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1、豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮,资料一：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。,蜘蛛能够吐出蛛丝,资料二：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。,资料三 以往，治疗糖尿病的胰岛素是从动物胰腺中提取的，从100千克猪、牛等动物的胰腺只能提取34克胰岛素，治疗一个患者需宰杀4050头牛，这种药物的造价就可想而知了。,微生物可以有分泌产物，且微
2、生物繁殖速率快,设想一,能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？,能否让细菌“吐出”蛛丝？,设想二,能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？,设想三,经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术基因工程。,第2节 基因工程及其应用,2023/1/4,基因工程：又叫基因拼接技术或DNA重组技术。就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰和改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向的改变生物的遗传性状。原理：基因重组结果：定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要产品。,一、基因工程概念,？基因工程是在分子水平的设计和施工，需要有专门的工具，生物体内有
3、哪些专门的工具呢？,将目的基因片断从人体细胞内提取，需要基因的剪刀限制性内切酶。将目的基因运入大肠杆菌，需要基因的运输工具运载体。将目的基因与运载体DNA连接，需要基因的针线DNA连接酶。,二、基因工程操作的工具,（1）分布：主要在微生物中。（2）特点：专一性和特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。（3）结果：产生黏性未端（碱基互补配对）。（4）作用：基因工程中重要的切割工具，能将外来的DNA切断，对自己的无损害。（5）举例：大肠杆菌的一种限制酶（EcoR）能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。,一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将DNA 分子切断。目前已发
4、现的限制酶有200多种。,1.基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶,1.基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶,G A A T T C,C T T A A G,限制酶,1.基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶,G A A T T C,C T T A A G,限制酶,切割磷酸二酯键,1.基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶,A A T T C,C T T A A,G,G,氢键自动断裂,1.基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶,A A T T C,C T T A A,G,G,（1）作用：将外源基因送入受体细胞（2）种类：1）质粒 2）噬菌体或动植物病毒,2.基因的运输工具：运载体,大肠杆菌的质粒(plasmid)：,运
5、载体应该具有什么特点呢?,？,2.基因的运输工具：运载体,运载体(carrying)1能够在宿主细胞内复制并稳定保存；具有多个限制酶切点以便与外源基因相连；具有标记基因，便于进行筛选,2.基因的运输工具：运载体,（1）作用对象：两个具有相同粘性末端的DNA片段。（2）作用位置：磷酸二酯键。（3）作用结果：形成重组DNA。,3.基因的针线：DNA连接酶,3.基因的针线：DNA连接酶,A A T T C,C T T A A,G,G,3.基因的针线：DNA连接酶,A A T T C,C T T A A,G,G,碱基互补配对,3.基因的针线：DNA连接酶,A A T T C,C T T A A,G,G
6、,DNA连接酶,3.基因的针线：DNA连接酶,A A T T C,C T T A A,G,G,DNA连接酶,3.基因的针线：DNA连接酶,A A T T C,C T T A A,G,G,DNA连接酶,连接磷酸二酯键,培育转基因大肠杆菌的简要过程：,你认为上述培育转基因大肠杆菌的关键步骤有哪些？,普通大肠杆菌(不能分泌胰岛素),实例展示,培育转基因大肠杆菌的关键步骤：,基因的“针线”,基因操作的基本步骤,提取目的基因目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞目的基因的检测和表达,归纳,提取目的基因,装入载体,导入受体细胞,基因的表达和检测,2023/1/4,大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理
7、的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。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，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,2023/1/4,（一）基因工程与作物育种 1、在农作物生产方面,目的：培育出高产、稳产、抗逆性的优良作物及新品种。优点：降低生产成本，减少农药的使用对环境的危害，提高农作物对不良环境的适应能力。,三、基因工程的应用,28,转基因抗虫水稻,转基因抗棉铃虫棉花,（一）基因工程与作物育种 2、在畜牧养殖方面 科学家利用基因工程的方法培育出了转基因奶牛、超级绵羊等多种转基因动物。,(二）基因工程
8、与药物研制,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。,32,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%!,优点：能够高效率地生产出各种高质量，低成本的药品。,2023/1/4,33,用转基因的植物生产药物,具有生长激素的转基因“超鼠
9、”,世界上第一只基因改造的灵长类动物猴子的研究，将有助於发现诸如老年痴呆症、爱滋病及癌症的新基因疗法,（三）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。,37,1998年，英国一位生物学家在电视节目中宣布：老鼠食用了转基因马铃薯后，肾、脾和消化道都出现了损伤，体重和器官重量减轻，免疫系统遭到破坏。,？,四、转基因生物和转基因食品的安全性,转基因食品,安全吗?,2023/1/4,怪物 1,2023/1/4,怪物 2,2
10、023/1/4,怪物 3,2023/1/4,当人类拥有了只有大自然才拥有的改造生物、创造生物的能力时，我们是否感到很坦然呢？,课堂小结：,基因的“剪刀”限制性核酸内切酶,基因的“针线”DNA连接酶,基因的运输工具运载体（质粒）,1.基因工程的概念,2.基因工程操作的基本工具,3.基因操作的基本步骤,目的基因提取,目的基因与运载体结合,目的基因导入受体细胞,目的基因的检测与表达,练习：,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实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限制性内切酶能识别分子的顺序，切点在和之间，这是利用了酶的（）高效性专一性多样性催化活性易受外界影响,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,2023/1/4,采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法正确的是（）（理综第题）将毒素蛋白注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白的序列，注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白的序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，在进行组织培养 将编码毒素蛋白的序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵中,
