1、基因工程的概念基因工程的概念 是指在 通過人工“剪切”和“拼接”等 方法，對(duì)生物的基因進(jìn)行 和 ，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞并使重 組基因在受體細(xì)胞中 ，產(chǎn)生人類需要 的 的技術(shù)。又 稱 。 思考：思考： （1）基因工程的物質(zhì)基礎(chǔ)是： （2）基因工程的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是： （3）一種生物的DNA上的基因之所以能在其他生 物體內(nèi)得以進(jìn)行相同的表達(dá)，是因?yàn)椋?基因工程的概念基因工程的概念 是指在體外體外通過人工“剪切”和“拼接”等方法，對(duì)生物 的基因進(jìn)行改造改造和重新組合重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞并使重組 基因在受體細(xì)胞中表達(dá)表達(dá)，產(chǎn)生人類需要的基因產(chǎn)物基因產(chǎn)物的技術(shù)。 又稱重組重組DNADNA技術(shù)技術(shù)。 思考：思

2、考： （1）基因工程的物質(zhì)基礎(chǔ)是：所有生物的所有生物的DNADNA均由四種脫均由四種脫 氧核苷酸組成氧核苷酸組成。 （2）基因工程的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是：所有生物的所有生物的DNADNA均為雙螺旋均為雙螺旋 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。 （3）一種生物的DNA上的基因之所以能在其他生物體內(nèi)得 以進(jìn)行相同的表達(dá)，是因?yàn)樗鼈児灿靡惶走z傳密碼子它們共用一套遺傳密碼子。 基因工程的工具基因工程的工具酶與載體酶與載體 1 1、分子手術(shù)刀：、分子手術(shù)刀： （簡(jiǎn)稱限制酶）。 （1）來源：主要從 中分離和純化。 （2）特點(diǎn)：每種限制酶只能識(shí)別 特定的核苷酸序列，并在 的位點(diǎn)上切割DNA分子。 （切割的化學(xué)鍵：磷酸二酯鍵） （2）切割方式

3、 錯(cuò)位切：產(chǎn)生 。 平切： 產(chǎn)生 。 2 2、分子針線：、分子針線： 。 （1）類型：EcoliDNA連接酶、T4DNA連接酶等。 （2）作用：可以將兩個(gè)DNA 片段之間的2各缺口通過 同時(shí) 連接起來。 3 3、運(yùn)載工具：、運(yùn)載工具： 。 （1）種類： （常用）、 、可起載體作用 的 。 （2）質(zhì)粒： 來源：是細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中一種很小的環(huán)狀、雙鏈DNA分子。 條件：具有 至 限制酶切割位點(diǎn)。 能在受體細(xì)胞中 ，或 到染色體DNA上，隨染色 體DNA進(jìn)行同步復(fù)制。 具有某些 。（供重組DNA的 鑒定和選擇） 能“友好”地“借居”在受體細(xì)胞內(nèi)； 基因工程的工具基因工程的工具酶與載體酶與載體 1 1、分

4、子手術(shù)刀：、分子手術(shù)刀：限制性核酸內(nèi)切酶限制性核酸內(nèi)切酶（簡(jiǎn)稱限制酶）。 （1）來源：主要從原核生物原核生物中分離和純化。 （2）特點(diǎn)：每種限制酶只能識(shí)別一種一種特定的核苷酸序列，并在特定特定的位點(diǎn)上切割 DNA分子。 （切割的化學(xué)鍵：磷酸二酯鍵） （2）切割方式 錯(cuò)位切：產(chǎn)生黏性末端黏性末端。 平切： 產(chǎn)生平口末端平口末端。 2 2、分子針線：、分子針線：DNADNA連接酶連接酶。 （1）類型：EcoliDNA連接酶、T4DNA連接酶等。 （2）作用：可以將兩個(gè)DNA 片段之間的2各缺口通過磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵同時(shí)連接起來。 3 3、運(yùn)載工具：、運(yùn)載工具：載體載體。 （1）種類：質(zhì)粒質(zhì)粒（常

5、用）、噬菌體噬菌體、可起載體作用的動(dòng)植物病毒動(dòng)植物病毒。 （2）質(zhì)粒： 來源：是細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中一種很小的環(huán)狀、雙鏈DNA分子。 條件：具有一個(gè)一個(gè)至多個(gè)多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)。 能在受體細(xì)胞中自我復(fù)制自我復(fù)制，或整合整合到染色體DNA上，隨染色體DNA進(jìn)行同步復(fù)制。 具有某些標(biāo)記基因標(biāo)記基因。（供重組DNA的 鑒定和選擇） 能“友好”地“借居”在受體細(xì)胞內(nèi)； 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞（轉(zhuǎn)化）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞（轉(zhuǎn)化） （1）受體種類不同，導(dǎo)入方法不同 導(dǎo)入植物細(xì)胞： （常 用）、 、 。 導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞： 。 導(dǎo)入微生物細(xì)胞： 。 （2）受體細(xì)胞的種類 植物：可以是 、 （可經(jīng)組織培養(yǎng)成 完整個(gè)體）

6、 動(dòng)物： （因?yàn)閯?dòng)物細(xì)胞的全能性受到抑制） （3）轉(zhuǎn)化實(shí)質(zhì)：目的基因整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上。 4 4、目的基因的檢測(cè)與鑒定、目的基因的檢測(cè)與鑒定 分子檢測(cè)分子檢測(cè) 檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA是否插入了目的基因 （ ） 檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA（ ） 檢測(cè)目的基因是否翻譯出了蛋白質(zhì) （ ） 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞（轉(zhuǎn)化）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞（轉(zhuǎn)化） （1）受體種類不同，導(dǎo)入方法不同 導(dǎo)入植物細(xì)胞：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法（常用）、基因槍法基因槍法、花粉管通道法花粉管通道法。 導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞：顯微注射法顯微注射法。 導(dǎo)入微生物細(xì)胞：CaCa2+ 2+處理法 處理法。 （2）受體細(xì)

7、胞的種類 植物：可以是受精卵受精卵、體細(xì)胞體細(xì)胞（可經(jīng)組織培養(yǎng)成完整個(gè)體） 動(dòng)物：受精卵受精卵（因?yàn)閯?dòng)物細(xì)胞的全能性受到抑制） （3）轉(zhuǎn)化實(shí)質(zhì)：目的基因整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上。 4 4、目的基因的檢測(cè)與鑒定、目的基因的檢測(cè)與鑒定 分子檢測(cè)分子檢測(cè) 檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA是否插入了目的基因（DNADNA分子雜交分子雜交 法法） 檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA（分子雜交法分子雜交法） 檢測(cè)目的基因是否翻譯出了蛋白質(zhì)（抗原抗原抗體雜交法抗體雜交法） 1.19721.1972年美國(guó)斯坦福大學(xué)的伯格第一次重組年美國(guó)斯坦福大學(xué)的伯格第一次重組 DNADNA獲得成功獲得成功. . 2.2.轉(zhuǎn)

8、基因的重要成果轉(zhuǎn)基因的重要成果 (1)(1)微生物方面：微生物方面：把某些重組把某些重組DNADNA轉(zhuǎn)移到細(xì)菌中表達(dá)轉(zhuǎn)移到細(xì)菌中表達(dá) 獲得成功，隨后，使出現(xiàn)了具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的各種獲得成功，隨后，使出現(xiàn)了具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的各種 重組微生物重組微生物, ,如可以清除石油污染的假單孢桿菌等。如可以清除石油污染的假單孢桿菌等。 利用轉(zhuǎn)基因細(xì)菌制造蛛絲利用轉(zhuǎn)基因細(xì)菌制造蛛絲 (2)(2)基因制藥方面基因制藥方面: :生物制藥已經(jīng)成為生物制藥已經(jīng)成為2121世紀(jì)的世紀(jì)的 朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè). . 近十幾年來，在利用生物技術(shù)制取新藥方面取得了驚人的成就，已近十幾年來，在利用生物技術(shù)制取新藥方面取得了驚人的成

9、就，已 有不少藥物應(yīng)用于臨床。例如人胰島素、人生長(zhǎng)激素、干擾素、乙肝疫苗、有不少藥物應(yīng)用于臨床。例如人胰島素、人生長(zhǎng)激素、干擾素、乙肝疫苗、 人促紅細(xì)胞生成素（人促紅細(xì)胞生成素（Epo）、）、GM集落刺激因子（集落刺激因子（GMCSF）、組織）、組織 溶纖酶原激活素、白細(xì)胞介素溶纖酶原激活素、白細(xì)胞介素2及白介素及白介素11等。正在研究的有降鈣素等。正在研究的有降鈣素 基因相關(guān)因子、腫瘤壞死因子、表皮生長(zhǎng)因子等基因相關(guān)因子、腫瘤壞死因子、表皮生長(zhǎng)因子等140多種。隨著生物技術(shù)多種。隨著生物技術(shù) 藥物的發(fā)展，多肽與蛋白質(zhì)類藥物的研究與開發(fā)，已成為醫(yī)藥工業(yè)中一個(gè)藥物的發(fā)展，多肽與蛋白質(zhì)類藥物的研究

10、與開發(fā)，已成為醫(yī)藥工業(yè)中一個(gè) 重要的領(lǐng)域，同時(shí)給生物制劑帶來了新的挑戰(zhàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，基因工程重要的領(lǐng)域，同時(shí)給生物制劑帶來了新的挑戰(zhàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，基因工程 藥物受到一定限制，如口服應(yīng)用時(shí)生物利用度低，會(huì)受到消化酶的破壞，藥物受到一定限制，如口服應(yīng)用時(shí)生物利用度低，會(huì)受到消化酶的破壞， 在胃酸作用下不穩(wěn)定，在體內(nèi)半衰期較短等，因此只能注射給藥或局部用在胃酸作用下不穩(wěn)定，在體內(nèi)半衰期較短等，因此只能注射給藥或局部用 藥。為了克服這些缺陷，已開始改為合成這些天然蛋白質(zhì)的較小活性片段，藥。為了克服這些缺陷，已開始改為合成這些天然蛋白質(zhì)的較小活性片段， 即所謂即所謂“多肽模擬多肽模擬”或或“多肽結(jié)構(gòu)

11、域多肽結(jié)構(gòu)域”合成，又叫合成，又叫“小分子結(jié)構(gòu)藥物設(shè)小分子結(jié)構(gòu)藥物設(shè) 計(jì)計(jì)”。這類藥物可口服，有利于由皮膚、粘膜給藥，用于治療免疫缺陷癥、。這類藥物可口服，有利于由皮膚、粘膜給藥，用于治療免疫缺陷癥、 HIV感染、變態(tài)反應(yīng)性疾病、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等，其制造成本也更低。這種感染、變態(tài)反應(yīng)性疾病、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等，其制造成本也更低。這種 設(shè)計(jì)思想也已應(yīng)用于多糖類藥物、核酸類藥物和模擬酶的有關(guān)研究。小分設(shè)計(jì)思想也已應(yīng)用于多糖類藥物、核酸類藥物和模擬酶的有關(guān)研究。小分 子藥物設(shè)計(jì)屬于第二代結(jié)構(gòu)相關(guān)性藥物設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的分子能替代原先天子藥物設(shè)計(jì)屬于第二代結(jié)構(gòu)相關(guān)性藥物設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的分子能替代原先天 然活性蛋白

12、與特異靶相互作用。然活性蛋白與特異靶相互作用。 (3)(3)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物方面：轉(zhuǎn)基因動(dòng)物方面：受到轉(zhuǎn)基因巨型小鼠獲得受到轉(zhuǎn)基因巨型小鼠獲得 成功的鼓舞，科學(xué)家又在培育生長(zhǎng)迅速成功的鼓舞，科學(xué)家又在培育生長(zhǎng)迅速、營(yíng)養(yǎng)營(yíng)養(yǎng) 品質(zhì)優(yōu)良的轉(zhuǎn)基因家畜品質(zhì)優(yōu)良的轉(zhuǎn)基因家畜、家禽方面家禽方面, ,不斷取得不斷取得 輝煌成就。同時(shí)，科學(xué)家還把轉(zhuǎn)基因動(dòng)物變成輝煌成就。同時(shí)，科學(xué)家還把轉(zhuǎn)基因動(dòng)物變成 生物反應(yīng)器。生物反應(yīng)器。 (3)(3)轉(zhuǎn)基因植物方面：轉(zhuǎn)基因植物方面： 預(yù)防乙肝不用打針，只要吃幾個(gè)西紅柿就行。這可不是預(yù)防乙肝不用打針，只要吃幾個(gè)西紅柿就行。這可不是 玩笑，中國(guó)農(nóng)科院生物技術(shù)研究中心經(jīng)過十年研究，培

13、育玩笑，中國(guó)農(nóng)科院生物技術(shù)研究中心經(jīng)過十年研究，培育 出的抗乙肝西紅柿順利通過前三個(gè)階段的測(cè)試，短期內(nèi)有出的抗乙肝西紅柿順利通過前三個(gè)階段的測(cè)試，短期內(nèi)有 望上市。望上市。 抗乙肝西紅柿與普通西紅柿口感一樣酸中帶甜，不但抗乙肝西紅柿與普通西紅柿口感一樣酸中帶甜，不但 可以直接食用，還可以榨成汁或炒菜吃，對(duì)人體沒有任何可以直接食用，還可以榨成汁或炒菜吃，對(duì)人體沒有任何 毒副作用。據(jù)該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人劉德虎研究員介紹，食用抗乙毒副作用。據(jù)該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人劉德虎研究員介紹，食用抗乙 肝西紅柿，雖不能治愈乙肝，但一年只吃幾個(gè)，就完全能肝西紅柿，雖不能治愈乙肝，但一年只吃幾個(gè)，就完全能 代替注射乙肝疫苗?？挂腋挝?/p>

14、紅柿屬于轉(zhuǎn)基因食品，就是代替注射乙肝疫苗?？挂腋挝骷t柿屬于轉(zhuǎn)基因食品，就是 將乙肝疫苗植入西紅柿內(nèi)，經(jīng)多代繁殖，使轉(zhuǎn)入的基因穩(wěn)將乙肝疫苗植入西紅柿內(nèi)，經(jīng)多代繁殖，使轉(zhuǎn)入的基因穩(wěn) 定化。這種西紅柿上市后將論個(gè)出售，每個(gè)售價(jià)大概在定化。這種西紅柿上市后將論個(gè)出售，每個(gè)售價(jià)大概在 元左右。元左右。 轉(zhuǎn)入熒光素酶蛋白轉(zhuǎn)入熒光素酶蛋白 基因的發(fā)熒光煙草基因的發(fā)熒光煙草 改變花色的轉(zhuǎn)基因矮牽?；ǜ淖兓ㄉ霓D(zhuǎn)基因矮牽牛花 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 基基 因因 甜甜 椒椒 藍(lán)色玫瑰一直是人類美麗的夢(mèng)想藍(lán)色玫瑰一直是人類美麗的夢(mèng)想 基因工程正在將它變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)基因工程正在將它變?yōu)楝F(xiàn)實(shí) 轉(zhuǎn)基因植物方面：目前，科學(xué)家已經(jīng)培育出轉(zhuǎn)基因植物方

15、面：目前，科學(xué)家已經(jīng)培育出 了大批具有抗蟲了大批具有抗蟲、抗病抗病、抗除草劑抗除草劑、抗逆等抗逆等 全新性狀的農(nóng)作物。全新性狀的農(nóng)作物。 基因一旦被改動(dòng)，一方面可能引起 生物體內(nèi)一系列未知的結(jié)構(gòu)與功能 的變化；另一方面，轉(zhuǎn)基因操作對(duì) 生物體的影響會(huì)通過遺傳傳遞。 n 轉(zhuǎn)基因技術(shù)的安全性問題 三、理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)三、理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù) a a、趨利避害、趨利避害, ,而不能因噎廢食而不能因噎廢食 b b、建立相應(yīng)的法規(guī)，如、建立相應(yīng)的法規(guī)，如19931993年制定的年制定的基基 因工程安全管理辦法因工程安全管理辦法和和20022002年頒布的年頒布的農(nóng)農(nóng) 業(yè)轉(zhuǎn)基因生物標(biāo)識(shí)管理辦法業(yè)轉(zhuǎn)基因生物標(biāo)

16、識(shí)管理辦法。 一、轉(zhuǎn)基因生物的安全性 1.轉(zhuǎn)基因 成果 _重組微生物 基因制藥 _轉(zhuǎn)基因動(dòng)物 轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物 工程菌 生物反應(yīng)器 2.安全性 問題 環(huán)境安全：破壞生態(tài)系統(tǒng)的_和人類生活環(huán)境 食 物 安 全 _ 產(chǎn)生_ _改變 侵犯宗教信仰者或素食者的權(quán)益 生 物 安 全 成為新雜草 成為“_”，威脅其他生 物 生存 產(chǎn)生出對(duì)人類或其他生物有害的病原體 通過基因重組產(chǎn)生“超級(jí)雜草” 滯后效應(yīng) 新的過敏原 營(yíng)養(yǎng)成分 入侵的外來物種 穩(wěn)定性 3.理性看待生物技術(shù) (1)正視轉(zhuǎn)基因技術(shù)可能帶來的安全性問題,要 _,不能 因噎廢食。 (2)制定_,最大程度保證轉(zhuǎn)基因技術(shù)和 產(chǎn)品的安全 性。 趨利避害 政策

17、和法規(guī) 【變式訓(xùn)練】研究中發(fā)現(xiàn),番茄體內(nèi)的蛋白酶抑制劑對(duì)害 蟲的消化酶有抑制作用,導(dǎo)致害蟲無法消化食物而被殺死。 為對(duì)付異常猖獗的玉米螟,人們成功地將番茄的蛋白酶抑 制劑基因?qū)胗衩左w內(nèi),在一定程度上遏制了玉米螟的爆 發(fā)。 (1)如果以玉米的葉肉細(xì)胞作為重組DNA的受體細(xì)胞,則需 要通過技術(shù)培育成工程植物。 (2)如果把目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞葉綠體DNA中,將來產(chǎn)生 的配子中是否含有該基因? 。 (3)抗玉米螟的玉米就是無蟲玉米,不必防治害蟲。 你贊成這種說法嗎?為什么? 。 (4)對(duì)于這種轉(zhuǎn)基因玉米的食用安全性,引發(fā)了人 們的爭(zhēng)議,有人認(rèn)為是安全的,有人認(rèn)為是不安全 的。你持什么觀點(diǎn)?列舉一個(gè)理由支持你的觀 點(diǎn)。 。 【解析】(1)葉肉細(xì)胞培育成工程植物植株,應(yīng)該利用植物 組織培養(yǎng)技術(shù)經(jīng)脫分化和再分化過程將細(xì)胞的全能性表達(dá) 出來。 (2)減數(shù)分裂過程中染色體數(shù)量的變化比較有規(guī)律且親子 代相同,但細(xì)胞質(zhì)中的DNA隨機(jī)性比較大,進(jìn)入配子的可能 性不是100%。 (3)玉米螟是玉米害蟲的其中一種,在生長(zhǎng)過程中還應(yīng)該防 止其他害蟲的侵?jǐn)_。蛋白酶抑制劑對(duì)其他害蟲