第3節(jié)基因工程與轉基因生物

1、普通棉花普通棉花轉基因抗蟲棉轉基因抗蟲棉想一想：想一想：轉基因抗蟲棉的轉基因抗蟲棉的抗蟲性狀抗蟲性狀是如何獲得的？是如何獲得的？抗蟲棉體內能產生抗蟲棉體內能產生蘇云金桿菌毒蛋蘇云金桿菌毒蛋白白第六章第六章 第第3節(jié)節(jié) 基因工程與轉基因生物基因工程與轉基因生物基因工程基因工程依據的原理：依據的原理：1.遺傳信息的傳遞和表達的規(guī)律：中心法則遺傳信息的傳遞和表達的規(guī)律：中心法則2.不同生物的遺傳信息表達途徑相同不同生物的遺傳信息表達途徑相同各種生物共有一套遺傳密碼、蛋白質的合成方法相同各種生物共有一套遺傳密碼、蛋白質的合成方法相同即：基因決定性狀即：基因決定性狀一、基因工程一、基因工程我國具有自主知

2、識產權的我國具有自主知識產權的抗蟲棉抗蟲棉的培育簡要過程：的培育簡要過程：一、基因工程一、基因工程從具有抗蟲性狀的細菌從具有抗蟲性狀的細菌DNA分子中分子中獲取獲取抗蟲基因抗蟲基因將抗蟲基因與運載體將抗蟲基因與運載體拼接拼接成為重組成為重組DNA將重組將重組DNA導入導入選育棉花細胞內，使基因在其中得到表達選育棉花細胞內，使基因在其中得到表達化學剪刀化學剪刀限制性核酸內切酶限制性核酸內切酶化學漿糊化學漿糊DNA連接酶連接酶分子運輸車分子運輸車運載體運載體(質粒質粒)一、基因工程一、基因工程基因工程的三種必要的工具：基因工程的三種必要的工具：1、化學剪刀：、化學剪刀：切割切割DNA的工具的工具限

3、制性核酸內切酶（限制酶）限制性核酸內切酶（限制酶）2、化學漿糊：、化學漿糊：連接連接抗蟲基因和運載體的工具抗蟲基因和運載體的工具DNA連接酶連接酶3、分子運輸車：、分子運輸車：將重組將重組DNA導入導入細胞中的工具細胞中的工具運載體運載體（質粒）（質粒）一、基因工程一、基因工程基因工程的三種必要的工具：基因工程的三種必要的工具：1、限制酶、限制酶“化學剪刀化學剪刀”2 2、DNADNA連接酶連接酶“化學漿糊化學漿糊”3 3、質粒、質?！胺肿舆\輸車分子運輸車”一、基因工程一、基因工程基因工程的三種必要的工具：基因工程的三種必要的工具：1、限制酶限制酶：2、DNA連接酶：連接酶：3、質粒：、質粒：

4、基因工程的基因工程的概念概念：一、基因工程一、基因工程基因工程的三種必要的工具：基因工程的三種必要的工具：1、限制酶限制酶：2、DNA連接酶連接酶：3、質粒：、質粒：基因工程的概念：基因工程的概念：基因工程的基因工程的過程過程：1、獲取獲取目的目的基因基因2、目的、目的基因與運載體重組基因與運載體重組3、重組、重組DNA分子導入受體細胞分子導入受體細胞4、篩選含目的基因、篩選含目的基因的受體細胞的受體細胞人們利用基因工程技術獲得了哪些成果？人們利用基因工程技術獲得了哪些成果？轉基因生物產品安全嗎？轉基因生物產品安全嗎？基因工程還可以應用在哪些方面？基因工程還可以應用在哪些方面？思考：思考：轉轉

5、基基因因技技術術甲生物甲生物取出優(yōu)取出優(yōu)秀基因秀基因“剪切剪切”“拼接拼接”乙生物乙生物表達表達新類型新類型新的生物產品新的生物產品轉轉基因技基因技術術2008年年11月月1日，轉基因藍玫瑰亮相日本日，轉基因藍玫瑰亮相日本東京國際花卉博覽會。東京國際花卉博覽會。這種藍玫瑰是轉基因玫瑰，被植入三色紫這種藍玫瑰是轉基因玫瑰，被植入三色紫羅蘭所含一種能刺激藍色素產生的基因，羅蘭所含一種能刺激藍色素產生的基因，花瓣因而自然呈現(xiàn)藍色?；ò暌蚨匀怀尸F(xiàn)藍色。真正藍玫瑰面世真正藍玫瑰面世 轉基因技術造就轉基因技術造就 臺灣科學家用轉基因技術開發(fā)出全球首條紅熒光魚臺灣科學家用轉基因技術開發(fā)出全球首條紅熒光魚

6、中國臺灣網中國臺灣網2004年年4月月1日消息：該魚是將珊瑚紅色基因以運用基因工程及日消息：該魚是將珊瑚紅色基因以運用基因工程及基因轉殖的生技技術殖入青魚的胚胎中，而產生全身發(fā)紅螢光的螢光魚。基因轉殖的生技技術殖入青魚的胚胎中，而產生全身發(fā)紅螢光的螢光魚。除此之外，臺港也首度展現(xiàn)除此之外，臺港也首度展現(xiàn)“繽紛的螢光世界繽紛的螢光世界”，首次將陸續(xù)研發(fā)成功的，首次將陸續(xù)研發(fā)成功的各色臺港各色臺港2號螢光斑馬魚置于一缸，讓紅、綠、紫、黃等色在短波長黑色及號螢光斑馬魚置于一缸，讓紅、綠、紫、黃等色在短波長黑色及藍色燈的照射下相互輝映，真正展現(xiàn)出藍色燈的照射下相互輝映，真正展現(xiàn)出“五彩繽紛五彩繽紛”的

7、螢光世界！的螢光世界！ 2009-01-06西南大學：轉基因研究，首先需要用一根極細的金屬西南大學：轉基因研究，首先需要用一根極細的金屬針在比米粒還小的蠶卵上打一個洞，再用用鎢絲做材料的玻璃針針在比米粒還小的蠶卵上打一個洞，再用用鎢絲做材料的玻璃針把綠色熒光基因注射進去。這種轉基因蠶所吐的蠶絲在紫外光下把綠色熒光基因注射進去。這種轉基因蠶所吐的蠶絲在紫外光下會發(fā)出綠色熒光。會發(fā)出綠色熒光。 蠶卵蠶卵一、基因工程一、基因工程基因工程的三種必要的工具：基因工程的三種必要的工具：1、限制酶限制酶：2、DNA連接酶連接酶：3、質粒：、質粒：基因工程的概念：基因工程的概念：基因工程的過程：基因工程的過程

8、：1、獲取獲取目的目的基因基因2、目的、目的基因與運載體重組基因與運載體重組3、重組、重組DNA分子導入受體細胞分子導入受體細胞4、篩選含目的基因、篩選含目的基因的受體細胞的受體細胞轉基因技術的應用：轉基因技術的應用：1、微生物基因工程微生物基因工程2、植物基因工程、植物基因工程3、動物基因工程、動物基因工程微生物基因工程微生物基因工程我國生產的部分基因我國生產的部分基因工程疫苗和藥物工程疫苗和藥物微生物：微生物：繁殖迅速繁殖迅速 結構簡單結構簡單 遺傳操作容易遺傳操作容易微生物基因工程：微生物基因工程： 技術比較成熟技術比較成熟 研制周期比較短研制周期比較短 可以大量生產（發(fā)酵）可以大量生產

9、（發(fā)酵）胰島素是治療糖尿病的特效胰島素是治療糖尿病的特效藥，長期以來只能依靠從豬、牛藥，長期以來只能依靠從豬、牛等動物的胰腺中提取，等動物的胰腺中提取，100Kg100Kg胰腺胰腺只能提取只能提取4-5g4-5g的胰島素，其產量的胰島素，其產量之低和價格之高可想而知。之低和價格之高可想而知。將合成的胰島素基因將合成的胰島素基因導入大腸桿菌，每導入大腸桿菌，每2000L2000L培養(yǎng)液就能產生培養(yǎng)液就能產生100g100g胰島胰島素！大規(guī)模工業(yè)化生產不素！大規(guī)模工業(yè)化生產不但解決了這種比黃金還貴但解決了這種比黃金還貴的藥品產量問題，還使其的藥品產量問題，還使其價格降低了價格降低了30%-50%!

10、30%-50%!植物基因工程和動物基因工程植物基因工程和動物基因工程運用基因工程技術，不但可以培養(yǎng)優(yōu)質、運用基因工程技術，不但可以培養(yǎng)優(yōu)質、高產、抗性好的農作物及畜、禽新品種，還可高產、抗性好的農作物及畜、禽新品種，還可以培養(yǎng)出具有特殊用途的動、植物。以培養(yǎng)出具有特殊用途的動、植物。生長快、耐不良環(huán)境、肉生長快、耐不良環(huán)境、肉質好的轉基因魚質好的轉基因魚( (中國中國) )乳汁中含有人生長激素的轉乳汁中含有人生長激素的轉基因?；蚺? (阿根廷阿根廷) )轉黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉魚抗寒基轉魚抗寒基因的番茄因的番茄轉黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯轉黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯不會

11、引起過敏的轉基因大豆不會引起過敏的轉基因大豆超級小鼠超級小鼠超級超級動物動物轉基因小鼠轉基因小鼠巨型小數鼠巨型小數鼠 正常小鼠正常小鼠 核未融合的受精卵核未融合的受精卵大鼠生長激大鼠生長激素基因素基因(外源外源基因基因)將受精卵注將受精卵注入輸卵管入輸卵管轉基因生物產品的安全性轉基因生物產品的安全性一、基因工程一、基因工程基因工程的三種必要的工具：基因工程的三種必要的工具：1、限制酶限制酶：2、DNA連接酶連接酶：3、質粒：、質粒：基因工程的概念：基因工程的概念：基因工程的過程：基因工程的過程：1、獲取獲取目的目的基因基因2、目的、目的基因與運載體重組基因與運載體重組3、重組、重組DNA分子導

12、入受體細胞分子導入受體細胞4、篩選含目的基因、篩選含目的基因的受體細胞的受體細胞轉基因技術的應用：轉基因技術的應用：1、微生物基因工程微生物基因工程2、植物基因工程、植物基因工程3、動物基因工程、動物基因工程轉基因生物產品的安全性：轉基因生物產品的安全性：轉基因生物產品的安全性轉基因生物產品的安全性兩個擔心：兩個擔心：一、轉基因生物本身是否會對生態(tài)環(huán)境造成不利的影響。一、轉基因生物本身是否會對生態(tài)環(huán)境造成不利的影響。 1、導致現(xiàn)有的生態(tài)系統(tǒng)結構的改變，影響生物多樣性、導致現(xiàn)有的生態(tài)系統(tǒng)結構的改變，影響生物多樣性2、轉基因技術產生的基因向其他生物擴散、轉基因技術產生的基因向其他生物擴散 二、轉基

13、因食品中可能含有致敏物質，影響人體的健康。二、轉基因食品中可能含有致敏物質，影響人體的健康。 轉基因食品轉基因食品 轉基因食品（轉基因食品（Genetically Modified FoodsGenetically Modified Foods，GMFGMF）是利用現(xiàn)代分子生物技術，將某些生物的）是利用現(xiàn)代分子生物技術，將某些生物的基因轉移到其他物種中去，改造生物的遺傳物質，基因轉移到其他物種中去，改造生物的遺傳物質，使其在形狀、營養(yǎng)品質、消費品質等方面向人們使其在形狀、營養(yǎng)品質、消費品質等方面向人們所需要的目標轉變。以轉基因生物為直接食品或所需要的目標轉變。以轉基因生物為直接食品或為原料加工

14、生產的食品就是為原料加工生產的食品就是“轉基因食品轉基因食品”。 從從轉基因食品誕生的那一天起，有關它的爭論就從未停息過轉基因食品誕生的那一天起，有關它的爭論就從未停息過 歐美形成兩大陣營歐美形成兩大陣營美國、加拿大、阿根廷等支持轉基因食品美國、加拿大、阿根廷等支持轉基因食品20092009年年, , 全球全球1.341.34億公頃的轉基因作物中億公頃的轉基因作物中, , 美美國占到了國占到了47.8% , 47.8% , 居全球之首。居全球之首。歐盟歐盟 、澳大利亞、新西蘭、日本、英國等反、澳大利亞、新西蘭、日本、英國等反對轉基因食品對轉基因食品歐盟的轉基因作物種植面積還不到全球的歐盟的轉基

15、因作物種植面積還不到全球的0 .3% 0 .3% 近來歐盟的態(tài)度有所改變近來歐盟的態(tài)度有所改變, ,一個顯著的標志是一個顯著的標志是20 10 20 10 年年3 3 月月2 2 日日. . 歐盟委歐盟委員會批準了一種轉基因土豆的種植。員會批準了一種轉基因土豆的種植。1：俄羅斯拒絕轉基因：俄羅斯拒絕轉基因：2006年，俄羅斯科學院高級神經研究所科年，俄羅斯科學院高級神經研究所科學家伊琳娜學家伊琳娜.艾爾馬科娃博士研究發(fā)現(xiàn)艾爾馬科娃博士研究發(fā)現(xiàn):食用轉基因大豆食物的老鼠食用轉基因大豆食物的老鼠,其幼鼠一半以上在出生后頭三個星期死亡其幼鼠一半以上在出生后頭三個星期死亡,是沒有食用轉基因大豆是沒有食

16、用轉基因大豆老鼠死亡率的老鼠死亡率的6倍倍. 2：意大利拒絕轉基因：意大利拒絕轉基因:意大利科學家進行了一個長期試驗意大利科學家進行了一個長期試驗,他們用他們用抗草甘膦轉基因大豆喂養(yǎng)雌性小鼠長達抗草甘膦轉基因大豆喂養(yǎng)雌性小鼠長達24個月個月,結果發(fā)現(xiàn)食用結果發(fā)現(xiàn)食用GM大豆的雌性小鼠肝臟出現(xiàn)了異常大豆的雌性小鼠肝臟出現(xiàn)了異常.3：瑞士拒絕轉基因：瑞士拒絕轉基因:1997年年,德國黑森州北部農民試種德國黑森州北部農民試種BT_176玉玉米，并用奶牛的補充飼料。米，并用奶牛的補充飼料。2000年，當農民開始提高該玉米在飼年，當農民開始提高該玉米在飼料中的比例后，所有牛都死啦；料中的比例后，所有牛都

17、死啦；2004年，瑞士，瑞士聯(lián)邦技術研年，瑞士，瑞士聯(lián)邦技術研究院植物研究所海爾比克教授發(fā)現(xiàn)，究院植物研究所海爾比克教授發(fā)現(xiàn)，BT176中用來毒殺歐洲螟中用來毒殺歐洲螟的的BT毒素，在牛體內無法分解，最終毒死了奶牛毒素，在牛體內無法分解，最終毒死了奶牛摘自海外（影摘自海外（影色無忌）色無忌） 4：澳大利亞拒絕轉基因：澳大利亞拒絕轉基因：2005年年11月月16日，澳大利亞聯(lián)邦科學日，澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織與工業(yè)研究組織CSIRO發(fā)表的一篇研究報告顯示：一項持續(xù)發(fā)表的一篇研究報告顯示：一項持續(xù)4個星個星期的實驗表明，被喂養(yǎng)了轉基因豌豆的小白鼠肺部產生炎癥，小期的實驗表明，被喂養(yǎng)了轉基因豌

18、豆的小白鼠肺部產生炎癥，小白鼠發(fā)生過敏反應，并對其他過敏原更加敏感。澳大利亞從此叫白鼠發(fā)生過敏反應，并對其他過敏原更加敏感。澳大利亞從此叫停了歷史停了歷史10年、耗資年、耗資300萬美元的轉基因項目萬美元的轉基因項目.中國形成三大派別中國形成三大派別 在中國，關于轉基因食品的爭論也是一波接一波在中國，關于轉基因食品的爭論也是一波接一波2010年年3月月,爭論再掀爭論再掀高潮，導火索是高潮，導火索是,2009年底頒發(fā)的轉基因水稻和轉基因玉米的安全證書，這年底頒發(fā)的轉基因水稻和轉基因玉米的安全證書，這波爭論的焦點是轉基因水稻原因很簡單，水稻是中國人的主要糧食。波爭論的焦點是轉基因水稻原因很簡單，水

19、稻是中國人的主要糧食。1.反對派反對派代表人物代表人物: 綠色和平組織食品與農業(yè)項目組主任方立峰綠色和平組織食品與農業(yè)項目組主任方立峰主要觀點主要觀點: 1 . 轉基因水稻的長期安全性還沒有定論不能讓中國人冒險轉基因水稻的長期安全性還沒有定論不能讓中國人冒險2.種植了轉基因作物后種植了轉基因作物后, 其花粉與周圍的其他植物特別是該作物的野生品種其花粉與周圍的其他植物特別是該作物的野生品種進行雜交會造成基因污染，進行雜交會造成基因污染， 野生品種往往有抗病蟲害野生品種往往有抗病蟲害抗逆、優(yōu)質和高產等重要性狀，基因污染可能會造成寶貴野生遺傳資源的丟抗逆、優(yōu)質和高產等重要性狀，基因污染可能會造成寶貴

20、野生遺傳資源的丟失。失。3.中國最接近商業(yè)生產的八種轉基因水稻都不同程度涉及國外專利中國最接近商業(yè)生產的八種轉基因水稻都不同程度涉及國外專利 這會威脅這會威脅我國的糧食安全我國的糧食安全2.支持派支持派代表人物代表人物: 抗蟲害轉基因水稻研發(fā)者張啟發(fā)院士抗蟲害轉基因水稻研發(fā)者張啟發(fā)院士, 科普作家方舟子科普作家方舟子主要觀點主要觀點:1 . 主要轉基因食品在被批準上市前經過了嚴格的安全性檢測主要轉基因食品在被批準上市前經過了嚴格的安全性檢測, 獲得了聯(lián)合國糧獲得了聯(lián)合國糧農組織、世界衛(wèi)生組織、國際科學理事會等國際權威機構的肯定。農組織、世界衛(wèi)生組織、國際科學理事會等國際權威機構的肯定。2 .

21、美國人吃轉基因食品已經有十幾年的歷史迄今未發(fā)現(xiàn)一例不良反應美國人吃轉基因食品已經有十幾年的歷史迄今未發(fā)現(xiàn)一例不良反應 張啟發(fā)張啟發(fā)和方舟子等支持者用自己的親身經歷和方舟子等支持者用自己的親身經歷(食用轉基因食品很多年食用轉基因食品很多年) 證明：轉基因食證明：轉基因食品很安全。品很安全。3 .轉基因技術對環(huán)境的影響被夸大了轉基因技術對環(huán)境的影響被夸大了“基因污染基因污染”并非轉基因作物特有的問題，并非轉基因作物特有的問題，種植傳統(tǒng)的作物同樣有可能造成基因污染，種植傳統(tǒng)的作物同樣有可能造成基因污染， 比如比如“雜交水稻雜交水稻”4 .種植轉基因作物能減少農藥、除草劑的使用，有利于環(huán)境保護。種植轉

22、基因作物能減少農藥、除草劑的使用，有利于環(huán)境保護。3 .謹慎派謹慎派代表人物代表人物: 中國雜交水稻之父袁隆平中國雜交水稻之父袁隆平主要觀點主要觀點:1 . 由于基因不同由于基因不同, 不同轉基因食品的安全性也不同，有的轉基因食品已經被證明不同轉基因食品的安全性也不同，有的轉基因食品已經被證明是安全的不能將所有轉基因食品一棍子打死。是安全的不能將所有轉基因食品一棍子打死。2 .至于抗病抗蟲的轉基因食品對人類到底有沒有問題，目前唯一的辦法是用人來至于抗病抗蟲的轉基因食品對人類到底有沒有問題，目前唯一的辦法是用人來做實驗，而且做實驗，而且, 必須證明志愿者和志愿者的下一代都沒有問題，如果兩代人都沒

23、必須證明志愿者和志愿者的下一代都沒有問題，如果兩代人都沒有問題的話有問題的話, 就證明這種轉基因食品可以大膽地吃。就證明這種轉基因食品可以大膽地吃。 我們應該正確認識轉基因與轉基因我們應該正確認識轉基因與轉基因食品，轉基因技術的許多目標與傳統(tǒng)方食品，轉基因技術的許多目標與傳統(tǒng)方法的目標是一致的，而且轉基因技術可法的目標是一致的，而且轉基因技術可以減少盲目性，包括全球以減少盲目性，包括全球“基因組計劃基因組計劃”在內的在內的基因技術信息的價值基因技術信息的價值會越來越大。會越來越大。用傳統(tǒng)方法用傳統(tǒng)方法構建新的遺傳變異構建新的遺傳變異時，基因時，基因技術技術知識只是補充，而不會知識只是補充，而不

24、會取而代之。取而代之。今后隨著相關技術的發(fā)展，傳統(tǒng)技術與今后隨著相關技術的發(fā)展，傳統(tǒng)技術與基因技術之間的界線也會越來越模糊。基因技術之間的界線也會越來越模糊?；蚬こ痰娜N必要的工具：基因工程的三種必要的工具：1、限制性核酸內切酶（限制性核酸內切酶（限制酶限制酶）：當異源當異源DNA分子滲入細胞后，分子滲入細胞后，要遭到它的切割破壞，而對自要遭到它的切割破壞，而對自身的身的DNA無損害作用。無損害作用。 專一性專一性一種限制酶只能識別一種限制酶只能識別雙鏈雙鏈DNA分子的一種特定脫氧核苷酸序列，并在特定的位分子的一種特定脫氧核苷酸序列，并在特定的位點切斷兩個脫氧核苷酸之間的鍵。如：點切斷兩個脫

25、氧核苷酸之間的鍵。如：特點：特點：限制酶限制酶EcoR識別的堿基序列識別的堿基序列G A A T T CC T T A A G限制酶可以產生限制酶可以產生黏性末端黏性末端即在切割時，即在切割時，DNA雙鏈不在雙鏈不在同一處斷開，因而產生的片段都帶有數個堿基的尾巴。如：同一處斷開，因而產生的片段都帶有數個堿基的尾巴。如：+黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端限制酶限制酶EcoR識別的堿基序列識別的堿基序列限制酶限制酶Hind識別的堿基序列識別的堿基序列+切下的切下的DNA片段片段如：如：下列黏性末端屬于同一種限制酶切割而成的是下列黏性末端屬于同一種限制酶切割而成的是 （ ） A A B B C C

26、D DB2、DNA連接酶連接酶DNA連接酶連接酶將兩個將兩個DNA片斷片斷“粘連粘連”起來拼接成起來拼接成重組重組DNA分子分子基因工程的三種必要的工具：基因工程的三種必要的工具：作用：將斷裂的作用：將斷裂的DNA黏性末端連接起來黏性末端連接起來3、運載體（運載體（如：如：質粒）質粒）質粒質粒DNA分子上含有特殊的遺傳標記基因，如：分子上含有特殊的遺傳標記基因，如： 抗四環(huán)素抗性基因抗四環(huán)素抗性基因 抗青霉素抗性基因抗青霉素抗性基因可據此進行重組可據此進行重組DNA 的鑒定和篩選。的鑒定和篩選?；蚬こ痰娜N必要的工具：基因工程的三種必要的工具：概念：獨立于細菌擬核概念：獨立于細菌擬核DNA外

27、外的，能的，能自主復制自主復制的的雙鏈閉環(huán)雙鏈閉環(huán)的的DNA分子。分子。作用：把外源基因送入細胞作用：把外源基因送入細胞攜帶外源基因的質粒進入細胞攜帶外源基因的質粒進入細胞后，可以獨立復制，也可以接合后，可以獨立復制，也可以接合到染色體到染色體DNA分子上同步復制分子上同步復制 操作環(huán)境操作對象操作水平結果獲取目的基因獲取目的基因目的基因與運載體重組目的基因與運載體重組重組重組DNA分子導入受體細胞分子導入受體細胞篩選含目的基因的受體細胞篩選含目的基因的受體細胞基因工程的過程：基因工程的過程：目的基因目的基因是人們?yōu)榱说玫狡浔磉_產物而把它轉入到是人們?yōu)榱说玫狡浔磉_產物而把它轉入到 新的生物體中去的基因新的生物體中去的基因從生物從生物體細胞體細胞中分離中分離通過化通過化學方法學方法人工合人工合成成獲得目獲得目的基因的基因的方