基因工程及其应用

能发光的水母请您欣赏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”基因工程及其应用TTTTAGCCGGAA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”基因的运载体一基因工程的原理二基因操作的工具1.基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶识别特定核苷酸序列，切割特定DNA切点，具特异性。并裂解磷酸二酯键。例：大肠杆菌的一种限制酶（EcoRⅠ）能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开如: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—限制性内切酶基因操作(geneengineering)的工具思考1.用什么工具从DNA分子上“剪切”下所需的基因？答：基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）2.这种工具有什么特点？答：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。思考3.限制酶主要存在什么生物中？它的存在有何意义？答：主要存在于微生物中；限制酶可切断外来的DNA分子，对微生物有保护作用。思考黏性末端黏性末端思考被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？模型构建1CTTCATGAATTCCCTAA

GAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG练习使用EcoRI剪切目的基因CTTCATGAATTCCCTAA

GAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG

目的基因黏性末端一基因工程的原理二基因操作的工具2.基因的“针线”——

DNA连接酶连接酶的作用将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。一基因工程的原理二基因操作的工具2.基因的“针线”——

DNA连接酶连接酶的作用将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。连接的部位生成磷酸二酯键模型构建2使用DNA连接酶制作重组DNA分子甲片段CTTCATGAATTCCCTAA

GAAGTACTTAAGGGATT乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG

重组DNA分子RecombinantDNAGGCATCTTAAAATTCCGTAG思考如何让不同来源的两个DNA分子重新组合？答：用同一种限制酶切割两个DNA，然后让两者的黏性末端结合起来。再用DNA连接酶将两DNA末端的缝隙“缝合”。DNA连接酶的作用是：A.子链和母链之间形成氢键

B.黏性末端之间形成氢键

C.两个DNA末端间的缝隙连接

D.A、B、C都对C下列是由限制酶切割形成的DNA片段，能用相应DNA连接酶将它们恢复连接的组合是①…CTGCA…G②…G…CTTAA③G…ACGTC…④AATTC…G…A.①③；②④

B.①②；③④

C.①④；②③

D.以上都不对A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)的工具作用将外源基因送入受体细胞。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．一基因工程的原理二基因操作的工具CTTAAGGCAATT例：EcoRI

酶切位点基因工程过程示意图基因工程过程示意图①①从细胞中分离出DNA基因工程过程示意图①②①从细胞中分离出DNA②限制酶截取DNA片断基因工程过程示意图①②③①从细胞中分离出DNA②限制酶截取DNA片断③分离大肠杆菌中的质粒基因工程过程示意图①②③④①从细胞中分离出DNA②限制酶截取DNA片断③分离大肠杆菌中的质粒④DNA重组基因工程过程示意图①②③④⑤①从细胞中分离出DNA②限制酶截取DNA片断③分离大肠杆菌中的质粒④DNA重组⑤用重组质粒转化大肠杆菌基因工程过程示意图①②③④⑤⑥①从细胞中分离出DNA②限制酶截取DNA片断③分离大肠杆菌中的质粒④DNA重组⑤用重组质粒转化大肠杆菌⑥培养大肠杆菌克隆大量基因基因操作的基本步骤基因工程(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：①②③④（2）基因表达的含义是：

（3）写出酶基因工程在植物体内的表达过程：

（4）基因工程操作中的工具是：

海藻糖合成酶基因的获取目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞目的基因的表达和检测基因通过转录、翻译合成蛋白质，体现出相应的性状酶基因mRNA海藻糖合成酶转录翻译四、基因工程的应用一、基因工程与作物育种生长快、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。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。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%!3、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。

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。

转基因食品

安全吗?课究探后课题：利用网络资源并结合教材中的资料分析,就“转基因生物和转基因食品的安全性”以小论文的形式发表个人见解。

exercise

基因工程的正确操作步骤是:①使目的基因与运载体结合②将目的基因导入受体细胞③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求④提取目的基因③②④①B.②④①

③C.④①

②③D.③④①

②小试身手⒈要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是()

①限制酶②连接酶③解旋酶④还原酶

Ａ．①②Ｂ．③④Ｃ．①④Ｄ．②③A基因工程技术中的目的基因主要来源于A.自然界现存在生物体内的基因

B.自然突变产生的新基因

C.人工诱变产生的新基因

D.科学家在实验室中人工合成的基因A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.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

CBA.常用相同的限制性核酸内切酶处理目的基因和质粒

B.DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶

C.可用抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒

D.导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达.（2006年.四川）用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列说法不正确的是B切取牛的生长激素或人的生长激素基因,用显微注射技术将它们分别注入小鼠的受精卵中,从而获得了”超级鼠”,次项技术遵循的原理是A.基因突变DNARNA蛋白质B.基因工程RNADNA蛋白质C.细胞工程DNARNA蛋白质D.基因工程DNA