1、整理ppt1 基因工程基因工程 及其應用及其應用 第第2節節 視頻鏈接 整理ppt2 什么是基因工程什么是基因工程? ? 基因工程的工具和步驟基因工程的工具和步驟? ? 本課聚焦: 整理ppt3 豆科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮豆科植物的根瘤能夠固定空氣中的氮 資料一：目前，資料一：目前， 全球的氮肥生全球的氮肥生 產耗費世界總產耗費世界總 電力的電力的3%-4%， 且農作物只能且農作物只能 吸收氮肥的吸收氮肥的 1/10,造成了大造成了大 面積土壤和水面積土壤和水 質的污染。質的污染。 資料分析引入資料分析引入 整理ppt4 資料二資料二 以往，治療糖尿以往，治療糖尿 病的胰島素是從動病的胰

2、島素是從動 物胰腺中提取的，物胰腺中提取的， 從從100千克豬、牛千克豬、牛 等動物的胰腺只能等動物的胰腺只能 提取提取34克胰島素，克胰島素， 治療一個患者需宰治療一個患者需宰 殺殺4050頭牛，這頭牛，這 種藥物的造價就可種藥物的造價就可 想而知了。想而知了。 微生物可以有分泌產物，微生物可以有分泌產物， 且微生物繁殖速率快且微生物繁殖速率快 整理ppt5 整理ppt6 基因工程：基因工程：又叫做又叫做基因拼接技術基因拼接技術或或DNA重組技術重組技術。 通俗的說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某通俗的說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某 種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種種

3、基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種 生物的細胞里，生物的細胞里，定向定向地改造生物的地改造生物的遺傳性狀遺傳性狀。 原原 理：理： 操作水平：操作水平： 結結 果：果： 目的基因目的基因供體細胞供體細胞受體細胞受體細胞 基因重組基因重組 DNA分子水平分子水平 定向地改造生物的遺傳性狀，定向地改造生物的遺傳性狀， 獲得人類所需要的品種。獲得人類所需要的品種。 獲得新性狀獲得新性狀 整理ppt7 二、基因操作的工具二、基因操作的工具 1.1.基因的基因的“剪刀剪刀”限制性內切酶（限制酶）限制性內切酶（限制酶） 一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序 列，

4、并在特定的切點上切割列，并在特定的切點上切割DNADNA分子。分子。 專一性專一性 如如:EcoRI限制酶限制酶 整理ppt8 限制性內切酶限制性內切酶（EcoREcoR）作用過作用過 程程 整理ppt9 被同一種限制酶切斷的幾個被同一種限制酶切斷的幾個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: 整理ppt10 、基因的針線、基因的針線DNADNA連接酶連接酶 連接酶的作用是：將互補配對的兩個黏性末連接酶的作用是：將互補配對的兩個黏性末 端連接起來，使之成為一個完整的端連接起來，使之成為一個完整的DNADNA分子。分子。 整理ppt11 DNA連接酶的作用過程連

5、接酶的作用過程 整理ppt12 3 3、基因的運輸工具、基因的運輸工具運載體運載體 常用的運載體：常用的運載體： 質粒、噬菌體和質粒、噬菌體和 動植物病毒等動植物病毒等 標記基標記基 因，便因，便 于進行于進行 檢測。檢測。 質粒存在于質粒存在于 許多細菌和酵母許多細菌和酵母 菌等生物中菌等生物中, ,是細是細 胞染色體外能夠胞染色體外能夠 自主復制的很小自主復制的很小 的環狀的環狀DNADNA分子分子. . 整理ppt13 第一步：獲取目的基因第一步：獲取目的基因 基因工程基本步驟：基因工程基本步驟： 第二步：目的基因與運載體結合第二步：目的基因與運載體結合 第三步：將目的基因導入受體細胞第

6、三步：將目的基因導入受體細胞 第四步第四步: 目的基因的表達和檢測目的基因的表達和檢測 整理ppt14 整理ppt15 GAATTCCGTAGAATTCGGATT 嘗試寫出下列序列受嘗試寫出下列序列受EcoliI 內切酶作用后的黏性末端內切酶作用后的黏性末端 CTTCATGAATTCCCTAA GAAGTACTTAAGGGATT CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT 練一練: GGCATCTTAA AATTCCGTAG 整理ppt16 1 1、獲取目的基因、獲取目的基因 直接分離基因直接分離基因鳥槍法鳥槍法 人工

7、合成基因法人工合成基因法 逆轉錄法逆轉錄法 化學合成法化學合成法 整理ppt17 提取目的基因的方法提取目的基因的方法 用限制酶切用限制酶切 斷成許多片段斷成許多片段 直接分離基因直接分離基因鳥槍法鳥槍法 將供體生物的將供體生物的DNADNA用限制酶用限制酶 切割為許多片段，再用運載體將切割為許多片段，再用運載體將 這些片段都運載到受體生物的不這些片段都運載到受體生物的不 同細胞中去。只要有一個細胞獲同細胞中去。只要有一個細胞獲 得了需要的目的基因并得以表達，得了需要的目的基因并得以表達， 基因工程就算成功了?；蚬こ叹退愠晒α恕?該法最大的缺點是該法最大的缺點是帶有很大帶有很大 的盲目性，工

8、作量大，成功率低。的盲目性，工作量大，成功率低。 且不能將真核生物的基因轉移到且不能將真核生物的基因轉移到 原核生物中去。原核生物中去。 整理ppt18 人工合成基因法人工合成基因法 DNADNA合成儀合成儀 有兩種方法：有兩種方法： 逆轉錄法逆轉錄法：以信使：以信使 RNARNA為模板，在逆轉錄酶為模板，在逆轉錄酶 的作用下利用脫氧核苷酸的作用下利用脫氧核苷酸 合成合成DNA(DNA(基因基因) )。 化學合成法化學合成法：根據：根據 蛋白質的氨基酸順序推算蛋白質的氨基酸順序推算 出信使出信使RNARNA核糖核苷酸順核糖核苷酸順 序，再據此推算出基因序，再據此推算出基因 DNADNA的脫氧核

9、苷酸順序。的脫氧核苷酸順序。 用游離脫氧核苷酸直接合用游離脫氧核苷酸直接合 成相應的基因。成相應的基因。 整理ppt19 用與提取目的基因用與提取目的基因 相同的限制酶切割質粒相同的限制酶切割質粒 使之出現一個切口，將使之出現一個切口，將 目的基因插入切口處，目的基因插入切口處， 讓目的基因的黏性末端讓目的基因的黏性末端 與切口上的黏性末端互與切口上的黏性末端互 補配對后，在補配對后，在DNADNA連接酶連接酶 的作用下連接形成重組的作用下連接形成重組 DNADNA分子。分子。 2 2、目的基因與運載體結合、目的基因與運載體結合 整理ppt20 3、將目的基因導入受體細胞、將目的基因導入受體細

10、胞 導入導入 擴增擴增 常用的受體細常用的受體細 胞：胞：菌類菌類和和動動 植物細胞植物細胞 整理ppt21 4、目的基因的表達和檢測、目的基因的表達和檢測 大量的受體細胞接受不多的目的基因。處理的受大量的受體細胞接受不多的目的基因。處理的受 體細胞中真正攝入了目的基因的很少，必須將它從中體細胞中真正攝入了目的基因的很少，必須將它從中 檢測出來。檢測出來。 將每個受體細胞單獨培養形成菌落，檢測菌落中將每個受體細胞單獨培養形成菌落，檢測菌落中 是否有目的基因的表達產物。淘汰無表達產物的菌落，是否有目的基因的表達產物。淘汰無表達產物的菌落， 保留有表達產物的進一步培養、研究。保留有表達產物的進一步

11、培養、研究。 無表達產物無表達產物無表達產物無表達產物 有表達產物有表達產物無表達產物無表達產物 整理ppt22 ？如何讓大腸桿菌生產人胰島素？如何讓大腸桿菌生產人胰島素？ 整理ppt23 要使目的基因與對應的載體重組，所需的兩種酶是要使目的基因與對應的載體重組，所需的兩種酶是( )( ) 限制酶限制酶DNADNA連接酶解旋酶還原酶連接酶解旋酶還原酶 2.2.基因工程的正確操作步驟是（）基因工程的正確操作步驟是（） 使目的基因與運載體結合使目的基因與運載體結合 將目的基因導入受體細胞將目的基因導入受體細胞 檢測目的基因的表達是否符合特定性狀要求檢測目的基因的表達是否符合特定性狀要求 提取目的基

12、因提取目的基因 積極思維積極思維: : 整理ppt24 3.3.實施基因工程的第一步的一種方法是把所需的基因實施基因工程的第一步的一種方法是把所需的基因 從供體細胞內分離出來，這要利用限制性內切酶。一從供體細胞內分離出來，這要利用限制性內切酶。一 種限制性內切酶能識別分子的順種限制性內切酶能識別分子的順 序，切點在和之間，這是利用了酶的（）序，切點在和之間，這是利用了酶的（） 高效性專一性高效性專一性 多樣性催化活性易受外界影響多樣性催化活性易受外界影響 采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導入目的基采用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導入目的基 因的作法正確的是（）因的作法正確的是（） 將毒素蛋

13、白注射到棉受精卵中將毒素蛋白注射到棉受精卵中 將編碼毒素蛋白的序列，注射到棉受精卵中將編碼毒素蛋白的序列，注射到棉受精卵中 將編碼毒素蛋白的序列，與質粒重組，導入將編碼毒素蛋白的序列，與質粒重組，導入 細菌，用該細菌感染棉的體細胞，在進行組織培養細菌，用該細菌感染棉的體細胞，在進行組織培養 將編碼毒素蛋白的序列，與細菌質粒重組，將編碼毒素蛋白的序列，與細菌質粒重組， 注射到棉的子房并進入受精卵中注射到棉的子房并進入受精卵中 整理ppt25 思維拓展: 細菌和人是差異非常大細菌和人是差異非常大 的兩種生物的兩種生物, ,為什么通過基為什么通過基 因重組后因重組后, ,細菌能夠合成人細菌能夠合成人

14、 體的某些蛋白質呢體的某些蛋白質呢? ? 整理ppt26 1、基因工程與作物育種、基因工程與作物育種 整理ppt27 普通棉普通棉 蘇云金桿菌蘇云金桿菌：含含抗蟲基因抗蟲基因，能表達毒性很強的蛋，能表達毒性很強的蛋 白質晶體白質晶體-伴胞晶體伴胞晶體，能使棉鈴蟲等鱗翅目害蟲，能使棉鈴蟲等鱗翅目害蟲 癱瘓致死。癱瘓致死。 抗蟲棉抗蟲棉 整理ppt28 蘇云金桿菌蘇云金桿菌 BtBt基因基因 普通棉普通棉 轉基因抗蟲棉轉基因抗蟲棉 普通棉的受精卵普通棉的受精卵 整理ppt29 轉黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉黃瓜抗青枯病基因的甜椒 轉魚抗寒基轉魚抗寒基 因的番茄因的番茄 獲得高產、穩產和具有獲得高產、穩

15、產和具有 優良品質的農作物和具優良品質的農作物和具 有抗逆性的作物新品種。有抗逆性的作物新品種。 整理ppt30 轉黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉黃瓜抗青枯病基因的甜椒 轉抗寒基因的轉抗寒基因的 番茄番茄 抗 癌 抗 衰 老 的 紫 色 西 紅 柿 整理ppt31 含大量維生素的 轉基因玉米 轉入維生素轉入維生素A A合成酶合成酶 基因的大米基因的大米 整理ppt32 轉 基 因 矮 牽 牛 轉基因藍玫瑰 整理ppt33 A：紫外光照射下的轉：紫外光照射下的轉 綠色熒光蛋白的綠色熒光蛋白的 Eustoma (Lisianthus) 花?；ā?B：轉沒有綠色熒光：轉沒有綠色熒光 蛋白的空質粒的花，蛋白

16、的空質粒的花， 整理ppt34 轉入熒光酶的轉基因煙草苗 整理ppt35 生長快、肉質好的轉基因生長快、肉質好的轉基因 魚魚( (中國中國) ) 乳汁中含有人生長激素的乳汁中含有人生長激素的 轉基因牛轉基因牛( (阿根廷阿根廷) ) 獲得人們所需要的和具有優良品質的獲得人們所需要的和具有優良品質的轉基因動物轉基因動物 整理ppt36 水母 整理ppt37 人治療性抗體轉基因奶牛 整理ppt38 含有人凝血因子 的轉基因羊 乳腺生物反應器生產抗凝 血酶蛋白 整理ppt39 整理ppt40 2 2、基因工程與藥物研制、基因工程與藥物研制 我國生產的部分基因我國生產的部分基因 工程疫苗和藥物工程疫苗

17、和藥物 許多藥品的生產許多藥品的生產 是從生物組織中提取是從生物組織中提取 的。受材料來源限制的。受材料來源限制 產量有限，其價格往產量有限，其價格往 往十分昂貴。往十分昂貴。 微生物生長迅速，容易控制，適于大規模微生物生長迅速，容易控制，適于大規模 工業化生產。若將生物合成相應藥物成分的基工業化生產。若將生物合成相應藥物成分的基 因導入微生物細胞內，讓它們產生相應的藥物，因導入微生物細胞內，讓它們產生相應的藥物， 不但能解決產量問題，還能大大降低生產成本。不但能解決產量問題，還能大大降低生產成本。 整理ppt41 胰島素從豬、牛等動物的胰胰島素從豬、牛等動物的胰 腺中提取，腺中提取，100K

18、g100Kg胰腺只能提取胰腺只能提取 4-5g4-5g的胰島素，其產量之低和價的胰島素，其產量之低和價 格之高可想而知。格之高可想而知。 將合成的胰島將合成的胰島 素基因導入大腸桿素基因導入大腸桿 菌，每菌，每2000L2000L培養液培養液 就能產生就能產生100g100g胰島胰島 素！使其價格降低素！使其價格降低 了了30%-50%!30%-50%! 整理ppt42 3 3、環境保護、環境保護基因工程做成的基因工程做成的“超級超級 細菌細菌”能吞食和分解多種污染環境的物質。能吞食和分解多種污染環境的物質。 通常一種細菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培通常一種細菌只能分解石油中的一種烴

19、類，用基因工程培 育成功的育成功的“超級細菌超級細菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有卻能分解石油中的多種烴類化合物。有 的還能吞食轉化汞、鎘等重金屬，分解的還能吞食轉化汞、鎘等重金屬，分解DDTDDT等毒害物質。等毒害物質。 整理ppt43 利用基因工程培育的利用基因工程培育的“指示生物指示生物”能十分靈敏地能十分靈敏地 反映環境污染的情況，卻不易因環境污染而大量死亡，反映環境污染的情況，卻不易因環境污染而大量死亡， 甚至還可以吸收和轉化污染物甚至還可以吸收和轉化污染物。 環境檢測環境檢測：用：用DNA探針檢測水中病毒的含量探針檢測水中病毒的含量 整理ppt44 4、其他、其他 基因診斷基

20、因診斷：如用：如用基因探針基因探針檢測肝類病毒、檢測肝類病毒、 診斷遺傳病診斷遺傳病 基因治療：基因治療：把健康的把健康的外源基因導入外源基因導入有基因有基因 缺陷的細胞中，達到治療疾病的目的。缺陷的細胞中，達到治療疾病的目的。 整理ppt45 五、轉基因生物和轉基因食品的安全性五、轉基因生物和轉基因食品的安全性 閱讀閱讀P105資料分析，討論：資料分析，討論： 你認為應該如何對待轉基因生物和轉基因你認為應該如何對待轉基因生物和轉基因 食品的安全性問題？食品的安全性問題？ 整理ppt46 轉基因生物與食物安全轉基因生物與食物安全 反對實質性等同。反對實質性等同。 擔心滯后效應。擔心滯后效應。

21、擔心出現新的過敏原。擔心出現新的過敏原。 擔心營養成分改變。擔心營養成分改變。 把動物蛋白轉入農作把動物蛋白轉入農作 物是否侵犯了素食者物是否侵犯了素食者 的權益？的權益？ 實質性等同是轉基因實質性等同是轉基因 農作物安全性評價的農作物安全性評價的 起點而非終點。起點而非終點。 多環節、嚴謹的安全多環節、嚴謹的安全 性評價，可以保證轉性評價，可以保證轉 基因食物的安全?；蚴澄锏陌踩?科學家審慎的態度?？茖W家審慎的態度。 沒有轉基因食物影響沒有轉基因食物影響 人體健康的實例。人體健康的實例。 舉證排除法。舉證排除法。 整理ppt47 轉基因生物與環境安全轉基因生物與環境安全 會破壞生態系統的

22、穩定性。會破壞生態系統的穩定性。 重組的微生物在降解某些重組的微生物在降解某些 化合物時所產生的中間產化合物時所產生的中間產 物，可能造成二次污染。物，可能造成二次污染。 重組重組DNA與微生物雜交可與微生物雜交可 能產生對人類有害的病原能產生對人類有害的病原 微生物。微生物。 轉基因植物的花粉中含有轉基因植物的花粉中含有 的毒蛋白通過食物鏈有可的毒蛋白通過食物鏈有可 能進入動物或人體。能進入動物或人體。 轉入的是自然界已有的基轉入的是自然界已有的基 因，不會破壞生態系統因，不會破壞生態系統 的穩定性。的穩定性。 可以減少農藥用量?？梢詼p少農藥用量。 抗除草劑農作物使農田管抗除草劑農作物使農田管 理更容易。理更容易。 新聞報道不實，公眾的過新聞報道不實，公眾的過 分擔憂。分擔憂。 整理ppt48 整理ppt49 我國的行動 2001年年5月，國務院公布月，國務院公布農業轉基因生物農業轉基因生物 安全管理條例安全管理條例，對農業轉基因生物的研，對農業轉基因生物的研 究和試驗、生產和加工、經營和進出口等究和試驗、生產和加工、經營和進出口等 作了具體規定。作了具體規定。 趨利避害，不能因噎廢食。趨利避害，不能因噎廢食。 整理ppt50 練習題 例題例題1:請寫出下面各項培育方法：請寫出下面各項培育方法： （1）通過花藥離體培養再用秋水仙素加倍得到煙草新品種的方法是）通過花藥