖魔化对转基因食品安全性的争论支持派（美国、阿根廷、巴西）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。反对派（欧盟和日本）与转基因食品无关的若干次食品恐慌中间派：发展中国家一英国科学家声称，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