基因工程及其应用-梁凯-162015

基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路早期基础理论达尔文提出生物进化论基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路早期基础理论孟德尔提出基因的分离定律和自由组合定律基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路早期基础理论

摩尔根证明基因在染色体上，并提出基因的连锁互换定律。基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路后期基础理论

艾弗里证明DNA是遗传物质，DNA可从一种生物个体转移到另一种生物个体。基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路后期基础理论1953年沃森、克里克提出DNA的双螺旋结构模型。基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路后期基础理论1958年梅塞尔松、斯塔尔证明DNA的半保留复制基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路后期基础理论1957年克里克等提出中心法则DNARNA蛋白质转录翻译逆转录复制基础理论和技术发展催生了基因工程科技探索之路后期基础理论

1963年尼伦伯格和马太破译编码氨基酸的遗传密码，1966年霍拉纳用实验加以证明。基因工程及其应用梁凯学习目标1.掌握基因工程需要的基本工具2.理解基因的一般过程预习反馈别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平基本过程

剪切拼接导入表达结果人类需要的基因产物特点定向改造生物的遗传性状重组DNA技术：

是指将从一个生物体内分离得到或人工合成的目的基因转入另一个生物体中，使后者获得新的遗传性状或表达所需要的产物的技术。基因工程培育抗虫棉的简要过程：普通棉花(无抗虫特性)苏云金芽孢杆菌提取抗虫基因与运载体DNA拼接导入棉花细胞(含抗虫基因)棉花植株(有抗虫特性)一：抗虫基因从苏云金杆菌细胞内提取出来二：抗虫基因与运载体DNA连接三：抗虫基因导入棉花细胞解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？基因的“剪刀”——限制性内切酶基因的“针线”——DNA连接酶

基因的运载工具——运载体基因操作的工具

基因的大小以纳米计算，要对它进行剪切、拼接等操作，没有非常精细的工具是不行的。进行基因操作最少需要以下三种工具：

一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将DNA分子切断。目前已发现的限制酶有200多种。基因的“剪刀”—限制性核酸内切酶（限制酶）基因的针线——DNA连接酶

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。基因的针线：DNA连接酶

G

AA

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G用同种限制酶切割目的基因片段质粒DNA片段重组DNA分子外源基因(如抗虫基因)导入受体细胞(如棉花细胞)导入过程需要运输工具——基因的运载体。作用：作为运载工具，将外源基因转移到受体细胞中去。基因的运载工具——运载体：常用的运载体主要有两类：

1）质粒

2）噬菌体或某些动、植物病毒

质粒存在于许多细菌、酵母菌等生物的细胞中，是拟核或细胞核外能够进行自主复制的很小的环状DNA分子。是基因工程最常用的运载体。DNA重组技术的基本工具“分子手术刀”──限制酶

“分子缝合针”──DNA连接酶

“分子运输车”──基因进入受体细胞的载体基因操作的基本步骤1）提取目的基因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、鉴定和表达

目的基因是人们所需要转移或改造的基因。

如苏云金芽孢杆菌的抗虫基因，还有植物的抗病（抗病毒、抗细菌）基因，以及人的胰岛素基因、干扰素基因等。步骤一：目的基因的提取方法：1、直接分离法

2、人工合成法步骤二：基因表达载体的构建1）用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个切口，露出黏性末端。

2）用同一种限制酶切断目的基因，使其产生相同的黏性末端。

3）将切下的目的基因片段插入质粒的切口处，再加入适量DNA连接酶，形成了一个重组DNA分子（重组质粒）

目的基因与运载体的结合过程，实际上是不同来源的基因重组的过程。步骤二：基因表达载体的构建常用的受体细胞：

有大肠杆菌、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

目的基因在受体细胞内，随其分裂而复制。步骤四：目的基因的检测和表达检测：根据受体细胞是否具有某些标记基因，从而判断目的基因是否导入表达：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。深化选讲精讲分析

请同学们口头解答“探究点一、二”的问题；

内容小节基因工程生产药物--胰岛素

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！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了30%～50%!基因工程生产药物--干扰素

干扰素治疗病毒感染简直是“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。干扰素生产车间干扰素分子结构

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。治疗一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑垂体中提取生长激素。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。基因工程生产药物——生长激素转基因生物

转基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力,以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。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、利用转基因改良植物的品质抗虫转基因植物优点：减少环境污染、减低生产成本、提高产量例子：棉花、水稻、玉米、马铃薯、番茄等等主要杀虫基因：

Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等典型例子：转基因抗虫棉——Bt毒蛋白基因抗病转基因植物抗病基因：病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因.抗真菌基因：几丁质酶基因、抗毒素合成基因.其他抗逆转基因植物耐寒、耐旱转基因水稻利用转基因改良植物的品质含大量维生素的转基因玉米抗癌抗衰老的紫色西红柿转基因矮牵牛转基因蓝玫瑰转入荧光酶的转基因烟草苗转基因动物生长快、耐不良环境、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)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1.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、目的基因与运载体结合

C、将目的基因导入受体细胞

D、目的基因的检测和表达2.1976年，美国的H.Boyer首次将人的生长抑制素释放因子的基因转移到大肠杆菌，并获得了表达，此文中的“表达”是指该基因在大肠杆菌细胞内（）A、能进行DNA复制B、能传递给细菌后代C、能合成生长抑制素释放因子D、能合成人的生长素C练习C3．中国青年科学家陈大炬成功地把人的抗病毒干扰素基因“嫁接”到烟草的DNA分子上，使烟草获得了抗病毒的能力，试分析回答：(1)人的基因之所以能接到植物体上，原因是_____________________________________

(2)烟草具有抗病毒能力，说明烟草体内产生了_________________。

(3)不同生物间的基因移植成功，说明生物共有一套____________，从进化的角度来看，这些生物具有共同的原始祖先。

(4)烟草DNA分子