（優選）第二節基因工程及其應用當前1頁，總共42頁。能發熒光的熱帶斑馬魚普通熱帶斑馬魚是不發熒光的當前2頁，總共42頁。一、基因工程的概念：

又叫做基因拼接技術或DNA重組技術。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，然后放到另一種生物的細胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。原理操作環境操作對象操作水平基本過程結果基因重組生物體外基因/DNA分子水平剪切→拼接→導入→表達人類需要的基因產物當前3頁，總共42頁。基因的剪刀——限制性內切酶（簡稱限制酶）

（一）基因操作的工具

限制酶是在生物體(主要是微生物)內的一種酶，能將外來的DNA切斷，由于這種切割作用是在DNA分子內部進行的，故名限制性內切酶。特點：特異性。即一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且能在特定的切點上切割DNA分子。當前4頁，總共42頁。基因的剪刀——限制性內切酶（簡稱限制酶）

大腸桿菌(E.coli)的一種限制酶能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。限制酶當前5頁，總共42頁。基因的剪刀——限制性內切酶（簡稱限制酶）限制酶當前6頁，總共42頁。什么叫黏性末端？

被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補配對，這樣的切口叫黏性末端。當前7頁，總共42頁。基因的針線——DNA連接酶（二）基因操作的工具

DNA連接酶可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，即把梯子兩邊扶手的斷口連接起來，這樣一個重組的DNA分子就形成了。磷酸二酯鍵當前8頁，總共42頁。外源基因(如抗蟲基因)怎樣才能導入受體細胞(如棉花細胞)？（二）基因操作的工具導入過程需要運輸工具——運載體。運載體的作用有哪些？作用一：作為運載工具，將外源基因(抗蟲基因)轉移到受體細胞(棉花細胞)中去。作用二：利用運載體在受體細胞(棉花細胞)內，對外源基因(抗蟲基因)進行大量復制。當前9頁，總共42頁。基因的運載工具——運載體：常用的運載體主要有兩類：

1）細菌細胞質的質粒

2）噬菌體或某些動植物病毒當前10頁，總共42頁。質粒：

質粒是染色體外能夠進行自主復制的遺傳單位，包括真核生物的細胞器和細菌細胞中核區外的DNA分子。現在習慣上用來專指細菌、酵母菌和放線菌等生物中核以外的DNA分子。

質粒是基因工程最常用的運載體。絕大多數細菌質粒都是閉合環狀DNA分子。有的一個細菌中有一個，有的一個細菌中有多個。當前11頁，總共42頁。大腸桿菌的質粒：

最常用的質粒是大腸桿菌的質粒，其中常含有抗藥基因，如四環素的標記基因。質粒的存在與否對宿主細胞生存沒有決定性作用，但復制只能在宿主細胞內成。當前12頁，總共42頁。四個基本步驟：（三）基因操作的基本步驟1）提取目的基因2）目的基因與運載體結合3）將目的基因導入受體細胞4）目的基因的檢測和表達當前13頁，總共42頁。目的基因（三）基因操作的基本步驟

目的基因是人們所需要轉移或改造的基因。

如蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因，還有植物的抗病（抗病毒、抗細菌）基因、種子貯藏蛋白的基因，以及人的胰島素基因、干擾素基因等。直接分離基因人工合成基因目的基因的提取方法當前14頁，總共42頁。（三）基因操作的基本步驟步驟二：目的基因與運載體重組1）用一定的限制酶切割質粒，使其出現一個切口，露出黏性末端。

2）用同一種限制酶切斷目的基因，使其產生相同的黏性末端。

3）將切下的目的基因片段插入質粒的切口處，再加入適量DNA連接酶，形成了一個重組DNA分子（重組質粒）

目的基因與運載體的結合過程，實際上是不同來源的基因重組的過程。當前15頁，總共42頁。（三）基因操作的基本步驟常用的受體細胞：

有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農桿菌、酵母菌和動植物細胞等。將目的基因導入受體細胞的原理借鑒細菌或病毒侵染細胞的途徑。步驟三：目的基因導入受體細胞當前16頁，總共42頁。（三）基因操作的基本步驟步驟四：目的基因的檢測和表達四環素抗性基因氨芐青霉素抗性基因當前17頁，總共42頁。

不能，受體細胞必須表現出特定的性狀，才能說明目的基因完成了表達。（三）基因操作的基本步驟受體細胞攝入DNA分子后就說明目的基因完成了表達嗎？若不能表達，要對抗蟲基因再進行修飾。當前18頁，總共42頁。二、基因工程的應用運用基因工程技術，不但可以培養優質、高產、抗性好的農作物及畜、禽新品種，還可以培養出具有特殊用途的動、植物。生長快、耐不良環境、肉質好的轉基因魚(中國)乳汁中含有人生長激素的轉基因牛(阿根廷)1、基因工程與作物育種當前19頁，總共42頁。轉黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉魚抗寒基因的番茄轉黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯不會引起過敏的轉基因大豆當前20頁，總共42頁。轉基因龍膽花色奇異轉基因藍豬耳改變花色轉基因牽牛花改變了花色當前21頁，總共42頁。A：紫外光照射下的轉綠色熒光蛋白的Eustoma(Lisianthus)花。B：轉沒有綠色熒光蛋白的空質粒的花，當前22頁，總共42頁。會發光的轉基因魚當前23頁，總共42頁。導入貯藏蛋白基因的超級羊和超級小鼠導入人基因具特殊用途的豬和小鼠超級動物特殊動物圖為2001年12月底出生的5只可愛的轉基因克隆小豬。據培育者英國PPL醫療公司稱，這些轉基因小豬將為研究和“生產”適用于人體移植手術使用的動物器官提供巨大的幫助。當前24頁，總共42頁。首只轉基因猴誕生，人類未來憂喜參半當前25頁，總共42頁。2、2002年，中國轉基因棉花達到150萬公頃，已經占到棉花產量的1／3.

我國大豆食用油近七成是“轉基因”產品

與雜交育種、誘變育種相比較，基因工程育種的優點有哪些？目的性強、克服遠源雜交不親和性、育種周期短當前26頁，總共42頁。1993年我國科學工作者培育成的抗棉鈴蟲的轉基因抗蟲棉，其抗蟲基因來源于（）A、普通棉花的基因突變B、棉鈴蟲變異形成的致死基因C、寄生在棉鈴蟲體內的線蟲D、蘇云金芽孢桿菌體內的抗蟲基因D當前27頁，總共42頁。2、基因工程與藥物研制我國生產的部分基因

工程疫苗和藥物當前28頁，總共42頁。1、微生物基因工程：

即把目的基因導入大腸桿菌等菌中，通過微生物表達目的基因的產物。2、細胞基因工程：

即用哺乳動物細胞株表達目的產物3、轉基因動物：

即將目的基因直接導入鼠、兔、羊和豬體內，使目的基因在哺乳動物體內表達，從兒獲得目的產物當前29頁，總共42頁。產品名稱菌株或細胞應用人胰島素大腸桿菌人生長激素大腸桿菌表皮生長因子大腸桿菌白細胞介素-2大腸桿菌a—干擾素酵母菌乙型肝炎疫苗酵母菌溶血栓劑哺乳動物細胞治療糖尿病治療生長缺陷癥治療燙傷、胃潰瘍治療某些癌癥治療癌癥或病毒感染預防病毒性肝炎治療心血管病（心臟病）當前30頁，總共42頁。胰島素是治療糖尿病的特效藥，長期以來只能依靠從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產量之低和價格之高可想而知。將合成的胰島素基因導入大腸桿菌，每2000L培養液就能產生100g胰島素！大規模工業化生產不但解決了這種比黃金還貴的藥品產量問題，還使其價格降低了30%-50%!當前31頁，總共42頁。干擾素治療病毒感染簡直是“萬能靈藥”！過去從人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍貴”程度自不用多說。人造血液、白細胞介素、乙肝疫苗等通過基因工程實現工業化生產，均為解除人類的病苦，提高人類的健康水平發揮了重大的作用。人造血液及其生產當前32頁，總共42頁。2、不屬于基因工程方法生產的藥物是（）A、干擾素B、白細胞介素C、青霉素D、乙肝疫苗

C當前33頁，總共42頁。3、基因工程與環境保護⑴環境監測：

基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測環境中的病毒、細菌等污染。1t水中只有10個病毒也能被DNA探針檢測出來當前34頁，總共42頁。利用基因工程培育的“指示生物”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，甚至還可以吸收和轉化污染物。當前35頁，總共42頁。⑵環境污染治理：

基因工程做成的“超級細菌”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，用基因工程培育成功的“超級細菌”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DDT等毒害物質。當前36頁，總共42頁。2006年3月14日綠色和平組織發布消息,稱亨氏營養米粉含有轉Bt基因抗蟲水稻成分。

那么轉基因食品到底安全嗎？什么樣的轉基因食品才能上市？如何面對市場上的轉基因食品呢？

當前37頁，總共42頁。四、基因食品的安全性1、轉基因生物可能對人體健康產生不利影響，嚴重的可以致癌和其他疾病。2、轉基因生物可能對環境質量、生態系統或生態系統的穩定性產生不利影響。3、基因武器可能給人類帶來毀滅性的危險。當前38頁，總共42頁。1）以下說法正確的是（）

A、所有的限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列

B、質粒是基因工程中唯一的運載體

C、運載體必須具備的條件之一是：具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接

D、基因控制的性狀都能在后代表現出來C練習2）有關基因工程的敘述正確的是（）

A、限制酶只在獲得目的基因時才用

B、重組質粒的形成在細胞內完成

C、質粒都可作為運載體