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第第3节节基因工程及其应用基因工程及其应用 能发能发荧光荧光的热的热带斑带斑马鱼马鱼普通热带斑马鱼是不发荧光普通热带斑马鱼是不发荧光的的转基因鲑鱼转基因鲑鱼同时具有高产、同时具有高产、稳产和抗逆性稳产和抗逆性等优良品质的等优良品质的农作物新品种农作物新品种. .抗虫害的玉米抗虫害的玉米 你知道为什么能把人的基因你知道为什么能把人的基因“嫁接嫁接”到细菌上到细菌上吗？你能推测出，这种基因的吗？你能推测出，这种基因的“嫁接嫁接”是怎么实现是怎么实现的吗？你能举出一些类似的、与你的生活关系很密的吗？你能举出一些类似的、与你的生活关系很密切的例子吗？切的例子吗？“嫁接嫁接”了人胰岛素基因了人胰岛素基因的工程菌的工程菌一、基因工程的概念：一、基因工程的概念：又叫做又叫做或或。通俗的说，。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出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，里，地改造生物的地改造生物的。基因重组基因重组生物体外生物体外基因基因/DNA/DNA分子水平分子水平剪切剪切拼接拼接导入导入表达表达人类需要的基因产物人类需要的基因产物1 1、 基因的基因的“剪刀剪刀” 专一性：专一性： 识别识别特定核苷酸特定核苷酸序列序列，在，在特定的切点特定的切点切切DNADNA，具具特异性特异性。并裂解。并裂解磷酸二酯磷酸二酯键键，产生两个产生两个黏性末端黏性末端。 二、基因操作的工具二、基因操作的工具例：大肠杆菌的一种限制酶能识别例：大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTCGAATTC序列，并在序列，并在G G和和A A之间切开。之间切开。被同一种限制酶切断的几个被同一种限制酶切断的几个DNADNA是否是否具有相同的黏性末端？具有相同的黏性末端？思考思考:2 2、基因的、基因的“针线针线” ” 连接酶的作用：连接酶的作用： 将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成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为一个完整的DNADNA分子。分子。连接的部位：连接的部位： 生成磷酸二酯键生成磷酸二酯键DNADNA连接酶的作用过程：连接酶的作用过程：连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末连接酶的作用是：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端连接起来，使之成为一个完整的DNADNA分子。分子。基因的针线：基因的针线：DNA连接酶连接酶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 GG C T T A A A A T T C G用同种限制酶切割用同种限制酶切割3 3、基因的运输工具、基因的运输工具运载体运载体 常用的运载体：质粒、常用的运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒等噬菌体和动植物病毒等标记基标记基因，便因，便于进行于进行检测。检测。 质粒存在于许多质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物细菌和酵母菌等生物中中, ,是细胞染色体外是细胞染色体外能够自主复制的很小能够自主复制的很小的环状的环状DNADNA分子分子. .作为运载体必须具备哪些条件？作为运载体必须具备哪些条件？1 1）能够在宿主细胞中）能够在宿主细胞中复制复制并稳定地并稳定地保存保存。2 2）具多个）具多个限制酶切点限制酶切点，以便，以便与外源基因连接与外源基因连接。3 3）具有某些）具有某些标记基因标记基因，便于进行，便于进行筛选筛选。如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。1 1、细胞染色体（或拟核、细胞染色体（或拟核DNADNA分子）外能自主复制的分子）外能自主复制的小型环状小型环状DNADNA分子；分子；2 2、质粒的存在对宿主细胞无影响；、质粒的存在对宿主细胞无影响；3 3、质粒的复制只能在宿主细胞内完成。、质粒的复制只能在宿主细胞内完成。质粒可作为有何特点？质粒可作为有何特点？从细胞中分从细胞中分离出离出DNA从大肠杆菌从大肠杆菌中提取质粒中提取质粒限制限制 酶酶提取目的基因提取目的基因限制酶限制酶目的基因与目的基因与运载体结合运载体结合DNA连连 接酶接酶目的基因导目的基因导入受体细胞入受体细胞目的基因的目的基因的表达与检测表达与检测三、基因工程操作的基本步骤三、基因工程操作的基本步骤要使目的基因与对应的运载体重组，所需的两种酶是要使目的基因与对应的运载体重组，所需的两种酶是( )( )限制酶连接酶解旋酶还原酶限制酶连接酶解旋酶还原酶 2.2.基因工程的正确操作步骤是（）基因工程的正确操作步骤是（）使目的基因与运载体结合使目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞检测目的基因的表达是否符合特定性状要求检测目的基因的表达是否符合特定性状要求提取目的基因提取目的基因 1 1、基因工程与作物育种、基因工程与作物育种苏云金杆菌苏云金杆菌转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基转鱼抗寒基因的番茄因的番茄转基因耐贮藏番茄（左）和普通番茄（右）转基因耐贮藏番茄（左）和普通番茄（右）不会引起过敏的转基因大豆不会引起过敏的转基因大豆生长快、肉质好的转基因生长快、肉质好的转基因鱼鱼( (中国中国) )乳汁中含有人生长激素的乳汁中含有人生长激素的转基因牛转基因牛( (阿根廷阿根廷) )中国农业大学获得中国农业大学获得的转基因克隆奶牛的转基因克隆奶牛导入人基因具特殊导入人基因具特殊用途的猪和小鼠用途的猪和小鼠2 2、基因工程与药物研制、基因工程与药物研制我国生产的部分基因我国生产的部分基因工程疫苗和药物工程疫苗和药物许多药品的生产许多药品的生产是从是从生物组织生物组织中提取中提取的。受材料来源限制的。受材料来源限制产量有限，其价格往产量有限，其价格往往十分昂贵。往十分昂贵。微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若化生产。若将生物合成相应药物成分的基因将生物合成相应药物成分的基因导入微导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决生物细胞内，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。产量问题，还能大大降低生产成本。胰岛素从猪、牛等动物的胰胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，腺中提取，100Kg100Kg胰腺只能提取胰腺只能提取4-5g4-5g的胰岛素，其产量之低和价的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。格之高可想而知。将合成的胰岛素基将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每因导入大肠杆菌，每2000L2000L培养液就能产生培养液就能产生100g100g胰岛素！使其价格胰岛素！使其价格降低了降低了30%-50%!30%-50%!干扰素治疗病毒感染简直是干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药万能灵药”！过去从人血中提取，！过去从人血中提取，300L300L血才提取血才提取1mg1mg！其！其“珍贵珍贵”程程度自不用多说。度自不用多说。人造血液、白细胞介人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因素、乙肝疫苗等通过基因工程实现工业化生产，均工程实现工业化生产，均为解除人类的病苦，提高为解除人类的病苦，提高人类的健康水平发挥了重人类的健康水平发挥了重大的作用。大的作用。人造血液及其生产人造血液及其生产乙肝疫苗乙肝疫苗我国生产的部分基因我国生产的部分基因工程药物和疫苗工程药物和疫苗我国生产的部分胰岛素产品我国生产的部分胰岛素产品 转基因食品已经走进我国百姓的生活。转基因食品已经走进我国百姓的生活。 国内尚没有转基因作物的大规模生产国内尚没有转基因作物的大规模生产 近几年我国大量从美国、阿根廷等国进口大豆，近几年我国大量从美国、阿根廷等国进口大豆，其中大部分是转基因大豆。其中大部分是转基因大豆。 我国有一半以上的大豆色拉油含有转基因成分。我国有一半以上的大豆色拉油含有转基因成分。3 3、转基因生物和转基因食品的安全性、转基因生物和转基因食品的安全性现在国内都有哪些转基因食品？现在国内都有哪些转基因食品？第一批列入目录的农业转基因生物是：第一批列入目录的农业转基因生物是： 大豆：大豆种子、大豆、大豆粉、大豆油、豆粕大豆：大豆种子、大豆、大豆粉、大豆油、豆粕 玉米：玉米种子、玉米、玉米油、玉米粉玉米：玉米种子、玉米、玉米油、玉米粉 油菜：油菜种子、油菜籽、油菜籽油、油菜籽粕油菜：油菜种子、油菜籽、油菜籽油、油菜籽粕 棉花种子棉花种子 番茄：番茄种子、鲜番茄、番茄酱番茄：番茄种子、鲜番茄、番茄酱现在市场上常见的小西红柿算是转基因食品么？现在市场上常见的小西红柿算是转基因食品么？ 小西红柿其实并不属于转基因食品，它是通小西红柿其实并不属于转基因食品，它是通过常规育种方法培育的。过常规育种方法培育的。转基因植物的安全性争论转基因植物的安全性争论 支持派认为：支持派认为：如果转基因农业生物技术得不到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。切证据。 美国人食用转基因食品已多年，超级市场上有美国人食用转基因食品已多年，超级市场上有40004000多种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。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，到现在为止也没有千万人在吃，到现在为止也没有个案例说明它有问题个案例说明它有问题 。反对派的观点反对派的观点 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；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。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，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。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，因而抵制美国作物更加排斥，因而抵制美国GMOGMO产品的进口。产品的进口。“转基因食品，要不要贴标签转基因食品，要不要贴标签?”?” 若转基因产品与目前市售的产品具有实质等同性若转基因产品与目前市售的产品具有实质等同性，则不需再加特殊的标签；，则不需再加特殊的标签； 若转基因产品中含有对一部分人群有过敏性反应若转基因产品中含有对一部分人群有过敏性反应的蛋白，则需加标签，以使购买者作出选择。的蛋白，则需加标签，以使购买者作出选择。 2001 2001年年6 6月月6 6日，国务院公布的日，国务院公布的农业转基因生农业转基因生物安全管理条例物安全管理条例规定，不得销售未标识的农业转规定，不得销售未标识的农业转基因生物，其标识应注明产品中含有转基因成分的基因生物，其标识应注明产品中含有转基因成分的主要原料名称；有特殊销售范围的还应注明并在指主要原料名称；有特殊销售范围的还应注明并在指定范围内销售。定范围内销售。 1 1、通过本节课的学习、通过本节课的学习, ,你认识什么叫基因工程你认识什么叫基因工程了吗了吗? ? 2 2、基因工程的原理你了解了么、基因工程的原理你了解了么? ?基因重组基因重组
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