基因工程及其應(yīng)用 省賽獲獎

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"?！俺夣庺~”

生長速度比普通鯉魚快42%，經(jīng)濟(jì)效益提高125%?；蚬こ碳捌鋺?yīng)用第2節(jié)抗蟲棉的培育蘇云金桿菌毒蛋白殺死害蟲毒蛋白基因棉花植株細(xì)胞內(nèi)基因工程：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

。2、原理：1、操作水平：基因重組DNA分子水平基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)定向遺傳性狀3、基因工程育種與雜交育種、誘變育種相比，主要優(yōu)點(diǎn)是什么？目的性強(qiáng)、育種周期短、克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙一、基因工程“嫁接”了人胰島素基因的大腸桿菌培育“合成人胰島素”大腸桿菌的簡要過程：要實(shí)現(xiàn)上述操作要經(jīng)哪些工具和操作步驟？普通大腸桿菌(不能分泌胰島素)人體組織細(xì)胞提取胰島素基因與運(yùn)載體結(jié)合導(dǎo)入大腸桿菌(含胰島素基因)轉(zhuǎn)基因大腸桿菌分泌胰島素實(shí)例展示（二）基因工程操作的工具基因的“剪刀”限制性核酸內(nèi)切酶基因的“針線”DNA連接酶基因的運(yùn)輸工具運(yùn)載體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制酶只能識別一種特定的核苷酸序列,并在特定切點(diǎn)切割DNA分子已發(fā)現(xiàn)的有200多種種類:來源:特點(diǎn):作用于：磷酸二酯鍵剪刀：使氫鍵斷裂的酶？CTTCATGAATTCCCTAA

GAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAGEcoRI限制酶剪切目的基因CTTCATGAATTCCCTAA

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目的基因黏性末端限制性內(nèi)切酶（EcoRⅠ）作用過程點(diǎn)擊播放

2、會產(chǎn)生幾個黏性末端？思考:目的基因

1、要想獲得目的基因必須用限制酶切幾個切口？

被同一種限制酶切斷的幾個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CTTCATGAATTCCCTAA

GAAGTACTTAAGGGATT乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG

GGCATCTTAAAATTCCGTAGDNA連接酶的作用位點(diǎn)是：相鄰的兩個脫氧核苷酸的切口。即生成：__________。磷酸二酯鍵3、基因的運(yùn)載體（2）條件①能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存②具有多個限制酶單一切點(diǎn)，以便與外源基因連接③具有標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選（1）常用運(yùn)載體：質(zhì)粒、噬菌體和動、植物病毒等

標(biāo)記基因，便于進(jìn)行檢測。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。

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(yùn)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1、用一定的（）切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個切口，露出（）。2、用（）切斷目的基因，產(chǎn)生（）。3、將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的（），再加入適量的（），形成一個重組的DNA分子。同種限制酶粘性末端限制酶相同的粘性末端切口DNA連接酶①從細(xì)胞中分離出DNA①②③④⑤⑥②限制酶截取DNA片斷③分離大腸桿菌中的質(zhì)粒并用同一種酶切④DNA重組⑤用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌⑥培養(yǎng)大腸桿菌克隆大量基因試試看課堂小結(jié)：12基因工程的操作工具1.基因的剪刀

——限制性內(nèi)切酶2.基因的針線

——ＤＮＡ連接酶

3.基因的運(yùn)輸工具

——運(yùn)載體

基因工程的操作步驟1.目的基因的提取2.目的基因與運(yùn)載體結(jié)合3.目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4.目的基因的檢測與表達(dá)⒈要使目的基因與對應(yīng)的載體重組，所需的兩種酶是()

①限制酶②連接酶③解旋酶④還原酶

Ａ．①②Ｂ．③④Ｃ．①④Ｄ．②③鞏固練習(xí)2.基因工程的正確操作步驟是（）

①使目的基因與運(yùn)載體結(jié)合

②將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

③檢測目的基因的表達(dá)是否符合特定性狀要求

④提取目的基因Ａ．③②④①Ｂ．②④①③

Ｃ．④①②③Ｄ．③④①②鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)3、在基因工程中，切割運(yùn)載體和含有目的基因的DNA片段，需使用（）

A、兩種連接酶B、兩種限制酶

C、同種連接酶D、同種限制酶鞏固練習(xí)4、實(shí)施基因工程的第一步的一種方法是把所需的基因從供體細(xì)胞內(nèi)分離出來，這要利用限制性內(nèi)切酶。一種限制性內(nèi)切酶能識別ＤＮＡ分子的ＧＡＡＴＴＣ順序，切點(diǎn)在Ｇ和Ａ之間，這是利用了酶的（）Ａ．高效性Ｂ．專一性Ｃ．多樣性Ｄ．催化活性易受外界影響鞏固練習(xí)5、以下是兩種不同的限制酶切割形成的DNA片段：（1）——CTGCA——G（2）——G——CTTAA（4）G——ACGTC——（3）AATTC——G——你能用DNA連接酶將它們連接起來嗎？

和

能連接；

和

能連接。14231993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(dú)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：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(jià)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(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(jià)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(jià)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。

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)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)鹚劳觥?/p>

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(diǎn)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?；蚬こ痰牟僮鞴ぞ?