第六章第二節(jié)-基因工程及其應(yīng)用(好)

能否讓細(xì)菌“吐出”蛛絲(zhūsī)？讓禾本科植物也能固氮？設(shè)想(shèxiǎng)根瘤菌的固氮作用共五十三頁(yè)知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二學(xué)業(yè)(xuéyè)分層測(cè)評(píng)當(dāng)堂即時(shí)(jíshí)達(dá)標(biāo)共五十三頁(yè)共五十三頁(yè)基因(jīyīn)“嫁接”共五十三頁(yè)基因工程(jīyīngōngchéng)及其應(yīng)用第2節(jié)共五十三頁(yè)基因工程：即

。通俗的說(shuō)，就是按照人們的意愿，把一種生物(shēngwù)的某種基因提取出來(lái)，加以修飾改造，然后放到另一種生物(shēngwù)的細(xì)胞里，

地改造生物的

。原理：操作(cāozuò)水平：結(jié)果：一、基因工程基因重組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?；蚱唇蛹夹g(shù)或DNA重組技術(shù)定向遺傳性狀共五十三頁(yè)培育(péiyù)轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的簡(jiǎn)要過(guò)程：普通大腸桿菌(dàchánɡɡǎnjūn)(不能分泌人的胰島素)人體組織細(xì)胞提取胰島素基因與運(yùn)載體DNA拼接導(dǎo)入大腸桿菌(含人的胰島素基因)轉(zhuǎn)基因大腸桿菌(能分泌人的胰島素)實(shí)例展示共五十三頁(yè)基因工程培育抗蟲(chóng)棉的簡(jiǎn)要(jiǎnyào)過(guò)程：普通(pǔtōng)棉花蘇云金桿菌提取抗蟲(chóng)基因重組DNA導(dǎo)入拼接抗蟲(chóng)棉“剪刀”（限制酶）“針線”（DNA連接酶）“運(yùn)載體”思考：1、每一步需要哪種工具？各有什么作用？2、每一步是怎樣具體操作的？

共五十三頁(yè)二、基因操作(cāozuò)的工具共五十三頁(yè)1、基因工程(jīyīngōngchéng)的限制性核酸(hésuān)內(nèi)切酶(限制酶)主要存在于微生物一種限切酶只能識(shí)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(lái)源:特點(diǎn):“”作用于：磷酸二酯鍵共五十三頁(yè)限制性內(nèi)切酶（EcoRⅠ）作用(zuòyòng)過(guò)程點(diǎn)擊播放共五十三頁(yè)

黏性末端(mòduān)

黏性末端(mòduān)EcoRI限制酶的切割

被限制酶切開(kāi)的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個(gè)伸出的核苷酸，他們之間正好互補(bǔ)配對(duì)，這樣的切口叫黏性末端。共五十三頁(yè)CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAGEcoRI剪切目的(mùdì)基因CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG

目的基因黏性末端(mòduān)共五十三頁(yè)

被同一種(yīzhǒnɡ)限制酶切斷的幾個(gè)DNA是否具有相同的黏性末端？思考(sīkǎo):形成的黏性末端不同不同的限制酶呢？具有共五十三頁(yè)G1’2’3’4’5’1’2’3’4’5’A3’,5’-磷酸二酯鍵3’端5’端3’端5’端磷酸二酯鍵共五十三頁(yè)限制性核酸(hésuān)內(nèi)切酶主要是從的一種酶。識(shí)別雙鏈DNA分子的某種，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)(liǎnɡɡè)核苷酸之間的斷開(kāi)。形成原核生物中分離純化出來(lái)特定的核苷酸序列磷酸二酯鍵黏性末端共五十三頁(yè)2、基因工程(jīyīngōngchéng)的DNA連接酶“

”

作用：將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)粘性末端(mòduān)連接起來(lái)，使之成為一個(gè)完整的DNA分子共五十三頁(yè)DNA連接酶的作用(zuòyòng)過(guò)程點(diǎn)擊播放共五十三頁(yè)兩DNA片段要具有互補(bǔ)的黏性末端(mòduān)才能拼起來(lái)DNA連接酶的縫合(fénghé)作用可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來(lái)，注意：DNA連接酶可連接雙鏈DNA中的DNA單鏈缺口，但不能連接單鏈DNA！共五十三頁(yè)AATTGCAATTAATTDNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶的作用(zuòyòng)

DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事(huíshì)嗎？共五十三頁(yè)基因(jīyīn)的針線：DNA連接酶

G

AA

TT

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AA

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C

G用同種限制酶切割DNA連接酶連接的是DNA骨架(gǔjià)上的缺口，不是堿基間的氫鍵共五十三頁(yè)使用DNA連接酶制作(zhìzuò)重組DNA分子甲片段(piànduàn)CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATT乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG

GGCATCTTAAAATTCCGTAGDNA連接酶的作用位點(diǎn)是：相鄰的兩個(gè)脫氧核苷酸的切口。即生成：磷酸二酯鍵。共五十三頁(yè)DNAlinking-enzymerestrictionendonucleaseDNAlinking-enzyme胰島素基因(jīyīn)共五十三頁(yè)3、基因(jīyīn)的運(yùn)載體（3）條件①能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定(wěndìng)地保存②具有多個(gè)限制酶切點(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（2）常用的運(yùn)載體：質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)、植物病毒等（1）概念共五十三頁(yè)

標(biāo)記基因，便于(biànyú)進(jìn)行檢測(cè)。質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌和酵母菌等生物(shēngwù)中,是能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子。

共五十三頁(yè)導(dǎo)入接種(jiēzhòng)培養(yǎng)接種(jiēzhòng)培養(yǎng)接種培養(yǎng)含有四環(huán)素的完全培養(yǎng)基完全培養(yǎng)基大腸桿菌不含抗四環(huán)素基因證明：不存活含有四環(huán)素的完全培養(yǎng)基證明：

大腸桿菌的受體細(xì)胞含有目的基因

四環(huán)素抗性基因

四環(huán)素抗性基因存活如何把導(dǎo)入了目的基因的受體細(xì)胞篩選出來(lái)？存活共五十三頁(yè)從細(xì)胞(xìbāo)中分離出DNA從大腸桿菌(dàchánɡɡǎnjūn)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(cè)三、基因工程操作的基本步驟共五十三頁(yè)共五十三頁(yè)GAATTCGAATTCCTTAAGCTTAAGTAAATTCGGCTA用識(shí)別GAATTC的限制(xiànzhì)酶切割用相同(xiānɡtónɡ)的限制酶重組質(zhì)粒(重組DNA)+DNA連接酶AATTCGGCTTAA目的基因AATTCGGCTTAA切開(kāi)的質(zhì)粒質(zhì)粒基因工程的基本過(guò)程共五十三頁(yè)重組(zhònɡzǔ)DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞能接納重組(zhònɡzǔ)質(zhì)粒的活細(xì)胞稱為受體細(xì)胞導(dǎo)入擴(kuò)增受體細(xì)胞常用的受體細(xì)胞是？導(dǎo)入的方法?目的基因的篩選和表達(dá)為什么要篩選？如何篩選？篩選的結(jié)果？如何判斷目的基因真正起作用？共五十三頁(yè)抗蟲(chóng)棉抗CMV甜椒抗蟲(chóng)原理(yuánlǐ)？抗蟲(chóng)結(jié)果？四、基因工程(jīyīngōngchéng)的應(yīng)用1、基因工程與作物育種共五十三頁(yè)蘇云金桿菌Bt基因普通棉轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉普通棉的受精卵共五十三頁(yè)抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物(zhíwù)共五十三頁(yè)轉(zhuǎn)基因矮牽牛轉(zhuǎn)基因藍(lán)玫瑰(méigui)共五十三頁(yè)生長(zhǎng)快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(yú)(中國(guó))乳汁中含有人生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)共五十三頁(yè)轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚(yú)抗寒基因的番茄共五十三頁(yè)2、基因工程(jīyīngōngchéng)與藥物研制我國(guó)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(lái)源限制產(chǎn)量(chǎnliàng)有限，其價(jià)格往往十分昂貴。

微生物生長(zhǎng)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(wèn)題，還能大大降低生產(chǎn)成本。共五十三頁(yè)

胰島素從豬、牛等動(dòng)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(jiàgé)之高可想而知。

將合成的胰島素基因(jīyīn)導(dǎo)入大腸桿菌，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%!共五十三頁(yè)⑵基因(jīyīn)診斷與基因(jīyīn)治療

診斷：用放射性同位素等標(biāo)記(biāojì)的“DNA探針”檢測(cè)肝炎病毒等病毒感染及遺傳缺陷，不但準(zhǔn)確而且迅速。我國(guó)研究人員正在制備用于基因治療的基因工程細(xì)胞

治療：把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的。共五十三頁(yè)基因診斷(zhěnduàn)——DNA探針概念(gàiniàn)：是用已知序列的DNA或RNA片段作為探針與待測(cè)樣品的DNA或RNA序列進(jìn)行核酸分子雜交，用于對(duì)待測(cè)核酸樣品中特定基因順序的探測(cè)，是基因診斷最基本的技術(shù)之一。條件：（1）必須是單鏈；（2）帶有容易被檢測(cè)出來(lái)的標(biāo)記物。

原理：DNA分子雜交（堿基互補(bǔ)配對(duì)）共五十三頁(yè)

臨床常見(jiàn)的生長(zhǎng)激素，干擾素和乙肝疫苗等藥物(yàowù)都可以用基因工程來(lái)大規(guī)模生產(chǎn)1987年開(kāi)始(kāishǐ)上市的干擾素生產(chǎn)胰島素歷史？共五十三頁(yè)

基因工程做成的“超級(jí)細(xì)菌”能吞食和分解(fēnjiě)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(jí)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(fēnjiě)DDT等毒害物質(zhì)的細(xì)菌。3、環(huán)境污染治理共五十三頁(yè)

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。共五十三頁(yè)

轉(zhuǎn)基因食品(shípǐn)

安全(ānquán)嗎?!共五十三頁(yè)轉(zhuǎn)基因植物(zhíwù)的安全性爭(zhēng)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(huì)支持，這一研究(yánjiū)將被扼殺，并且強(qiáng)調(diào)，迄今為止并沒(méi)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)。共五十三頁(yè)美國(guó)人食用轉(zhuǎn)基因食品已多年，超級(jí)市場(chǎng)上有4000多種商品是含有轉(zhuǎn)基因植物成分的，還沒(méi)有事例證明人吃了以后會(huì)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(guó)，均有幾千萬(wàn)人在吃，到現(xiàn)在為止也沒(méi)有—個(gè)案例說(shuō)明(shuōmíng)它有問(wèn)題。共五十三頁(yè)反對(duì)派的觀點(diǎn)(guāndiǎn)一英國(guó)科學(xué)家聲稱，轉(zhuǎn)基因馬鈴薯會(huì)減弱老鼠免疫系統(tǒng)功能；美國(guó)康乃爾大學(xué)也發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因玉米(yùmǐ)會(huì)危害蝴蝶幼蟲(chóng)及其相關(guān)生態(tài)環(huán)境。共五十三頁(yè)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(zhǎng)期安全測(cè)試，長(zhǎng)期食用可能對(duì)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)(shēngtài)保護(hù)的歐盟國(guó)家，對(duì)轉(zhuǎn)基因作物更加排斥，因而抵制美國(guó)GMO產(chǎn)品的進(jìn)口。共五十三頁(yè)基因工程(jīyīngōngchéng)的操作工具1.基因(jīyīn)的剪刀

——限制酶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(cè)與表達(dá)小結(jié)一、基因工程的原理二、基因工程的應(yīng)用三、轉(zhuǎn)基因和轉(zhuǎn)基因食品的安全性共五十三頁(yè)限制性內(nèi)切酶Ⅰ的識(shí)別序列和切點(diǎn)是—G↓GATCC—，限制性內(nèi)切酶Ⅱ的識(shí)別序列和切點(diǎn)是—↓GATC—。在質(zhì)粒上有酶Ⅰ的一個(gè)切點(diǎn)，在目的基因的兩側(cè)(liǎnɡcè)各有一個(gè)酶Ⅱ的切點(diǎn)。（1）請(qǐng)畫(huà)出質(zhì)粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。（2）請(qǐng)畫(huà)出目的基因兩側(cè)被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。（3）在DNA連接酶作用下，上述兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端能否連接？為什么？

可以連接。因?yàn)橛蓛煞N不同限制酶切割后形成的黏性末端(mòduān)是相同的（或是可以互補(bǔ)的）小試身手共五十三頁(yè)基因工程(jīyīngōngchéng)別名操作環(huán)境操作對(duì)象操作水平基本工具基本過(guò)程結(jié)果實(shí)質(zhì)基因(jīyīn)拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)生物體外基因DNA分子水平人類需要的基因產(chǎn)物提取→拼接→導(dǎo)入→檢