aa第6章第2节 基因工程及应用

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%!从胰岛素说起育种技术的不断完善与发展的动力和原因是超越已有技术的局限性。育种学家将如何突破“不能实行种间的基因交流”这一育种技术的局限呢？总结：选择育种杂交育种诱变育种特点：在自然产生的变异中选择局限：不能把位于两个品种的优良性状集于一身主要优点：有目的地把位于两个品种的优良性状集于一身局限：不能产生新的基因主要优点：能产生新基因局限：该方法具有一定的盲目性均不能实行种间的基因交流能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？你知道为什么能把人的基因“嫁接”到细菌上吗？你能推测出，这种基因的“嫁接”是怎么实现的吗？你能举出一些类似的、与你的生活关系很密切的例子吗？问题探讨“嫁接”了人胰岛素基因的工程菌乙肝疫苗我国生产的部分基因工程药物和疫苗我国生产的部分胰岛素产品能发荧光的热带斑马鱼?能发光的水母学习目标1、简述基因工程的基本原理2、简述基因工程的操作步骤3、举例说出基因工程在农业，医药等领域的应用。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，定向地改造生物的遗传性状。原理：操作水平：结果：一、基因工程目的基因供体细胞受体细胞基因重组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。获得新性状一、基因工程的概念

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，定向地改造生物的遗传性状。基因重组生物体外基因/DNA分子水平剪切→拼接→导入→表达定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。培育转基因大肠杆菌的简要过程：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2、基因工程的优点是：

可以按照人们的意愿直接__________改变生物的性状，培育出新品种。【讨论展示】1、下有关基因工程的叙述，正确的是（）A、基因工程是细胞水平上的生物工程B、基因工程的产物对人类都是有益的C、基因工程产生的变异属于人工诱变D、基因工程育种的优点之一是目的性强2、为什么不同生物的基因可以相互转移？转基因生物是否产生了新基因和新型蛋白质？

不同DNA分子能够拼接在一起的原因：（1）都具有相同的物质组成，都具有规则的双螺旋结构。（2）都遵循碱基互补配对的原则不能产生新基因和新型的蛋白质定向的1、基因工程的剪刀指“限制性核酸内切酶

”主要存在于微生物一种限切酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定切点切割DNA分子。已发现的有200多种种类:来源:特点:“”二、基因操作的工具（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。一般来说，被识别的DNA序列是回文序列，这种序列的特点：当从左右两端分别阅读这段双链DNA的碱基序列时，双链上的碱基序列是相同的。切割结果：产生2个带有_______________的DNA片断。相同粘性末端作用：

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。★温故：

①DNA分子具有怎么样的空间结构？

②构成DNA分子的基本单位是什么？③这些基本单位通过什么化学键相连构成脱氧核苷酸链？④找出下列DNA片段中EcoRI的限制酶的切割位点，用箭头表示。指出限制酶作用哪个化学键？↓↑双螺旋磷酸二酯键脱氧核糖核苷酸磷酸二酯键★知新：

⑤写出下面被限制酶切割后的两个黏性末端：

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。[牛刀小试]

下列四条DNA分子，彼此间具有互补粘性末端的一组是（）

A．①②B．②③C．③④D．②④

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:形成的黏性末端不同不同的限制酶呢？具有【讨论展示】_1、下列关于限制酶的说法不正确的是（）A．限制酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少分布B．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C．不同的限制酶切割DNA的切点不同D．限制酶的作用是用来提取目的基因2、试写出下列序列受EcoRⅠ限制酶作用后的粘性末端CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATT _______________________TCCGTAGAATTCGGATTAGGCATCTTAAGCCTAA _________________________

CTTCATG

AATTCCCTAA

GAAGTACTTAA

GGGATT

TCCGTAG

AATTCGGATT

AGGCATCTTAA

GCCTAA↓

↑↓

↑2.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。磷酸二酯键作用：（1）作用：具有相同（互补）黏性末端的两个DNA片段黏合后，它缝合DNA分子骨架上__________和__________之间的缺口。结果：形成重组DNA分子磷酸脱氧核糖二、基因操作的工具基因的针线：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★疑问：DNA连接酶和限制酶分别作用的是哪个化学键？【分析拓展】DNA聚合酶是把单个的脱氧核苷酸连接成DNA片断；DNA连接酶把DNA片连接成DNA分子，两者都是连接脱氧核糖和磷酸之间的磷酸二酯键。磷酸二酯键3.基因的运载工具——运载体：最常用的（质粒）常用的运载体主要有两类：

1）细菌细胞质的质粒

2）噬菌体或某些动植物病毒(1)作用：将外源基因送入的工具.受体细胞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,是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子。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。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，如四环素的标记基因。质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用，但复制只能在宿主细胞内成。四个基本步骤：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）目的基因的检测和表达目的基因

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、种子贮藏蛋白的基因，以及人的胰岛素基因、干扰素基因等。直接分离基因人工合成基因目的基因的提取方法三、基因操作的基本步骤步骤二：目的基因