基因工程与转基因生物

转基因食品转基因食品转基因食品转基因食品河南省新乡县转基因抗虫棉实验田河南省新乡县转基因抗虫棉实验田一、基因工程一、基因工程我国具有自主知识产权的我国具有自主知识产权的抗虫棉抗虫棉的培育程序：的培育程序：将重组将重组DNA导入选育棉花细胞内导入选育棉花细胞内使抗虫基因在该棉花细胞中表达使抗虫基因在该棉花细胞中表达 从具有抗虫性状的细菌从具有抗虫性状的细菌DNA分子中获取抗虫基因分子中获取抗虫基因将抗虫基因与运载体将抗虫基因与运载体 拼接成为重组拼接成为重组DNA需要三种工具：需要三种工具：切割切割DNA连接连接DNA和运载体和运载体运载体运载体1、切割、切割DNA的工具的工具限限制性制性核酸内切酶核酸内切酶就是当异源就是当异源DNA分子渗入细分子渗入细胞后，要遭到它的切割破坏胞后，要遭到它的切割破坏专一性专一性能识别双链能识别双链DNA分子的某些特定脱氧核苷酸序列，并且切断其中特定部位分子的某些特定脱氧核苷酸序列，并且切断其中特定部位的两个脱氧核苷酸之间的键。如：的两个脱氧核苷酸之间的键。如：特点：特点：限制酶限制酶EcoR识别的碱基序列识别的碱基序列G A A T T CC T T A A G限制酶限制酶Hind识别的碱基序列识别的碱基序列A A G C T TT T C G A A限制异原限制异原DNA的入侵并使之失去活力，对自身的的入侵并使之失去活力，对自身的DNA无损害作用。无损害作用。限制酶可以产生限制酶可以产生黏性末端黏性末端即在切割时，即在切割时，DNA双链不在双链不在同一处断开，因而产生的片段都带有数个碱基的尾巴。如：同一处断开，因而产生的片段都带有数个碱基的尾巴。如：G A A T T C G A A T T CC T T A A G C T T A A G A A T T C G G C T T A A 黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端切下的切下的DNA片段片段2、DNA连接酶连接酶广泛存在于：细菌、噬菌体、酵母菌、植物和动物细胞内。广泛存在于：细菌、噬菌体、酵母菌、植物和动物细胞内。作用：将断裂的作用：将断裂的DNA黏性末端连接起来黏性末端连接起来DNA连接酶连接酶 2、化学浆糊、化学浆糊运载体运载体 3、分子运输车、分子运输车（2）条件）条件l 能在宿主细胞内自我复制并稳定地保存能在宿主细胞内自我复制并稳定地保存（1）作用）作用l 在宿主细胞大量复制目的基因在宿主细胞大量复制目的基因l 将目的基因运送到宿主细胞中将目的基因运送到宿主细胞中l 具有多个限制酶切点具有多个限制酶切点l 具有标记基因具有标记基因l 双链闭环双链闭环DNA分子分子l 能自我复制能自我复制l 带抗性基因带抗性基因质粒质粒（3）最常用）最常用导入的生物细胞，即能接纳重组导入的生物细胞，即能接纳重组DNA的的活细胞活细胞。人们为了得到其表达产物而把它转入到人们为了得到其表达产物而把它转入到新的生物体中去的基因。新的生物体中去的基因。目的基因目的基因受体细胞受体细胞二、基因工程的基本过程二、基因工程的基本过程四个步骤：四个步骤：获取目的基因获取目的基因目的基因与运载目的基因与运载体重组体重组重组重组DNA分子导分子导入受体细胞入受体细胞筛选含目的基因筛选含目的基因的受体细胞的受体细胞 获取目的基因获取目的基因目的基因目的基因是人们为了得到其表达产物而把它转入到是人们为了得到其表达产物而把它转入到 新的生物体中去的基因新的生物体中去的基因 从生物体从生物体细胞中分离细胞中分离通过化学方通过化学方法人工合成法人工合成 获得目的获得目的基因的方法基因的方法步骤步骤 基因定位基因定位（确定目的（确定目的基因在基因在DNA上的位子）上的位子）用限制酶从用限制酶从DNA分子中切取分子中切取 mRNA DNA方法方法逆转录酶逆转录酶目的基因与运载体重组目的基因与运载体重组筛选含目的基因的受体细胞筛选含目的基因的受体细胞 用与切取目的基因相同的限制酶将质粒切开，然后在用与切取目的基因相同的限制酶将质粒切开，然后在DNA连接酶的作用下，使目的基因与质粒组合，形成重组连接酶的作用下，使目的基因与质粒组合，形成重组质粒。（重组质粒。（重组DNA）重组重组DNA分子导入受体细胞分子导入受体细胞质粒质粒DNA分子上通常有特殊的遗传标记基因，所以重分子上通常有特殊的遗传标记基因，所以重组质粒也具有遗传标记基因（如抗生素抗性基因，也可以组质粒也具有遗传标记基因（如抗生素抗性基因，也可以在质粒上人工重组抗性基因）。在质粒上人工重组抗性基因）。受体细胞获得重组质粒的同时也获得了抗性基因，所受体细胞获得重组质粒的同时也获得了抗性基因，所以受体细胞能在含有抗生素的培养基中生长，未成功导入以受体细胞能在含有抗生素的培养基中生长，未成功导入重组质粒的受体细胞无法在含有抗生素的培养基中生长而重组质粒的受体细胞无法在含有抗生素的培养基中生长而死亡。死亡。三、转基因技术的应用三、转基因技术的应用微生物微生物基因工程基因工程特点：操作较为容易，研制周期比较短，通过发特点：操作较为容易，研制周期比较短，通过发 酵大量生产。酵大量生产。成果：药用蛋白质的规模化生产。如：成果：药用蛋白质的规模化生产。如：结构简单结构简单繁殖迅速繁殖迅速治疗：胰岛素依赖性糖尿病治疗：胰岛素依赖性糖尿病人胰岛素人胰岛素 急性胰腺炎、糖尿病和肢端肥大症急性胰腺炎、糖尿病和肢端肥大症人脑激素人脑激素 （人生长激素释放抑制因子）（人生长激素释放抑制因子）肺气肿肺气肿抗胰蛋白酶抗胰蛋白酶 不排卵症不排卵症绒毛膜促性腺素绒毛膜促性腺素 恶性肿瘤恶性肿瘤白细胞介素白细胞介素 溶血栓溶血栓组织型纤溶酶原吉活剂组织型纤溶酶原吉活剂 抗肿瘤抗肿瘤肿瘤坏死因子肿瘤坏死因子 助产助产松弛素松弛素植物基因工程植物基因工程成果：培育出抗性植物，如；我国的转基因抗虫棉。成果：培育出抗性植物，如；我国的转基因抗虫棉。全世界有近全世界有近200种转基因植物，我国有抗病毒烟草、种转基因植物，我国有抗病毒烟草、耐储存转基因番茄耐储存转基因番茄 正在研究将预防乙型肝炎、龋齿等疾病的疫苗基因正在研究将预防乙型肝炎、龋齿等疾病的疫苗基因 转入植物，来培育植物疫苗，以期通过食物获得疫苗接转入植物，来培育植物疫苗，以期通过食物获得疫苗接 种。种。动物基因工程动物基因工程特点：特点：以受精卵作为受体以受精卵作为受体细胞细胞用显微注射的方法用显微注射的方法将目的基因导入受精将目的基因导入受精卵卵使受精卵发育成转使受精卵发育成转基因动物基因动物成果：成果：巨型小鼠（内含外巨型小鼠（内含外源生长激素基因）源生长激素基因）可以培育生产人源性可以培育生产人源性蛋白质药物的动物（既蛋白质药物的动物（既动物基因工程培育的动物基因工程培育的乳乳腺生物反应器腺生物反应器）四、转基因生物产品的安全性四、转基因生物产品的安全性（一）食品安全（一）食品安全（二）环境安全（二）环境安全