人教高一生物必修二基因工程與其應用

1、人教高一生物必修二基因工程與其應用轉入人胰島素基因的大腸桿菌水母轉入熒光素酶蛋白基因的發(fā)熒光煙草藍色妖姬導入人基因具特殊用途的豬和小鼠抗蟲害的玉米轉基因超級鼠轉基因西紅柿紫色（花青素）轉基因鮭魚甲生物乙生物取出優(yōu)秀基因“剪切”“拼接”新類型表達新的生物產(chǎn)品轉基因技術基因工程： 又叫做基因拼接技術或DNA重組技術。 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胞里，定向地改造生物的性狀。原 理：操作水平：操作環(huán)境：結 果：一、基因工程的原理基因重組DNA分子水平生物體外定向地改造生物的性狀，獲得人類所需要的品種。目的基因供體細胞受體細胞二、基因

2、操作的工具 例如：大腸桿菌(E.coli)的一種限制性內(nèi)切酶(EcoRI)能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。、基因的剪刀限制性內(nèi)切酶（限制酶）專一性重播限制酶什么叫黏性末端？ 被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補配對，這樣的切口叫黏性末端。被同一種限制性內(nèi)切酶切斷的幾個DNA是否具有相同的黏性末端？G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G

3、用同種限制酶切割G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G用同種限制酶切割2、基因的針線DNA連接酶 DNA連接酶可將把（能互補配對的兩個）黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，這樣一個重組的DNA分子才能形成。二、基因操作的工具目的基因供體細胞受體細胞要讓一個從甲生物細胞內(nèi)取出來的基因(如抗蟲基因),送入受體細胞(如棉細胞),還需要有運輸工具,這就是運載體。3、基因的運輸工具運載體二、基因操作的工具作為運載體必須具備哪些條件？1.能夠復制并穩(wěn)定地保存。2.具限制

4、酶切點，以便與外源基因連接。3.具有某些標記基因，便于進行篩選。 如抗菌素的抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應的基因等。常用的運載體：質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒；最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒。質(zhì)粒細菌細胞內(nèi)一種自我復制的環(huán)狀雙鏈DNA分子，能穩(wěn)定地獨立存在于染色體外，并傳遞到子代?，F(xiàn)在常用的質(zhì)粒大多數(shù)是經(jīng)過改造或人工構建的，常含抗生素抗性基因，是重組DNA技術中重要的工具。 質(zhì)粒的特點1、細胞染色體（或擬核DNA分子）外能自主復制的小型環(huán)狀DNA分子；2、質(zhì)粒的存在對細胞無影響；3、質(zhì)粒的復制只能在宿主細胞內(nèi)完成。大腸桿菌的質(zhì)粒： 最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒，其中常含有抗藥基因（又稱標記基因），如四環(huán)

5、素抗性基因，攜帶這個基因的細菌對四環(huán)素具有抗藥性。（標記基因）三、基因操作的基本步驟：1、提取目的基因2、目的基因與運載體結合3、將目的基因?qū)胧荏w細胞4、目的基因的表達和檢測目的基因供體細胞受體細胞1、獲取目的基因 是取得人們所需要的特定基因，也就是目的基因如抗蟲基因，抗病基因、種子的貯存蛋白基因，以及人的胰島素基因、干擾素基因等都是目的基因。三、基因操作的基本步驟：2、目的基因與運載體結合用與提取目的基因相同的限制酶切割質(zhì)粒使之出現(xiàn)一個切口，將目的基因插入切口處，讓目的基因的黏性末端與切口上的黏性末端互補配對后，在連接酶的作用下連接形成重組DNA分子。細菌供體細胞取出質(zhì)粒取出DNA用限制酶

6、切斷DNA用連接酶連接目的基因3、將目的基因?qū)胧荏w細胞將重組DNA導入受體細胞擴增常用的受體細胞：菌類和動植物細胞4、目的基因的表達和檢測大量的受體細胞接受不多的目的基因。處理的受體細胞中真正攝入了目的基因的很少，必須將它從中檢測出來。4、目的基因的表達和檢測大量的受體細胞接受不多的目的基因。處理的受體細胞中真正攝入了目的基因的很少，必須將它從中檢測出來。 將每個受體細胞單獨培養(yǎng)形成菌落，檢測菌落中是否有目的基因的表達產(chǎn)物。淘汰無表達產(chǎn)物的菌落，保留有表達產(chǎn)物的進一步培養(yǎng)、研究。無表達產(chǎn)物無表達產(chǎn)物有表達產(chǎn)物無表達產(chǎn)物4、目的基因的表達和檢測無表達產(chǎn)物無表達產(chǎn)物有表達產(chǎn)物無表達產(chǎn)物三、基因操

7、作的基本步驟：1、提取目的基因2、目的基因與運載體結合3、將目的基因?qū)胧荏w細胞4、目的基因的表達和檢測目的基因供體細胞受體細胞判斷轉基因成功的標志是標記基因得到表達。四、基因工程的應用獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具有優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物和具有抗逆性的作物新品種。高效率的生產(chǎn)出高質(zhì)量、低成本的藥品，如胰島素、干擾素和乙肝疫苗等利用轉基因細菌降解有毒有害的化合物，保護環(huán)境。、基因工程與作物育種 1993年，中國農(nóng)業(yè)科學院的科學家成功地培育出了抗棉鈴蟲的轉基因抗蟲棉，抗蟲的基因來自蘇云金桿菌。蘇云金桿菌形成的伴胞晶體是一種毒性很強的蛋白質(zhì)晶體，能使棉鈴蟲等鱗翅目害蟲癱瘓致死?？茖W家將編碼這個蛋白質(zhì)的基因?qū)胱魑铮?/p>

8、使作物自身具有抵御蟲害的能力。四、基因工程的應用、基因工程與作物育種四、基因工程的應用生長快、肉質(zhì)好的轉基因魚(中國)乳汁中含有人生長激素的轉基因牛(阿根廷)轉黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉魚抗寒基因的番茄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，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成相應藥物成分的基因?qū)胛⑸锛毎麅?nèi)，讓它們產(chǎn)生相應的藥物，不但能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。 基因工程藥品的生產(chǎn)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 基因工程藥品的生產(chǎn)胰島素從豬

9、、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。轉基因大腸桿菌每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價格降低了30%-50%!從人血中提取干擾素，300L血才提取1mg！轉基因大腸桿菌，每1Kg的培養(yǎng)液可提取204mg干擾素人造血液及其生產(chǎn) 基因診斷與基因治療運用基因工程設計制造的“DNA探針”檢測肝炎病毒等病毒感染及遺傳缺陷，不但準確而且迅速。通過基因工程給患有遺傳病的人體內(nèi)導入正?；蚩伞耙淮涡浴苯獬∪说募部?。3、基因工程與環(huán)境保護環(huán)境監(jiān)測：基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測環(huán)境中的病毒、細菌等污染。1t水中只有10個病毒也能

10、被DNA探針檢測出來利用基因工程培育的“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化污染物。環(huán)境污染治理：基因工程做成的“超級細菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。通常一種細菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級細菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)。環(huán)境污染治理：基因工程做成的“超級細菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。4、轉基因生物和轉基因食品的安全性 當人類擁有了只有大自然才擁有的改造生物、創(chuàng)造生物的能力時，也感到了不安與困惑。人類是否有權按照自已的意愿操縱地球上的生命？人類

11、創(chuàng)造的轉基因生物、轉基因食品是否會危害整個生物圈，包括人類自身？4、轉基因生物和轉基因食品的安全性轉基因生物： 閱讀課本討論：轉基因食品安全嗎？怪物 1怪物 2怪物 3怪物 4當人類擁有了只有大自然才擁有的改造生物、創(chuàng)造生物的能力時，我們是否感到很坦然呢？綠色和平組織將轉基因食品妖魔化對轉基因食品安全性的爭論支持派（美國、阿根廷、巴西）迄今為止并沒有發(fā)現(xiàn)轉基因食品危害人體健康和環(huán)境的確切證據(jù)。反對派（歐盟和日本）與轉基因食品無關的若干次食品恐慌中間派：發(fā)展中國家一英國科學家聲稱，轉基因馬鈴薯會減弱老鼠免疫系統(tǒng)功能.美國康乃爾大學也發(fā)現(xiàn)，轉基因玉米會危害蝴蝶幼蟲及其相關生態(tài)環(huán)境環(huán)保團體認為這種違反自然的轉基因作物及產(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)境造成負面影響