第六章第二节基因工程及其应用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,基因工程及其应用,第,2,节,研究人员评估表明糖尿病死亡率现已居全世界疾病死亡率之首。目前中国糖尿病患者人数已居世界第二位，预计,2025,年时更将达五千九百三十万人。,治疗糖尿病特效药,胰岛素,以往，治疗糖尿病的胰岛素是从动物胰腺中提取的，从,100,千克,猪、牛等动物的胰腺只能提取,3,4,克,胰岛素，治疗一个患者需宰杀,40,50,头牛，这种药物的造价就可想而知了。,微生物可以有分泌产物且微生物繁殖速率快,设想,能否利用微生物来生产胰岛素？,基因工程：又叫做,基因拼接技术,或,DNA,重组技术,。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，,定向地,改造生物的遗传性状。,原 理：,操作水平：,结 果：,一、基因工程,基因重组,DNA,分子水平,定向,地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。,定向改造,生物性状的新技术,想一想需要做哪些关键工作？,人体细胞,胰岛素基因（目的基因）,大肠杆菌细胞,想一想需要做哪些关键工作？,人体细胞,胰岛素基因,（目的基因）,大肠杆菌细胞,（受体细胞）,想一想需要做哪些关键工作？,人体细胞,胰岛素基因（目的基因）,大肠杆菌细胞,（受体细胞）,二、基因操作的工具,1,、基因工程的,指,“,限制性核酸内切酶,”,主要存在于微生物,一种,限制酶,只能识别,一种特定的核苷酸序列,并在,特定切点,切割,DNA,分子,已发现的有,200,多种,种类,:,来源,:,特点,:,“”,作用于：,磷酸二酯键,限制性内切酶（,EcoR,）作用过程,点击播放,被同一种限制酶切断的几个,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,指,“,DNA,连接酶,”,“,”,作用：,将互补配对的两,个黏性,末端连接起来，使之成为一个完整的,DNA,分子,DNA,连接酶的作用过程,点击播放,DNA,连接酶的作用位点,是：相邻的两个脱氧核苷酸的切口。即生成：,磷酸二酯键,。,3,、基因的运载体,（,2,）,条,件,能够,在宿主细胞中,复制,并,稳定地,保存,具有,多个限制酶切点，以便与,外源基因,连接,具有,标记基因,，便于进行筛选,（,3,）常用,的运载体：,质粒、噬菌体和动、植物病毒等,（,1,）运载体的概念,标记基因，便于进行检测。,其中,质粒,存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是拟核或细胞核外能够自主复制的,很小的环状,DNA,分子,.,（,4,）作用,将外源基因导入受体细胞,第一步：,第二步：,获取目的基因,目的基因与运载体结合,注意：要用同一种限制酶切取目的基因和运载体，并用,DNA,连接酶连接。,三、基因工程基本步骤,第三步：,第四步,:,将目的基因导入受体细胞,目的基因的检测和表达,1,、常用的受体细胞：,大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌、动植物细胞等,2,、常用微生物作受体细胞的原因：,微生物增殖快、代谢快、目的产物多,一般检测：,标记基因是否表达,大量的受体细胞接受很少的目的基因。处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。,将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。,无表达产物,无表达产物,有表达产物,无表达产物,四、基因工程的应用,1,、基因工程与作物育种,抗虫转基因植物,生长快、肉质好的转基因鱼,(,中国,),乳汁中含有人生长激素的转基因牛,(,阿根廷,),转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,转入抗寒基因的番茄,2,、基因工程与药物研制,我国生产的部分基因工程疫苗和药物,许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。,微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。,胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，,100Kg,胰腺只能提取,4-5g,的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。,将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每,2000L,培养液就能产生,100g,胰岛素！使其价格降低了,30%-50%!,基因工程做成的,“,超级细菌,”,能吞食和分解多种污染环境的物质。,通常一种假单孢杆菌只能分解石油中的一种烃类用基因工程培育成功的,“,超级细菌,”,却能分解石油中的多种烃类化合物。,科学家还培育出能吞食转化汞、镉等重金属，分解,DDT,等毒害物质的细菌。,3,、环境污染治理,转基因食品,安全吗,?!,转基因抗乙肝西红柿,(,中国,),，虽然不能治愈乙肝，但一年只吃几个抗乙肝西红柿，就完全能代替注射乙肝疫苗。抗乙肝西红柿属于转基因食品，就是将乙肝疫苗植入西红柿内，经过多代繁殖，使转入的基因稳定化。,用转基因的植物生产药物,转基因植物的安全性争论,支持派认为：如果转基因农业生物技术得不到社会支持，这一研究将被扼杀，并且强调，迄今为止并没有发现转基因食品危害人体健康和环境的确切证据。,美国人食用转基因食品已,多年，,超级市场上,有,4000,多种商品是含,有,转基,因,植物成分的,，,还没有事例证明人吃了以后会得病，甚至会引,起,死亡。加拿大、澳大利亚也是转基因食品的生产大国，均,有几,千万人在,吃,，到现在为止也没,有,个案例说明它,有,问题,。,反对派的观点,一英国科学家声称，转基因马铃薯会减弱老鼠免疫系统功能；,美国康乃尔大学也发现，转基因玉米会危害蝴蝶幼虫及其相关生态环境。,环保团体认为这种违反自然的转基因作物及产品，未经长期安全测试，长期食用可能对人类及生态环境造成负面影响。,尤其是注重环境和生态保护的欧盟国家，对转基因作物更加排斥，因而抵制美国,GMO,产品的进口。,要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是（）,限制酶连接酶解旋酶还原酶,实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限制性内切酶能识别分子的顺序，切点在和之间，这是利用了酶的（）,高效性专一性,多样性催化活性易受外界影响,随,练习,堂,科学家将携带抗虫基因的运载体导入二倍体棉花细胞中,经培养、筛选获得一株有抗虫特性基因的植株。经分析，该植株含有一个携带目的基因的,DNA,片段，因此可以把它看作杂合子。得到的棉花新品种对棉铃虫毒杀效果高达,80-100%,。,该资料中，杂合子抗虫棉个体在自交,F,1,代中，理论上仍具有抗虫特性的植株占总数的,。原因是,。,该项科技成果在环境保护上重要作用,随,练习,堂,3/4,雌、雄配子各有,1/2,含抗虫基因,减少农药对环境的污染,蓝色妖姬,水母,