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1、,基因工程与转基因生物,基因工程与转基因生物,Chimera -客迈拉,希腊神话中是一只有羊头、狮身和蛇尾的吐火怪兽 提丰百头怪兽（父亲）和厄喀德那（母亲）杂交的后代 嵌合体,Chimera -客迈拉希腊神话中是一只有羊头、,遗传赋于物种的稳定，保证物种的延续不断。变异赋于物种的进化，保证物种对各种环境的适应。,在生物演变的长河中，自然发生的变异是非常缓慢的，随着生物科学的发展，人类开始学会干预生物的变异。,遗传赋于物种的稳定，保证物种的延续不断。在生物演变的长河中，,经典遗传学 使人们在几年至几十年内便可实现在自然界中需要千百万年才能出现的变异，从而改变了某些物种。,经典遗传学之父孟德尔,经
2、典遗传学经典遗传学之父孟德尔,经典杂交育种方法不可逾越的鸿沟,不能跨越物种界限,经典杂交育种方法不能跨越物种界限,基因工程的最大特点，就是以重组DNA的技术，在短时间内改造生物遗传性它填补了生物种属间不可逾越的鸿沟，使人类有可能按照需要定向培育生物新品种、新类型乃至创造自然界从未有过的新生物。基因工程正以新的势头迅猛发展，成为当今生物科学研究领域中最有生命力、最引人注目也最广泛引起争议的前沿科学之一。,基因工程与转基因生物,基因工程的奠基人,博耶（1936- ）,科恩（1935 -）,美国科学家科恩和博耶合作，于1973年把外源DNA插入细菌质粒，得到了功能性表达，为重组DNA技术的迅速发展打
3、下了良好的基础。他们二人被称为“基因工程”的奠基人。,基因工程的奠基人博耶（1936- ）科恩（1935 -）美国,一、基因工程的内容：,依据预先设计的蓝图，用人工方法将某种生物的基因，接合到另一种生物的基因组DNA中并使其表达，使后者获得新的遗传性状，产生出人类所需要的产物，或创造出新的生物类型的现代生物技术。,一、基因工程的内容： 依据预先设计的蓝图，用,转基因抗虫棉,抗虫棉,普通棉,转基因抗虫棉抗虫棉普通棉,基因工程与转基因生物,长期以来治疗糖尿病的特效药 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，治疗一位糖尿病患者，每年所需的胰岛素用量，需要40头牛或5
4、0头猪的胰脏。,能否让大肠杆菌生产胰岛素？,胰岛素分子,长期以来治疗糖尿病的特效药 胰岛素从猪、牛等动物的胰,1978年9月，科学家成功地实现了由大肠杆菌生产人胰岛素。他们2000L的大肠杆菌培养液中，获得了100g胰岛素，相当于从1吨猪胰脏中获得的产量。从此，大规模生产胰岛素开始了。1980年，世界上第一家用基因工程生产人胰岛素的工厂开始建造。两年后，基因工程生产的人胰岛素正式进入市场。这是人类第一个基因工程产业化的产品。,基因工程胰岛素,基因工程胰岛素,甲生物,乙生物的DNA中,新类型,转基因技术,转基因技术需要哪些工具？,甲生物乙生物的DNA中取基因“拼接”新类型表达新的生物产,我国具有
5、自主知识产权的抗虫棉的培育程序：,将重组DNA导入选育棉花细胞内使抗虫基因在该棉花细胞中表达,需要三种工具：,切割DNA连接DNA和运载体运载体,我国具有自主知识产权的抗虫棉的培育程序：将重组DNA导入选育,1、化学剪刀限制性核酸内切酶 简称“限制酶”。,二、基因操作的基本工具：,粘性末端,资料：一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列，专一性强，并在特定的切割点上将DNA 分子切断。目前已发现的限制酶有200多种。,1、化学剪刀限制性核酸内切酶二、基因操作的基本工具：粘性,基因工程与转基因生物,重播,重播,2、基因的化学浆糊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
6、之成为一个完整的DNA分子。,目的基因,2、基因的化学浆糊DNA连接酶连接酶的作用是：将互补,1970年，内森斯和史密斯发现限制性核酸内切酶,切!,A A T T C G T-G C A-G T C T T,运载体必须同时满足三个要求：能与目的基因结合；能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；比较容易得到。,3、基因的运输工具运载体,运载体必须具备哪些条件？,运载体必须同时满足三个要求：能与目的基因结合；能进入受体,3、基因的运输工具运载体,常用的运载体:质粒 质粒：是细菌中独立于拟核DNA之外，能自主复制的双链闭环的DNA分子。,3、基因的运输工具运载体常用的运载体:质粒,质粒,概念
7、：独立于细菌拟核DNA外的，能自主复制的双链闭环的DNA分子。质粒DNA分子上含有特殊的遗传标记基因，如： 抗四环素抗性基因 抗青霉素抗性基因,在宿主细胞内可以独立复制，也可以组合到宿主细胞的DNA分子中,质粒概念：独立于细菌拟核DNA外的，能自主复制的双链闭环,质粒与目的基因重组：,限制酶剪开,质粒保留部分,质粒切除部分,质粒与目的基因重组：限制酶剪开质粒保留部分质粒切除部分,三、基因工程的步骤：,请根据你的理想，自己设计获取该生物的基因工程步骤。,三、基因工程的步骤：请根据你的理想，自己设计获取该生物的基因,三、基因工程的步骤：,、获取目的基因： 目的基因：人胰岛素基因 获取方法： 直接分
8、离法 人工合成法,三、基因工程的步骤：、获取目的基因：,目的基因是人们为了得到其表达产物而把它转入到 新的生物体中去的基因,从生物体细胞中分离,通过化学方法人工合成,目的基因是人们为了得到其表达产物而把它转入到 从生物,2、目的基因与运载体重组 人的胰岛素基因与质粒重组,2、目的基因与运载体重组,3、重组DNA分子导入受体细胞 受体细胞：大肠杆菌 植物细胞、动物细胞、微生物细胞,3、重组DNA分子导入受体细胞,4、筛选含目的基因的受体细胞：,4、筛选含目的基因的受体细胞：,目的基因的检测和表达,细菌的检测，将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落
9、，保留有表达产物的进一步培养、研究。,目的基因的检测和表达无表达产物无表达产物有表达产物无表达产物,筛选含目的基因的受体细胞,将重组DNA分子导入受体细胞的频率一般仅在 10 -7左右。得到目的基因的受体细胞极少，大量的是未 成功导入的细胞。需要从这样巨大的细胞群体中筛选出已获得目的基因的细胞才能生产出人类所需要的基因产品。,筛选含目的基因的受体细胞将重组DNA分子导入受体细胞的频率一,四、转基因技术的应用,微生物基因工程,特点：操作较为容易，研制周期比较短，通过发 酵大量生产。成果：药用蛋白质的规模化生产。如：,治疗：胰岛素依赖性糖尿病人胰岛素 急性胰腺炎、糖尿病和肢端肥大症人脑激素 （人生
10、长激素释放抑制因子） 肺气肿抗胰蛋白酶 不排卵症绒毛膜促性腺素 恶性肿瘤白细胞介素 溶血栓组织型纤溶酶原吉活剂 抗肿瘤肿瘤坏死因子 助产松弛素,四、转基因技术的应用微生物基因工程特点：操作较为容易，研制,我国生产的部分基因工程疫苗和药物,胰岛素、生长激素、干扰素、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程实现工业化生产，均为解除人类的病苦，提高人类的健康水平发挥了重大的作用。,我国生产的部分基因工程疫苗和药物胰岛素、生长激素、干扰素、,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
11、能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。,请你欣赏,基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的,植物基因工程,成果：培育出抗性植物，如；我国的转基因抗虫棉。 全世界有近200种转基因植物，我国有抗病毒烟草、 耐储存转基因番茄 正在研究将预防乙型肝炎、龋齿等疾病的疫苗基因 转入植物，来培育植物疫苗，以期通过食物获得疫苗接 种。,植物基因工程成果：培育出抗性植物，如；我国的转基因抗虫棉。,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯,不会引起过敏的转基因大豆,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基因的番茄转黄瓜抗青枯病基因,动物基因工程,特点：以受精卵作为受体细胞用显微注射的
12、方法将目的基因导入受精卵使受精卵发育成转基因动物,动物基因工程特点：,3、动物基因工程：（1）获取具有优良性状的动物新品种。,生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国),3、动物基因工程：生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国,请您欣赏,水母,请您欣赏水母,（2）乳腺生物反应器： 从动物的乳汁中获得人源性蛋白质药物。,乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),（2）乳腺生物反应器：乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷,乳腺生物反应器,将所需要基因转入乳量高的牛、羊等家畜体内，从动物的乳汁中获取、提炼珍贵的蛋白质药物、成本一定会大大降低。这里，转基因动物就像一座天然原料加工厂，可以源源不
13、断地提供人类所需要的宝贵产品。,乳腺生物反应器将所需要基因转入乳量高的牛、羊等家畜体内，从动,转基因羊,1998年初，上海医学遗传研究所传出了震惊世界的消息：中国科学家已经获得5只转基因山羊。其中一只奶山羊的乳汁中，含有堪称血友病人救星的药物蛋白有活性的人凝血因子。,转基因羊 1998年初，上海医学遗传研究所传出了震惊世界的消,（3）基因治疗：,通过基因工程给患有遗传病的人体内导入正常基因可“一次性”解除病人的疾苦。,（3）基因治疗：通过基因工程给患有遗传病的人体内导入正常基因,转基因食品,安全吗?!,转基因食品 安全吗?,转基因安全事件,英国“普兹台事件”：1998年，英国罗伊特研究所普兹台
14、教授说他的实验证明，幼鼠食用转基因土豆会使内脏和免疫系统受损。,转基因安全事件英国“普兹台事件”：1998年，英国罗伊特研究,转基因安全事件,美国的“斑蝶事件”：1999年美国康乃尔大学副教授约翰罗西在自然上发表文章说，一种转基因玉米可产生杀死害虫的花粉，而身为益虫的一种美州大蝴蝶食用了这种转基因玉米花粉后有44死亡。,转基因安全事件美国的“斑蝶事件”：1999年美国康乃尔大学副,五、转基因生物产品的安全性：,1、转基因生物本身是否会对生物环境造成不利的影响？,A、转基因植物演变成农田杂草的可能性。,B、诱发病虫产生抗性。,五、转基因生物产品的安全性：1、转基因生物本身是否会对生物环,2、转基
15、因生物本身是否会对人类的健康造成损害?,2、转基因生物本身是否会对人类的健康造成损害?,转基因食品的安全性,转基因食品可能会给人类身体健康带来某些损害。（1）、有毒物质 抗性选择标记基因可能编码出对人体有直接毒性的蛋白质，或者编码出的蛋白质所具有的催化功能对宿主的代谢具有潜在毒性作用，并出现滞后效应或长期效应。（2）、过敏性 转基因植物可能会表达出过敏蛋白，可能会对过敏体质的人产生过敏反应。,转基因食品的安全性转基因食品可能会给人类身体健康带来某些损害,21世纪将是基因工程迅速发展并完善的世纪，也是它产生巨大效益的世纪！基因工程将在医疗卫生、食品工业、农牧业、环保等许多方面发挥重大的作用！,21世纪将是基因工程迅速发展并完善,智力游戏,请根据基因工程操作的基本步骤，将下图拼接好。,智力游戏请根据基因工程操作的基本步骤，将下图拼接好。,课,究,探,后,课题：利用网络资源并结合教材中的资料分析,就“转基因生物和转基因食品的安全性”以小论文的形式发表个人见解。,课究探后 课题：利用网络资源并结合教材中的资料分析,
