基因工程及其应用.ppt

第六章从杂交育种到基因工程,第2节 基因工程及其应用,【教学目标】,（一）知识目标 1简述基因工程的基本原理。 2举例说明基因工程在农业、医药等领域的应用。 （二）能力目标 进行转基因生物和转基因食品安全性的资料收集和分析。 （三）情感目标 关注转基因生物和转基因食品的安全性。,引入一,蚕丝与蜘蛛丝 蛛丝是自然界最奇特的物质之一，它具有极强的韧度，其韧度是同样直径钢材的好几倍。但与家蚕不同，蜘蛛不能家养，因为它们会互相吞食，所以不可能建立人工饲养蜘蛛的农场。30多年来，科学家们一直试图找到利用其他生物体来制造蛛丝的办法,目前，全球的氮肥生产耗费世界总 电力的3%-4%，且农作物只能吸收 氮肥的1/10,造成了大面积土壤和水 质的污染。,德国科学家宣称，他们利用转基因细菌成功制造出了优质“蛛丝”，将来能利用这种丝纺织出精美布料或者轻巧而结实的绳索。 蜘蛛的吐丝织网技能要受到挑战了。,（1）为什么能把一种生物的基因“嫁接”到另一种生物上？ （2）推测这种“嫁接”怎样才能实现？ （3）这种“嫁接”对品种的改良有什么意义？ （4）生物体还可以通过什么途径得到基因？能否打破杂交育种的局限？,小结：人类可以利用基因工程技术按照自己的意愿直接定向改变生物。 通过上述的学习和分析，请归纳出基因工程的概念。,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,目的基因,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。,获得新性状,二、基因操作的工具,1.基因的“剪刀”限制性核酸内切酶（限制酶）,一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。,专一性,如:EcoRI限制酶,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:,GAATTCCGTAGAATTCGGATT,尝试写出下列序列受EcoRI限制酶作用后的黏性末端,CTTCATGAATTCCCTAA,GAAGTACTTAAGGGATT,CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA,练一练,、基因的针线DNA连接酶,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DNA分子。,基因的针线：DNA连接酶,3、基因的运输工具运载体,常用的运载体： 质粒、噬菌体和动植物病毒等,标记基因，便于进行检测。,质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子。,四、 基因工程的应用,1：基因工程在农业上的应用,1993年，中国农业科学院的科学家成功地培育出抗棉铃虫的转基因抗虫棉，抗虫的基因来自苏云金杆菌。苏云金杆菌形成的伴胞晶体是一种毒性很强的蛋白质晶体，能使棉铃虫等鳞翅目害虫瘫痪致死。科学家将编码这个蛋白质的基因导入作物，使作物自身具有抵御虫害的能力。,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,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,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),2：基因工程在畜牧养殖业的应用,转基因生物：,A：紫外光照射下的转绿色荧光蛋白的 Eustoma (Lisianthus) 花。,B：转没有绿色荧光蛋白的空质粒的花，,2002年，中国转基因棉花达到150万公顷，已经占到棉花产量的13.,我国大豆食用油近七成是“转基因”产品,与杂交育种、诱变育种相比较，基因工程育种的优点有哪些？,目的性强、克服远源杂交不亲和性、育种周期短,导入人基因具特殊用途的猪和小鼠,特殊动物,图为2001年12月底出生的5只可爱的转基因克隆小猪。据培育者英国PPL医疗公司称，这些转基因小猪将为研究和“生产”适用于人体移植手术使用的动物器官提供巨大的帮助。,3、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%!,治疗糖尿病,治疗生长缺陷症,治疗烫伤、胃溃疡,治疗某些癌症,治疗癌症或病毒感染,预防病毒性肝炎,治疗心血管病 （心脏病）,5、 环境保护 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。,通常一种细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。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。,阅读课本讨论：转基因食品安全吗？,餐桌上的转基因食品你敢吃吗？,三、转基因生物与转基因食品的安全性,两种观点 不安全：证据 安全：证据,你们的观点？,安全观点： 1、转基因食品与非转基因食品的构成是一样的； 2、减少农药使用、减少环境污染； 3、节省生产成本，降低粮食售价； 4、增加食品营养、提高食品产量等。,不安全观点： 1、可能产生抗除草剂的超级杂草； 2、可能使疾病的散播跨越物种障碍； 3、可能损害农作物的生物多样性； 4、认为创造新物种，可能干扰生态系统的稳定性； 5、可能产生新毒素和新过敏源。,最新款的摩托车,你想过吗?,谁能告诉我这是？,谁能告诉我这是？,谁能告诉我这是？,谁能告诉我这是？,你知道什么是真正的硕果累累吗?,1、通过本节课的学习,你认识什么叫基因工程了吗? 2、基因工程的原理你了解了么?,课堂小结：,基因重组,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 2.基因工程的正确操作步骤是（ ） 使目的基因与运载体结合 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 提取目的基因 ,积极思维:,