基因工程(含有动画)课件

基因工程1基因工程1识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。主要是从原核生物中分离纯化出来的一种酶。能将外来的DNA切断，由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性内切酶。4000种。1、来源：2、种类：3、作用：4、结果：形成两种末端一、“分子手术刀”——限制性核酸内切酶粘性末端平末端2识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中二、“分子缝合针”——DNA连接酶1、种类：2、作用部位：两类E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶

磷酸二酯键

DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。3二、“分子缝合针”——DNA连接酶1、种类：两类E·c“分子缝合针”——DNA连接酶1、作用：恢复被限制性内切酶切开了的两个的两个核苷酸之间的磷酸二酯键2、分类：从大肠杆菌中分离得到从T4噬菌体分离得到3、区别：E.coli连接黏性末端

T4既能连接黏性末端，又可以连接平末端（效率低）4“分子缝合针”——DNA连接酶1、作用：恢复被限制性内切酶切“分子运输车”——基因进入细胞的载体1、常用载体：质粒、λ噬菌体衍生物、动植物病毒2、质粒：最常用的载体是一种裸露的、结构简单、独立于拟核之外、并具有自我复制能力的双链DNA

分子5“分子运输车”——基因进入细胞的载体1、常用载体：质粒、λ噬质粒作为载体的条件:能在宿主细胞内复制并稳定的遗传具有多个限制酶切点具有某些遗传标记基因（标记基因）6质粒作为能在宿主细胞内复制并稳定具有多个限制酶切点具有某些遗77基因工程的基本操作程序主要包括四个基本步骤：1）目的基因的获取2）基因表达载体的构建3）将目的基因导入受体细胞4）目的基因的检测与鉴定8基因工程的基本操作程序主要包括1）目的基因的获取8过程优点缺点直接分离法（鸟枪法）供体细胞DNA

→DNA片段→不同受体细胞→DNA片段扩增→目的基因细胞→目的基因操作简便工作量大，有盲目性，目的基因含有不表达的内含子

反转录法mRNA→单链DNA→双链DNA专一性强，目的基因不含内含子操作过程麻烦，mRNA生存时间短，技术要求高据已知的氨基酸序列合成氨基酸序列mRNA

双链DNA专一性最强，目的基因不含内含子目前复杂的尚不知的核苷酸序列不能合成返回9过程优点缺点直接分离法供体细胞DNA→DNA片段→不同受体10102目的基因与运载体结合首先要用一定的限制酶切割质粒，使质粒出现一个切口，露出黏性末端。然后用同一种限制酶切断目的基因，使其产生相同的黏性末端。将切下的目的基因的片段插入质粒的切口处，再加入适量DNA连接酶，质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就会因碱基互补配对而结合，形成了一个重组DNA分子。112目的基因与运载体结合首先要用一定的限制酶切割质粒，使质粒出常用的受体细胞：

有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。将目的基因导入受体细胞的原理借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。步骤三：目的基因导入受体细胞---转化12常用的受体细胞：有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农3将目的基因导入受体细胞受体细胞：细菌细胞壁的通透性增大重组质粒进入受体细胞目的基因随受体细胞的繁殖而复制氯化钙基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。133将目的基因导受体细胞：细菌细胞壁的通透性增大重组质粒进入受受体细胞的选择1、原核生物细胞：（1）优点：容易摄取外界的基因（目的基因），繁殖快，便于培养和基因操作（2）主要生物：大肠杆菌、蓝藻2、真核生物细胞：主要生物酵母植物细胞——活的植物离体体细胞在合适的培养条件下比较容易再分化成植株（转基因植物）动物细胞——常采用生殖细胞、受精卵细胞或胚胎细胞（转基因动物）返回14受体细胞的选择1、原核生物细胞：（1）优点：容易摄取外界的基步骤四：目的基因的检测与鉴定四环素抗性基因氨苄青霉素抗性基因15步骤四：目的基因的检测与鉴定四环素氨苄青霉15四、目的基因的检测与鉴定1、检测与鉴定的目的目的基因进入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性检测目的基因是否插入了转基因生物的染色体DNA上2、检测目的基因是否转录出了mRNA检测目的基因是否翻译成蛋白质另外：个体生物学水平的鉴定16四、目的基因的检测与鉴定1、检测与鉴定的目的目的基因进入受体思考：检测mRNA是否合成，可以用分子杂交的方法吗？##检测目的基因是否翻译成蛋白质—抗原—抗体杂交##个体生物学水平的鉴定——17思考：检测mRNA是否合成，可以用分子杂交的方法吗？##检

不能，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达。受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因完成了表达吗？若不能表达，要对抗虫基因再进行修饰。18不能，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明基因工程的应用19基因工程的应用19农牧业工业环境保护能源医药卫生1973年,由美国科学家科恩等人用重组DNA技术首次获得转基因大肠杆菌。从此以后，基因工程作为一个新兴的研究领域得到了迅速的发展:20农牧业1973年,由美国科学家科恩等人用重组DNA一、植物基因工程硕果累累转基因工程技术主要用于提高浓作物的抗逆能力,以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面.21一、植物基因工程硕果累累转基因工程技术主要用于提高浓作物的抗基因工程在农业上的应用：1）高产、稳产和具优良品质的品种用基因工程的方法可以改善粮食作物的蛋白质含量。如“向日葵豆”植株。2）抗逆性品种将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。22基因工程在农业上的应用：1）高产、稳产和具优良品质的品种22

迄今为止，人们已获得了数百种转基因植物：抗病、抗虫、抗除草剂、抗逆、作物的高产优质、果蔬储存、作物的固氮能力、药物生产及环境美化等23迄今为止，人们已获得了数百种转基因植物：抗病、抗转基因马铃薯24转基因马铃薯241.抗虫转基因植物251.抗虫转基因植物252.抗病转基因植物262.抗病转基因植物263.其他抗逆转基因植物273.其他抗逆转基因植物274.利用转基因改良植物的品质284.利用转基因改良植物的品质282929畜牧养殖业：培养具有各种优良品质的转基因动物（具有抗病能力、高产仔率、高产奶率、高质量的皮毛）方法：将某些特定基因与病毒DNA构成重组DNA，然后通过感染或显微注射技术将重组DNA转移到动物受精卵中动物基因工程前景广阔30畜牧养殖业：培养具有各种优良品质的转基因动物（具有抗病能力、二、动物基因工程前景广阔1.用于提高动物生长速度31二、动物基因工程前景广阔1.用于提高动物生长速度3132322.用于改善畜产品的品质3.用转基因的动物生产药物332.用于改善畜产品的品质3.用转基因的动物生产药物331、传统制药：直接从生物体的组织、细胞或血液中提取例：4~5克/100公斤猪、牛的胰腺缺点：产量低、价格昂贵341、传统制药：直接从生物体的组织、细胞或血液中提取例：4~52.“工程菌”制药（1）什么叫“工程菌”？

用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系。（如：含有人胰岛素基因的大肠杆菌菌株、含有抗虫基因的土壤农杆菌菌株）例：100克/2000升大肠杆菌培养液（2）优点：高质量、低成本352.“工程菌”制药（1）什么叫“工程菌”？用基因工（3）基因工程药品：60余种生长激素释放抑制素——参与生长的调节可用来治疗肢端肥大症、急性胰腺炎等疾病胰岛素——治疗糖尿病TPA（组织纤维酶原激活剂）——治疗心脏、肺、脑血栓病

EPO（促红细胞生成素）——治疗肾功能受损引起的贫血、出血白细胞介素-2——治疗肿瘤和感染性疾病还有干扰素、生长激素、溶血栓剂、凝血因子、人造血液代用品、基因疫苗等等36（3）基因工程药品：60余种生长激素释放抑制素——参与生长的

繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮毛等优良品质的转基因动物。

该过程的重要步骤是通过感染或显微注射技术将重组DNA转移到动物受精卵中。基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么？

将人的生长激素基因和牛的生长素基因分别注射到小白鼠受精卵中，得到的“超级小鼠”。37繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量

用口径为1μm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？38用口径为1μm的DNA注射器，将大量的目的基在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素直接生物体的哪些结构中提取？药品直接从生物的组织、细胞或血液中提取。传统生产方法的缺点由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。可利用什么方法来解决上述问题？

利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。39在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素直接生物体的哪些

胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺中提取，每100kg胰腺只能提取4~5g胰岛素。用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，远不能满足社会需要。1979年，科学家将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌DNA分子重组，并在大肠杆菌内实现了表达。1982年，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰岛素投入市场，售价降低了30%~50%。基因工程药品——胰岛素40胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临床上使用的

干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖蛋白。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白细胞内提取，每300L血液只能提取出1mg干扰素。1980~1982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素，是传统的生产量的12万倍。1987年上述干扰素大量投放市场。基因工程药品——干扰素41干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖蛋白。干扰日本生产的α干扰素42日本生产的α干扰素42干扰素——治疗30多种有病毒传染的疾病，如：水痘、乙型和丙型肝炎、狂犬病，也可治疗乳腺癌、骨髓瘤、淋巴瘤、白血病、黑色素瘤、脑瘤等常见病、多发病。其中，α-干扰素对爱滋病的治疗也有一定的疗效。

43干扰素——治疗30多种有病毒传染的疾病，如：水痘、乙型和丙型

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，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。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。人们从450L大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于6万具尸体的全部产量。基因工程药品——生长激素44治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射生长激素。转基因动物的乳腺。就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？

是指把人或哺乳动物的某种基因导入到哺乳动物(如鼠、兔、羊和猪)的受精卵里，目的基因若与受精卵染色体DNA整合，细胞分裂时，该基因随染色体的倍增而倍增，使每个细胞中都带有目的基因，使性状得以表达，并稳定地遗传给后代，从而获得基因产品。这样一种新的个体，称为转基因动物。什么叫转基因动物？45转基因动物的乳腺。就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？1）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。

2）从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性。

3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可无限繁殖。为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？461）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影4.用转基因的动物作器官移植的供体5.基因工程药品异军突起474.用转基因的动物作器官移植的供体5.基因工程药品异军突起41.植物基因工程硕果累累

1）抗虫转基因植物

2）抗病转基因植物

3）抗逆转基因植物

4）改良植物品质2.动物基因工程前景广阔

1）提高动物生长速度

2）改善畜产品质量

3）生产药物

4）用转基因动物作器官移植的供体3.基因工程药物异军突起481.植物基因工程硕果累累484.基因治疗曙光初照

1）基因治疗的种类和方法：

①体外基因治疗：eg.腺苷酸脱氨酶基因的转移

②体内基因治疗：

2）基因治疗的现状：494.基因治疗曙光初照49基因诊断：

也称为DNA诊断或基因探针技术，即在DNA水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。探针制备：放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子；原理：利用DNA分子杂交原理；50基因诊断：也称为DNA诊断或基因探针技术，即在D1、基因诊断：用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA分子作探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被测标本上的遗传信息。●β-珠蛋白的DNA探针

——检测镰刀型细胞贫血症●苯丙氨酸羟化酶基因探针

——检测苯丙酮尿症●肿瘤诊断：白血病癌基因制备的探针

——检测白血病511、基因诊断：用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA分子作探基因探针：

基因探针就是一段与目的基因或DNA互补的特异核苷酸序列。它包括整个基因，或基因的一部分；可以是DNA本身，也可以是由之转录而来的RNA。52基因探针：基因探针就是一段与目的基因或DNA互补DNA分子杂交原理：DNA分子杂交是基因诊断最基本的方法之一。其基本原理是：互补的DNA单链能够在一定条件下结合成双链，即能够进行杂交。这种结合是特异的，即严格按照碱基互补配对进行。因此，当用一段已知基因的核苷酸序列作为探针，与被测基因进行接触，若两者的碱基完全配对成双链，则表明被测基因中含有已知的基因序列。53DNA分子杂交原理：DNA分子杂交是基因诊断最基2.基因治疗：

是指是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。

患半乳糖血症的患者，由于细胞内半乳糖苷转移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷转移酶，使过多的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等功能受损。

1971年，美国科学家在体外做了试验，用带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换的方法治疗这种遗传病是可能的。542.基因治疗：是指是把健康的外源基因导入有基因缺首例基因治疗的受益者（美国1991年）到1998年底，世界范围内累计3134人接受了基因转移试验55首例基因治疗的受益者（美国1991年）到1998神奇的基因芯片56神奇的基因芯片56基因工程与食品业基因工程为人类开辟新的食物来源。

1）鸡蛋白基因在大肠杆菌和酵母菌中表达获得成功。这表明，未来能用发酵罐培养的大肠杆菌或酵母菌来生产人类所需要的卵清蛋白。

2）用基因工程的方法从微生物中获得人们所需要的糖类、脂肪和维生素等产品。基因工程为食品工业中提供了什么前景？57基因工程与食品业基因工程为人类开辟新的食物来源。基因工程为食基因工程与环境保护1）用于环境监测。2）用于被污染环境的净化。基因工程在环保方面有什么应用？

例如：用DNA探针可以检测饮用水中病毒的含量。此方法的特点是快速、灵敏，1吨水中有10个病毒也能检测出来。通过基因工程方法怎样进行环境监测？58基因工程与环境保护1）用于环境监测。基因工程在环保方面有什么基因工程与环境保护应用：环境检测、被污染环境的净化●环境检测—DNA探针检测饮用水中病毒的含量

优点——快速、灵敏、精确度高●环境净化——假单孢杆菌能分解石油●一种假单孢杆菌只能分解石油中的一种成分（烃类）●“超级细菌”（假单孢杆菌）能分解四种烃类●能“吞噬”汞的细菌，能降解土壤中DDT的细菌，能净化镉污染的植物59基因工程与环境保护应用：环境检测、被污染环境的净化●环境检测1）用基因工程产物——“超级细菌”分解石油，可以大大提高细菌分解石油的效率。具体方法：将能分解三种烃类的假单孢杆菌的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌”。

2）用基因工程培养出“吞噬”汞和降解土壤中DDT的细菌，以及能够净化镉污染的植物。

3）通过基因重组构建新的杀虫剂，取代生产过程中耗能多、易造成环境污染的农药，并试图通过基因工程回收和利用工业废物。通过基因工程方法怎样净化被污染的环境？601）用基因工程产物——“超级细菌”分解石油，可以大大基因工程的应用植物基因工程抗虫转基因植物抗病转基因植物抗逆转基因植物改良植物品质动物基因工程提高动物生长速度改善畜产品质量生产药物用转基因动物做器官移植供体基因工程药物异军突起基因治疗61基因工程的应用植物基抗虫转基因植物动物基提高动物生长速度基因1基因治疗是指（）A、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B.

对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的C.

运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变回复正常D.

运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的621基因治疗是指2在人类染色体DNA不表达的碱基对中，有一部分是串联重复的短序列，它们在个体之间有显著的差异性，这种短序列可用于A．生产基因工程药物B．侦查罪犯C．遗传病的产前诊断D．基因治疗

632在人类染色体DNA不表达的碱基对中，有一部分是串联重复的短3基因探针的组成不可能是A整个基因，或基因的一部分；B可以是DNA本身，C也可以是由之转录而来的RNA。D一条多肽643基因探针的组成不可能是A整个基因，或基因的一部分；644我国科学家成功地将人的抗病毒干扰素基因转移到烟草DNA分子上，从而使烟草获得了抗病毒的能力。这项技术所依据的遗传学原理主要是A．碱基的互补配对原则B．中心法则C．基因分离定律D．基因重组

654我国科学家成功地将人的抗病毒干扰素基因转移到烟草DNA分子5下图示一项重要生物技术的关键步骤，字母X可能代表AA不能合成胰岛素的细菌细胞B．能合成抗体的人类细胞；CC．能合成胰岛素的细菌细胞； D．不能合成抗生素的人类细胞

人胰岛素基因切开的质粒酶插入细菌细胞细胞分裂665下图示一项重要生物技术的关键步骤，字母X可能代表 人胰岛素6上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍，转基因动物是指（）

A.提供基因的动物B.基因组中增加外源基因的动物

C.能产生白蛋白的动物D.能表达基因信息的动物676上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他7下列属于利用基因工程技术培育的新品种的是（）Ａ、耐寒的小黑麦Ｂ、抗棉铃虫的转基因抗虫棉Ｃ、太空椒Ｄ、试管牛687下列属于利用基因工程技术培育的新品种的是（）688下列不属于利用基因工程技术制取的药物是（）

A、从大肠杆菌体内制取白细胞介素

B、在酵母菌体内获得的干扰素CC、在青霉菌体内提取青霉素

D、在肠杆菌体内获得胰岛素698下列不属于利用基因工程技术制取的药物是（）691）以下说法正确的是（）

A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列

B、质粒是基因工程中唯一的运载体

C、载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接

D、基因控制的性状都能在后代表现出来C巩固练习701）以下说法正确的是2）下列不是基因载体具备的条件的是

A、能自我复制（）

B、有多个限制酶切点

C、具有标记基因

D、它是环状DNAD巩固练习712）下列不是基因载体具备的条件的是D巩固练习713）有关基因工程的叙述中，错误的是（）

A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来

B、限制性核酸内切酶用于目的基因的获得

C、目的基因须由载体导入受体细胞

D、人工合成目的基因不用限制性内切酶A巩固练习723）有关基因工程的叙述中，错误的是（）A巩固练习74）有关基因工程的叙述正确的是（）

A、限制酶只在获得目的基因时才用

B、重组质粒的形成在细胞内完成

C、质粒都可作为载体

D、蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料D巩固练习734）有关基因工程的叙述正确的是（）D巩固练5）基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是（）

A、人工合成目的基因

B、目的基因与载体结合

C、将目的基因导入受体细胞

D、目的基因的检测和表达C巩固练习745）基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操作的6。下列关于质粒的叙述，正确的是

A、质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器

B、质粒是细菌细胞质中能够自主复制的小型环状DNA分子

C、质粒只有在导入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制

D、细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的756。下列关于质粒的叙述，正确的是757科学家将含人的α-抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含α-抗胰蛋白酶的奶。这一过程不涉及（）ADNA按照碱基互补配对原则自我复制BDNA以其一条链为模板合成RNAC按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质DRNA以自身为模板自我复制767科学家将含人的α-抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受8在基因工程中，科学家所用的“剪刀”、“针线”和“运载体”分别是指()A.大肠杆菌病毒、质粒、DNA连接酶B.噬菌体、质粒、DNA连接酶C.DNA限制酶、RNA连接酶、质粒D.DNA限制酶、DNA连接酶、质粒

778在基因工程中，科学家所用的“剪刀”、“针线”和“运载体”分9人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是

A.提高受体细胞在自然环境中的耐药性

B.有利于对目的基因是否导入进行检测

C.增加质粒分子的分子量

D.便于与外源基因连接789人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性10有关基因工程的叙述正确的是（）

A.限制性内切酶只在获得目的基因时才用

B.重组质粒的形成在细胞内完成

C.质粒都可作运载体

D.蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料

7910有关基因工程的叙述正确的是（）7911目前常被使用的基因载体有（）A．质粒B．噬菌体C．染色体D．动、植物病毒

8011目前常被使用的基因载体有（）8012。1997年，科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌中表达成功。如右图，请据图回答问题。

(1)此图表示的是采取______________方法获取___基因的过程。

(2)图中①DNA是以____________为模板，_____________形成单链DNA，在酶的作用下合成双链DNA，从而获得了所需要的____________________________。

(3)图中②代表的是_________________酶，在它的作用下将质粒切出_____末端。

(4)图中③代表重组DNA，含______基因。

(5)图中④表示的过程是_________________________。8112。1997年，科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大转基因生物与目的基因的关系转基因生物目的基因目的基因来源抗虫棉抗真菌烟草抗盐碱和干旱作物耐寒番茄抗除草剂大豆高赖氨酸玉米延熟番茄高甜味水果降低乳糖的奶牛产胰岛素的工程菌Bt毒蛋白基因几丁质酶基因和抗毒素合成基因调节细胞渗透压的基因抗冻蛋白基因抗除草剂基因富含赖氨酸的蛋白质编码基因控制番茄成熟的基因甜味基因肠乳糖酶基因人胰岛素基因苏云金芽孢杆菌鱼人82转基因生物与目的基因的关系转基因生物目的基因目的基因来源抗虫科技探索之路基础理论和技术的发展催生了基因工程83科技探索之路基础理论和技术的发展催生了基因工程83848485858686工程菌象一座能生产贵重药品的活的细菌工厂87工程菌象一座能生产贵重药品的活的细菌工厂87§1.3基因工程的应用一、教学目标：1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。2.关注基因工程的进展。3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。二、教学重点：基因工程在农业和医疗等方面的应用。三、教学难点：1.基因治疗。88§1.3基因工程的应用一、教学目标：88基因工程89基因工程1识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。主要是从原核生物中分离纯化出来的一种酶。能将外来的DNA切断，由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性内切酶。4000种。1、来源：2、种类：3、作用：4、结果：形成两种末端一、“分子手术刀”——限制性核酸内切酶粘性末端平末端90识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中二、“分子缝合针”——DNA连接酶1、种类：2、作用部位：两类E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶

磷酸二酯键

DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。91二、“分子缝合针”——DNA连接酶1、种类：两类E·c“分子缝合针”——DNA连接酶1、作用：恢复被限制性内切酶切开了的两个的两个核苷酸之间的磷酸二酯键2、分类：从大肠杆菌中分离得到从T4噬菌体分离得到3、区别：E.coli连接黏性末端

T4既能连接黏性末端，又可以连接平末端（效率低）92“分子缝合针”——DNA连接酶1、作用：恢复被限制性内切酶切“分子运输车”——基因进入细胞的载体1、常用载体：质粒、λ噬菌体衍生物、动植物病毒2、质粒：最常用的载体是一种裸露的、结构简单、独立于拟核之外、并具有自我复制能力的双链DNA

分子93“分子运输车”——基因进入细胞的载体1、常用载体：质粒、λ噬质粒作为载体的条件:能在宿主细胞内复制并稳定的遗传具有多个限制酶切点具有某些遗传标记基因（标记基因）94质粒作为能在宿主细胞内复制并稳定具有多个限制酶切点具有某些遗957基因工程的基本操作程序主要包括四个基本步骤：1）目的基因的获取2）基因表达载体的构建3）将目的基因导入受体细胞4）目的基因的检测与鉴定96基因工程的基本操作程序主要包括1）目的基因的获取8过程优点缺点直接分离法（鸟枪法）供体细胞DNA

→DNA片段→不同受体细胞→DNA片段扩增→目的基因细胞→目的基因操作简便工作量大，有盲目性，目的基因含有不表达的内含子

反转录法mRNA→单链DNA→双链DNA专一性强，目的基因不含内含子操作过程麻烦，mRNA生存时间短，技术要求高据已知的氨基酸序列合成氨基酸序列mRNA

双链DNA专一性最强，目的基因不含内含子目前复杂的尚不知的核苷酸序列不能合成返回97过程优点缺点直接分离法供体细胞DNA→DNA片段→不同受体98102目的基因与运载体结合首先要用一定的限制酶切割质粒，使质粒出现一个切口，露出黏性末端。然后用同一种限制酶切断目的基因，使其产生相同的黏性末端。将切下的目的基因的片段插入质粒的切口处，再加入适量DNA连接酶，质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就会因碱基互补配对而结合，形成了一个重组DNA分子。992目的基因与运载体结合首先要用一定的限制酶切割质粒，使质粒出常用的受体细胞：

有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。将目的基因导入受体细胞的原理借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。步骤三：目的基因导入受体细胞---转化100常用的受体细胞：有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农3将目的基因导入受体细胞受体细胞：细菌细胞壁的通透性增大重组质粒进入受体细胞目的基因随受体细胞的繁殖而复制氯化钙基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。1013将目的基因导受体细胞：细菌细胞壁的通透性增大重组质粒进入受受体细胞的选择1、原核生物细胞：（1）优点：容易摄取外界的基因（目的基因），繁殖快，便于培养和基因操作（2）主要生物：大肠杆菌、蓝藻2、真核生物细胞：主要生物酵母植物细胞——活的植物离体体细胞在合适的培养条件下比较容易再分化成植株（转基因植物）动物细胞——常采用生殖细胞、受精卵细胞或胚胎细胞（转基因动物）返回102受体细胞的选择1、原核生物细胞：（1）优点：容易摄取外界的基步骤四：目的基因的检测与鉴定四环素抗性基因氨苄青霉素抗性基因103步骤四：目的基因的检测与鉴定四环素氨苄青霉15四、目的基因的检测与鉴定1、检测与鉴定的目的目的基因进入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性检测目的基因是否插入了转基因生物的染色体DNA上2、检测目的基因是否转录出了mRNA检测目的基因是否翻译成蛋白质另外：个体生物学水平的鉴定104四、目的基因的检测与鉴定1、检测与鉴定的目的目的基因进入受体思考：检测mRNA是否合成，可以用分子杂交的方法吗？##检测目的基因是否翻译成蛋白质—抗原—抗体杂交##个体生物学水平的鉴定——105思考：检测mRNA是否合成，可以用分子杂交的方法吗？##检

不能，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达。受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因完成了表达吗？若不能表达，要对抗虫基因再进行修饰。106不能，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明基因工程的应用107基因工程的应用19农牧业工业环境保护能源医药卫生1973年,由美国科学家科恩等人用重组DNA技术首次获得转基因大肠杆菌。从此以后，基因工程作为一个新兴的研究领域得到了迅速的发展:108农牧业1973年,由美国科学家科恩等人用重组DNA一、植物基因工程硕果累累转基因工程技术主要用于提高浓作物的抗逆能力,以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面.109一、植物基因工程硕果累累转基因工程技术主要用于提高浓作物的抗基因工程在农业上的应用：1）高产、稳产和具优良品质的品种用基因工程的方法可以改善粮食作物的蛋白质含量。如“向日葵豆”植株。2）抗逆性品种将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。110基因工程在农业上的应用：1）高产、稳产和具优良品质的品种22

迄今为止，人们已获得了数百种转基因植物：抗病、抗虫、抗除草剂、抗逆、作物的高产优质、果蔬储存、作物的固氮能力、药物生产及环境美化等111迄今为止，人们已获得了数百种转基因植物：抗病、抗转基因马铃薯112转基因马铃薯241.抗虫转基因植物1131.抗虫转基因植物252.抗病转基因植物1142.抗病转基因植物263.其他抗逆转基因植物1153.其他抗逆转基因植物274.利用转基因改良植物的品质1164.利用转基因改良植物的品质2811729畜牧养殖业：培养具有各种优良品质的转基因动物（具有抗病能力、高产仔率、高产奶率、高质量的皮毛）方法：将某些特定基因与病毒DNA构成重组DNA，然后通过感染或显微注射技术将重组DNA转移到动物受精卵中动物基因工程前景广阔118畜牧养殖业：培养具有各种优良品质的转基因动物（具有抗病能力、二、动物基因工程前景广阔1.用于提高动物生长速度119二、动物基因工程前景广阔1.用于提高动物生长速度31120322.用于改善畜产品的品质3.用转基因的动物生产药物1212.用于改善畜产品的品质3.用转基因的动物生产药物331、传统制药：直接从生物体的组织、细胞或血液中提取例：4~5克/100公斤猪、牛的胰腺缺点：产量低、价格昂贵1221、传统制药：直接从生物体的组织、细胞或血液中提取例：4~52.“工程菌”制药（1）什么叫“工程菌”？

用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系。（如：含有人胰岛素基因的大肠杆菌菌株、含有抗虫基因的土壤农杆菌菌株）例：100克/2000升大肠杆菌培养液（2）优点：高质量、低成本1232.“工程菌”制药（1）什么叫“工程菌”？用基因工（3）基因工程药品：60余种生长激素释放抑制素——参与生长的调节可用来治疗肢端肥大症、急性胰腺炎等疾病胰岛素——治疗糖尿病TPA（组织纤维酶原激活剂）——治疗心脏、肺、脑血栓病

EPO（促红细胞生成素）——治疗肾功能受损引起的贫血、出血白细胞介素-2——治疗肿瘤和感染性疾病还有干扰素、生长激素、溶血栓剂、凝血因子、人造血液代用品、基因疫苗等等124（3）基因工程药品：60余种生长激素释放抑制素——参与生长的

繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮毛等优良品质的转基因动物。

该过程的重要步骤是通过感染或显微注射技术将重组DNA转移到动物受精卵中。基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么？

将人的生长激素基因和牛的生长素基因分别注射到小白鼠受精卵中，得到的“超级小鼠”。125繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量

用口径为1μm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？126用口径为1μm的DNA注射器，将大量的目的基在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素直接生物体的哪些结构中提取？药品直接从生物的组织、细胞或血液中提取。传统生产方法的缺点由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。可利用什么方法来解决上述问题？

利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。127在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素直接生物体的哪些

胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺中提取，每100kg胰腺只能提取4~5g胰岛素。用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，远不能满足社会需要。1979年，科学家将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌DNA分子重组，并在大肠杆菌内实现了表达。1982年，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰岛素投入市场，售价降低了30%~50%。基因工程药品——胰岛素128胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临床上使用的

干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖蛋白。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白细胞内提取，每300L血液只能提取出1mg干扰素。1980~1982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素，是传统的生产量的12万倍。1987年上述干扰素大量投放市场。基因工程药品——干扰素129干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖蛋白。干扰日本生产的α干扰素130日本生产的α干扰素42干扰素——治疗30多种有病毒传染的疾病，如：水痘、乙型和丙型肝炎、狂犬病，也可治疗乳腺癌、骨髓瘤、淋巴瘤、白血病、黑色素瘤、脑瘤等常见病、多发病。其中，α-干扰素对爱滋病的治疗也有一定的疗效。

131干扰素——治疗30多种有病毒传染的疾病，如：水痘、乙型和丙型

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，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。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。人们从450L大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于6万具尸体的全部产量。基因工程药品——生长激素132治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射生长激素。转基因动物的乳腺。就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？

是指把人或哺乳动物的某种基因导入到哺乳动物(如鼠、兔、羊和猪)的受精卵里，目的基因若与受精卵染色体DNA整合，细胞分裂时，该基因随染色体的倍增而倍增，使每个细胞中都带有目的基因，使性状得以表达，并稳定地遗传给后代，从而获得基因产品。这样一种新的个体，称为转基因动物。什么叫转基因动物？133转基因动物的乳腺。就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？1）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。

2）从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性。

3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可无限繁殖。为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？1341）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影4.用转基因的动物作器官移植的供体5.基因工程药品异军突起1354.用转基因的动物作器官移植的供体5.基因工程药品异军突起41.植物基因工程硕果累累

1）抗虫转基因植物

2）抗病转基因植物

3）抗逆转基因植物

4）改良植物品质2.动物基因工程前景广阔

1）提高动物生长速度

2）改善畜产品质量

3）生产药物

4）用转基因动物作器官移植的供体3.基因工程药物异军突起1361.植物基因工程硕果累累484.基因治疗曙光初照

1）基因治疗的种类和方法：

①体外基因治疗：eg.腺苷酸脱氨酶基因的转移

②体内基因治疗：

2）基因治疗的现状：1374.基因治疗曙光初照49基因诊断：

也称为DNA诊断或基因探针技术，即在DNA水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。探针制备：放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子；原理：利用DNA分子杂交原理；138基因诊断：也称为DNA诊断或基因探针技术，即在D1、基因诊断：用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA分子作探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被测标本上的遗传信息。●β-珠蛋白的DNA探针

——检测镰刀型细胞贫血症●苯丙氨酸羟化酶基因探针

——检测苯丙酮尿症●肿瘤诊断：白血病癌基因制备的探针

——检测白血病1391、基因诊断：用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA分子作探基因探针：

基因探针就是一段与目的基因或DNA互补的特异核苷酸序列。它包括整个基因，或基因的一部分；可以是DNA本身，也可以是由之转录而来的RNA。140基因探针：基因探针就是一段与目的基因或DNA互补DNA分子杂交原理：DNA分子杂交是基因诊断最基本的方法之一。其基本原理是：互补的DNA单链能够在一定条件下结合成双链，即能够进行杂交。这种结合是特异的，即严格按照碱基互补配对进行。因此，当用一段已知基因的核苷酸序列作为探针，与被测基因进行接触，若两者的碱基完全配对成双链，则表明被测基因中含有已知的基因序列。141DNA分子杂交原理：DNA分子杂交是基因诊断最基2.基因治疗：

是指是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。

患半乳糖血症的患者，由于细胞内半乳糖苷转移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷转移酶，使过多的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等功能受损。

1971年，美国科学家在体外做了试验，用带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换的方法治疗这种遗传病是可能的。1422.基因治疗：是指是把健康的外源基因导入有基因缺首例基因治疗的受益者（美国1991年）到1998年底，世界范围内累计3134人接受了基因转移试验143首例基因治疗的受益者（美国1991年）到1998神奇的基因芯片144神奇的基因芯片56基因工程与食品业基因工程为人类开辟新的食物来源。

1）鸡蛋白基因在大肠杆菌和酵母菌中表达获得成功。这表明，未来能用发酵罐培养的大肠杆菌或酵母菌来生产人类所需要的卵清蛋白。

2）用基因工程的方法从微生物中获得人们所需要的糖类、脂肪和维生素等产品。基因工程为食品工业中提供了什么前景？145基因工程与食品业基因工程为人类开辟新的食物来源。基因工程为食基因工程与环境保护1）用于环境监测。2）用于被污染环境的净化。基因工程在环保方面有什么应用？

例如：用DNA探针可以检测饮用水中病毒的含量。此方法的特点是快速、灵敏，1吨水中有10个病毒也能检测出来。通过基因工程方法怎样进行环境监测？146基因工程与环境保护1）用于环境监测。基因工程在环保方面有什么基因工程与环境保护应用：环境检测、被污染环境的净化●环境检测—DNA探针检测饮用水中病毒的含量

优点——快速、灵敏、精确度高●环境净化——假单孢杆菌能分解石油●一种假单孢杆菌只能分解石油中的一种成分（烃类）●“超级细菌”（假单孢杆菌）能分解四种烃类●能“吞噬”汞的细菌，能降解土壤中DDT的细菌，能净化镉污染的植物147基因工程与环境保护应用：环境检测、被污染环境的净化●环境检测1）用基因工程产物——“超级细菌”分解石油，可以大大提高细菌分解石油的效率。具体方法：将能分解三种烃类的假单孢杆菌的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌”。

2）用基因工程培养出“吞噬”汞和降解土壤中DDT的细菌，以及能够净化镉污染的植物。

3）通过基因重组构建新的杀虫剂，取代生产过程中耗能多、易造成环境污染的农药，并试图通过基因工程回收和利用工业废物。通过基因工程方法怎样净化被污染的环境？1481）用基因工程产物——“超级细菌”分解石油，可以大大基因工程的应用植物基因工程抗虫转基因植物抗病转基因植物抗逆转基因植物改良植物品质动物基因工程提高动物生长速度改善畜产品质量生产药物用转基因动物做器官移植供体基因工程药物异军突起基因治疗149基因工程的应用植物基抗虫转基因植物动物基提高动物生长速度基因1基因治疗是指（）A、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B.

对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的C.

运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变回复正常D.

运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的1501基因治疗是指2在人类染色体DNA不表达的碱基对中，有一部分是串联重复的短序列，它们在个体之间有显著的差异性，这种短序列可用于A．生产基因工程药物B．侦查罪犯C．遗传病的产前诊断D．基因治疗

1512在人类染色体DNA不表达的碱基对中，有一部分是串联重复的短3基因探针的组成不可能是A整个基因，或基因的一部分；B可以是DNA本身，C也可以是由之转录而来的RNA。D一条多肽1523基因探针的组成不可能是A整个基因，或基因的一部分；644我国科学家成功地将人的抗病毒干扰素基因转移到烟草DNA分子上，从而使烟草获得了抗病毒的能力。这项技术所依据的遗传学原理主要是A．碱基的互补配对原则B．中心法则C．基因分离定律D．基因重组

1534我国科学家成功地将人的抗病毒干扰素基因转移到烟草DNA分子5下图示一项重要生物技术的关键步骤，字母X可能代表AA不能合成胰岛素的细菌细胞B．能合成抗体的人类细胞；CC．能合成胰岛素的细菌细胞； D．不能合成抗生素的人类细胞

人胰岛素基因切开的质粒酶插入细菌细胞细胞分裂1545下图示一项重要生物技术的关键步骤，字母X可能代表 人胰岛素6上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍，转基因动物是指（）

A.提供基因的动物B.基因组中增加外源基因的动物

C.能产生白蛋白的动物D.能表达基因信息的动物1556上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他7下列属于利用基因工程技术培育的新品种的是（）Ａ、耐寒的小黑麦Ｂ、抗棉铃虫的转基因抗虫棉Ｃ、太空椒Ｄ、试管牛1567下列属于利用基因工程技术培育的新品种的是（）688下列不属于利用基因工程技术制取的药物是（）

A、从大肠杆菌体内制取白细胞介素

B、在酵母菌体内获得的干扰素CC、在青霉菌体内提取青霉素

D、在肠杆菌体内获得胰岛素1578下列不属于利用基因工程技术制取的药物是（）691）以下说法正确的是（）

A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列

B、质粒是基因工程中唯一的运载体

C、载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接

D、基因控制的性状都能在后代表现出来C巩固练习1581）以下说法正确的是2）下列不是基因载体具备的条件的是

A、能自我复制