上课用-基因工程及其应用资料

第二节

《基因工程及其应用》第六章《从杂交育种到基因工程》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请您欣赏超级小鼠与超级鱼能产生人胰岛素的大肠杆菌请您欣赏基因“嫁接”什么叫基因工程?基因工程的基本操作步骤有哪些?归纳出科学家实施基因工程的总体思路阅读教材P102，解决以下问题：能力体现

又称基因拼接技术,或重组DNA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，定向的改造生物的遗传性状。基因工程(geneengineering)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。基因工程(geneengineering)培育转基因大肠杆菌的简要过程：你认为上述培育转基因大肠杆菌的关键步骤有哪些？普通大肠杆菌(不能分泌胰岛素)人体组织细胞提取胰岛素基因与运载体DNA拼接导入大肠杆菌(含胰岛素基因)转基因大肠杆菌(能分泌胰岛素)实例展示培育转基因大肠杆菌的关键步骤：1.ONE胰岛素基因从人体细胞内提取出来2.TWO胰岛素基因与运载体DNA连接3.THREE胰岛素基因导入受体(大肠杆菌)细胞基因的“剪刀”基因的“针线”基因的运载体如: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？积极思考专一性1.基因的剪刀—限制性核酸内切酶基因操作(geneengineering)的工具模型构建1CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG练习使用EcoRI

剪切目的基因CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG

目的基因黏性末端2.分子针线—DNA连接酶(DNAlinking-enzyme)积极思考DNA连接酶连接的是两个脱氧核苷酸(deoxyribonucleotide)分子的什么部位？基因操作(geneengineering)的工具（1）作用对象：两个具有相同粘性末端的DNA片段。（2）作用位置：脱氧核糖与磷酸之间的缺口（磷酸二酯键）。（3）作用结果：形成重组DNA。3、基因的“针线”指

——DNA连接酶基因的针线：DNA连接酶

G

AA

TT

CC

TT

AA

GG

AA

TT

CC

TT

AA

GGC

TT

AA

AA

TT

C

GG

C

TT

AA

AA

TT

C

GGC

TT

AA

AA

TT

C

G用同种限制酶切割目的基因(如人的胰岛素基因)怎样才能导入受体细胞(如大肠杆菌细胞)？3.基因的运输工具——运载体

(carrying)常用的运载体(carrying)有两类：

1）细菌细胞质的质粒(plasmid)2）噬菌体(bacteriophages)

或某些动植物病毒(virus)基因操作(geneengineering)的工具大肠杆菌的质粒

(plasmid)：运载体(carrying)应该具有什么特点呢?？基因操作(geneengineering)的工具运载体(carrying)1能够在宿主细胞内复制并稳定保存；２具有多个限制酶切点以便与外源基因相连；３具有标记基因，便于进行筛选．基因工程(geneengineering)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目的基因的检测和表达412基因工程的操作工具1.基因的剪刀

——限制性内切酶2.基因的针线

——ＤＮＡ连接酶

3.基因的运输工具

——运载体

基因工程的操作步骤1.目的基因的提取2.目的基因与运载体结合3.目的基因导入受体细胞4.目的基因的检测与表达基因工程(geneengineering)的原理小结四、基因工程的应用（一）、基因工程与作物育种

1、在农作物生产方面目的：培育出高产、稳产、抗逆性的优良作物及新品种。优点：降低生产成本，减少农药的使用对环境的危害，提高农作物对不良环境的适应能力。转抗寒基因的番茄（一）、基因工程与作物育种

2、在畜牧养殖方面科学家利用基因工程的方法培育出了转基因奶牛、超级绵羊等多种转基因动物。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)(二）、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。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%!优点：能够高效率地生产出各种高质量，低成本的药品。（三）、环境保护

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。

1998年，英国一位生物学家在电视节目中宣布：老鼠食用了转基因马铃薯后，肾、脾和消化道都出现了损伤，体重和器官重量减轻，免疫系统遭到破坏。五、转基因生物和食品的安全？

转基因食品

安全吗?课堂小结：基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶基因的“针线”——DNA连接酶基因的运输工具——运载体（质粒）1.基因工程的概念2.基因工程操作的基本工具3.基因操作的基本步骤目的基因提取目的基因与运载体结合目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定杂交育种诱变育种多倍体育种单倍体育种基因工程处理杂交射线、辐射处理秋水仙素花药离体培养基因转移原理基因重组基因突变染色体变异染色体变异基因重组优点集“优”提高突变频率，产生新基因果实大营养丰富缩短育种年限

定向改变生物性状缺点育种时间长需要处理大量材料发育迟结实率低技术复杂操作复杂小结：五种育种方式的比较考点一基因工程及其应用【基础知识整合】1.含义(1)操作对象：基因。(2)过程：提取某种基因→

→导入另一种生物的细胞。(3)目的：按照人们的意愿，定向改造生物的

。2．原理：

。修饰遗传性状基因重组3．特点(1)可以在不同种生物间进行，即可以将一种生物控制优良性状的基因移植到另一种生物。(2)可以按照人们的意愿直接

地改造生物，培育出新品种。定向4．基本工具(1)基因的“剪刀”：指

，具有

，即一种限制酶只能识别一种

，并在特定的位点上切割

。(2)基因的“针线”：指

，它能在脱氧核糖与磷酸之间形成一定的化学键，而互补的碱基之间是通过

连接的。(3)基因的运载体：常用的运载体有质粒、

、

等。质粒主要存在于许多

和

等生物中，其作用是将外源基因送入受体细胞。限制性核酸内切酶专一性DNA分子特定的核苷酸序列DNA连接酶氢键噬菌体动植物病毒细菌酵母菌5．基本步骤提取目的基因→

→将目的基因导入受体细胞→

。6．应用(1)作物育种：利用

的方法，获得高产、稳产和具有

的农作物，培育出具有各种抗逆性的作物新品种，如抗虫棉。(2)药物研制：利用基因工程，培育转基因生物，利用转基因生物生产出各种高质量、低成本的药品，如

、干扰素、

等。(3)环境保护：如利用转基因细菌

有毒有害的化合物，吸收环境中的重金属，

泄漏的石油，处理工业废水等。目的基因与运载体结合目的基因的检测与鉴定基因工程优良品质胰岛素乙肝疫苗降解分解5．基本步骤提取目的基因→

→将目的基因导入受体细胞→

。6．应用(1)作物育种：利用

的方法，获得高产、稳产和具有

的农作物，培育出具有各种抗逆性的作物新品种，如抗虫棉。(2)药物研制：利用基因工程，培育转基因生物，利用转基因生物生产出各种高质量、低成本的药品，如

、干扰素、

等。(3)环境保护：如利用转基因细菌

有毒有害的化合物，吸收环境中的重金属，

泄漏的石油，处理工业废水等。目的基因与运载体结合目的基因的检测与鉴定基因工程优良品质胰岛素乙肝疫苗降解分解一、基因工程的操作工具1．基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶(简称限制酶)(1)分布：主要在微生物体内。(2)特性：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。(3)实例：EcoRⅠ限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。(4)切割结果：产生两个带有黏性末端的DNA片段。2．基因的“针线”——DNA连接酶(1)催化对象：两个具有相同黏性末端的DNA片段。(2)催化位置：脱氧核糖与磷酸之间的缺口。(3)催化结果：形成重组DNA。3．常用的运载体——质粒(1)本质：小型环状DNA分子。(2)作用①作为运载工具，将目的基因送到宿主细胞中去；②用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。(3)条件①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制；②有多个限制酶切点；③有标记基因。二、基因工程操作的基本步骤(5)作用：基因工程中重要的切割工具，能将外来的DNA切断，对自己的DNA无损害。⒈要使目的基因与对应的载体重组，所需的工具酶是①限制酶②连接酶③解旋酶④还原酶

Ａ．①②Ｂ．③④Ｃ．①④Ｄ．②③2.下列关于基因工程的叙述中,正确的是:A.限制酶只用于提取目的基因

B.细菌体内的环状DNA均可作运载体

C.DNA连接酶可用于目的基因和运载体的连接

D.重组DNA分子一旦进入受体细胞,基因工程则完成.3.以下说法正确的是:A.目的基因是指重组DNA

B.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列

C.DNA重组所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体

D.只要受体细胞中含有目的基因，目的基因就一定能够成功表达ACB小试身手4.基因工程技术在培育抗旱植物用于发展沙漠农业和改造沙漠方面显示了良好的前景,荷兰一家公司将大肠杆菌中的海藻糖合成酶基因导入植物(如甜菜、马铃薯等)中并获得有效表达，使“工程植物”增强了耐旱性、耐寒性的基本操作步骤是：①②③