第1節(jié)基因工程的基本原理和技術(shù)

1、Content第2節(jié) 基因工程及其應(yīng)用“嫁接”了人胰島素基因的大腸桿菌1982年第一例轉(zhuǎn)基因動物問世?？茖W(xué)家將大鼠的生長激素基因?qū)胄∈篌w內(nèi)，使小鼠體重為正常個體的二倍，被稱為超級小鼠。轉(zhuǎn)基因超級小鼠轉(zhuǎn)基因猴“安迪”藍(lán)色妖姬基因工程及其應(yīng)用第2節(jié) 即 （ ） 通俗的說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里， 地改造生物的 ?；蚱唇蛹夹g(shù)或DNA重組技術(shù)遺傳性狀基因工程定向【例1】科學(xué)家們經(jīng)過多年的努力，創(chuàng)立了一種新興的生物技術(shù)基因工程，實施該工程的最終目的是（ ） A.定向提取生物體的DNA分子 B.定向地對DNA分子進(jìn)行人工“剪切” C.

2、在生物體外對DNA分子進(jìn)行改造 D.定向地改造生物的遺傳性狀D原 理：操作水平：結(jié) 果：基因重組DNA分子水平定向地改造生物的遺傳性狀，獲得人類所需要的品種?！凹藿印绷巳艘葝u素基因的大腸桿菌問題探討：1、為什么能把人的基因嫁接到細(xì)菌上？2、如何利用大腸桿菌生產(chǎn)胰島素 ？培育“合成人胰島素”大腸桿菌的簡要過程：要實現(xiàn)上述操作關(guān)鍵步驟有哪些？實例展示提取胰島素基因?qū)氪竽c桿菌(含胰島素基因)分泌胰島素與運載體結(jié)合普通大腸桿菌 不能分泌胰島素人體某組織細(xì)胞 分泌胰島素 培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的關(guān)鍵步驟：1胰島素基因從人體細(xì)胞內(nèi)提取出來2胰島素基因與運載體DNA連接3胰島素基因?qū)胧荏w細(xì)胞(大腸桿菌)基因

3、的“剪刀”基因的“針線”基因的運載體（二）基因操作的工具限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶運載體基因的“剪刀”基因的“針線”基因的運輸工具基因的運輸工具1、基因工程的限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)主要存在于微生物一種限切酶只能識別一種特定的核苷酸序列,并在特定切點切割DNA分子特點:剪刀：EcoRI1、該限制酶只能識別GAATTC的序列，說明了限制酶具有的特性是 。2、 EcoRI限制酶識別了GAATTC的序列后，將會發(fā)生什么樣的變化？專一性1、基因工程的反向重復(fù)作用于：磷酸二酯鍵切割DNA分子兩個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。GATTCTAAACGGATTC科學(xué)探索一：如何“切割”目的基因？ATGAAT

4、TCA CTGAATTCG TACTTAAGT GACTTAAGC目的基因CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAA AATTCCGTAG EcoRI 剪切目的基因CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 作用于：磷酸二酯鍵EcoRI 剪切目的基因CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAA AATTCCGTAG 黏性末端目的基因小結(jié)：每種限制酶只能識別雙鏈DNA分子的某種_；并使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間

5、的_斷開，2、基因工程的DNA連接酶作用：將互補(bǔ)配對的兩個粘性末端連接起來，使之成為一個完整的DNA分子針線：使用DNA連接酶制作重組DNA分子甲片段CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT 乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG GGCATCTTAAAATTCCGTAG DNA連接酶的作用位點是：相鄰的兩個脫氧核苷酸的切口。即生成：_。磷酸二酯鍵探索二：如何拼接兩個DNA分子？ 質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌和酵母菌等生物中,是能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子。3、基因的運載體質(zhì)粒等條 件能復(fù)制,穩(wěn)定地保存具有限制酶切點具有標(biāo)記基因如何讓大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素？

6、從細(xì)胞中分離出DNA從大腸桿菌中提取質(zhì)粒限制 酶提取目的基因限制酶目的基因與運載體結(jié)合DNA連 接酶目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的表達(dá)與檢測三、基因工程操作的基本步驟1993年，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院的科學(xué)家成功培育出了抗棉鈴蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。他們從蘇云金芽孢桿菌中提取出抗蟲基因，導(dǎo)入棉花體細(xì)胞中，使棉花具有抵抗蟲害的能力。問： (1)在上述基因工程中目的基因是_,切割目的基因所用的工具是 _. (2)不同生物間基因移植成功說明生物共用一套_,從進(jìn)化的角度看，這些生物具有_. (3)在DNA分子中“拼接”上某個基因或“切割”掉某個基因，并不影響各基因的功能，這說明基因具有_。 (4)導(dǎo)入的目的基因成功

7、表達(dá)的標(biāo)志是什么？_.抗蟲基因限制酶遺傳密碼共同的原始祖先相對的獨立性棉花體細(xì)胞合成了相應(yīng)的蛋白質(zhì)，使棉花具有抵抗蟲害的能力思考題你知道什么是真正的碩果累累嗎?二、基因工程的應(yīng)用：1、基因工程與作物育種2、基因工程與藥物研制：三、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性：抗蟲棉抗CMV甜椒抗蟲原理？抗蟲結(jié)果？1、基因工程與作物育種生長快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國)乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄2、基因工程與藥物研制我國生產(chǎn)的部分基因工程疫苗和藥物許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來源限制產(chǎn)量有限，其價格往往十分昂貴。微生物生長迅速，容易控制，適于

8、大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成相應(yīng)藥物成分的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞內(nèi)，讓它們產(chǎn)生相應(yīng)的藥物，不但能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價格之高可想而知。將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價格降低了30%-50%!基因工程做成的“超級細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。通常一種假單孢桿菌只能分解石油中的一種烴類用基因工程培育成功的“超級細(xì)菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。 科學(xué)家還培育出能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)的細(xì)菌。3、環(huán)境污染治理 利用基因工

9、程培育的“指示生物”能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物。 用口徑為1m的DNA注射器，將大量的目的基因片段注入到受精卵的核內(nèi)，然后把經(jīng)過注射的受精卵移植到另一只雌性動物的子宮內(nèi)，使受精卵發(fā)育為轉(zhuǎn)基因動物。什么叫顯微注射技術(shù)？在猴子的未受精卵中加入附加基因，并利用它成功培育出健康活潑的小猴“安迪”。通過對“安迪”的研究我們可以簡單地引進(jìn)如老年性癡呆病的基因、帕金森病基因等，加快針對這類疾病疫苗的開發(fā)研究。 轉(zhuǎn)基因食品 安全嗎?!轉(zhuǎn)基因植物的安全性爭論支持派認(rèn)為：如果轉(zhuǎn)基因農(nóng)業(yè)生物技術(shù)得不到社會支持，這一研究將被扼殺，并且強(qiáng)調(diào)，迄今為止并沒有發(fā)現(xiàn)

10、轉(zhuǎn)基因食品危害人體健康和環(huán)境的確切證據(jù)。美國人食用轉(zhuǎn)基因食品已多年，超級市場上有4000多種商品是含有轉(zhuǎn)基因植物成分的，還沒有事例證明人吃了以后會得病，甚至?xí)鹚劳?。加拿大、澳大利亞也是轉(zhuǎn)基因食品的生產(chǎn)大國，均有幾千萬人在吃，到現(xiàn)在為止也沒有個案例說明它有問題 。反對派的觀點一英國科學(xué)家聲稱，轉(zhuǎn)基因馬鈴薯會減弱老鼠免疫系統(tǒng)功能；美國康乃爾大學(xué)也發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因玉米會危害蝴蝶幼蟲及其相關(guān)生態(tài)環(huán)境。環(huán)保團(tuán)體認(rèn)為這種違反自然的轉(zhuǎn)基因作物及產(chǎn)品，未經(jīng)長期安全測試，長期食用可能對人類及生態(tài)環(huán)境造成負(fù)面影響。尤其是注重環(huán)境和生態(tài)保護(hù)的歐盟國家，對轉(zhuǎn)基因作物更加排斥，因而抵制美國GMO產(chǎn)品的進(jìn)口。思維拓展: 細(xì)菌和人是差異非常大的兩種生物, 通過基因重組后,細(xì)菌能夠合成人體的胰島素，這說明了什么？這可不是普通的細(xì)菌，它是嫁接了人胰島素基因的工程菌，能大量合成人胰島素。人和細(xì)菌共用一套遺傳密碼所有生物共用一套遺傳密碼基因工程的“四步曲”提取目的基因1目的基因與運載體結(jié)合2將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞3目