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1、第2节 基因工程及其应用,从大肠杆菌说起干扰素,干扰素（抗病毒的特效药，也可治疗乳腺癌、骨髓 癌、淋巴癌等癌症和某些白血病）一千克纯的干扰素价值可达440亿美元。传统生产方法：血液中提出白细胞，然后用病毒去感染它，这时会产生干扰素，1个细胞最多生产1001000个干扰素分子 基因工程：改造的大肠杆菌发酵生产：一天内便可生产20万个干扰素分子。1KG培养物中可以得到2040mg干扰素,原 理：,操作水平：,结 果：,目的基因,供体细胞,受体细胞,基因重组,DNA分子水平,定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。,获得新性状,提取,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
2、的关键步骤有哪些？,普通大肠杆菌(不能分泌胰岛素),人体组织细胞,胰岛素基因,与运载体DNA拼接导入,大肠杆菌(含胰岛素基因),转基因大肠杆菌(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“剪刀”限制性核酸内切酶（限制酶）,基因操作的工具,限制酶是在生物体(主要是微生物)内的一种酶，能将外来的DNA切断，由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性内切酶。特点：专一性，即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。,大肠杆菌(EcoRI)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。,限制酶,练习使用EcoRI 剪切目的基因
3、,黏性末端,什么叫黏性末端？,被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。,基因的针线DNA连接酶,基因操作的工具,DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。,磷酸二酯键,使用DNA连接酶制作重组DNA分子,甲片段,重组DNA分子,重组DNA分子(含抗虫基因)怎样才能导入受体细胞(如棉花细胞)？,（二）基因操作的工具,基因的运载工具运载体：,常用的运载体主要有两类：1）细菌细胞质的质粒 2）噬菌体或某些动植物病毒,质粒：,质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物的细胞中，
4、是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子。,质粒是基因工程最常用的运载体。绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子。有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。,二、基因工程的应用,运用基因工程技术，获得了高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各种抗逆性的作物新品种。,1、基因工程与作物育种,基因工程在农业上的应用,培育抗逆性品种 将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。,抗虫基因作物的意义：减少农药的用量，降低了生产的成本，减少了农药对环境的污染。,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,转黄瓜抗青枯病基因的马
5、铃薯,不会引起过敏的转基因大豆,2002年，中国转基因棉花达到150万公顷，已经占到棉花产量的13.,我国大豆食用油近七成是“转基因”产品,与杂交育种、诱变育种相比较，基因工程育种的优点有哪些？,目的性强、克服远源杂交不亲和性、育种周期短,基因工程在畜牧业的应用,繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮毛等优良品质的转基因动物（如奶牛）。该过程的重要步骤是重组DNA转移到动物受精卵中。,将人的生长激素基因和牛的生长素基因分别注射到小白鼠受精卵中，得到的“超级小鼠”。,2、基因工程与药物研制,我国生产的部分基因工程疫苗和药物,用基因工程的方法生产胰岛素、干扰素、白细胞介素、凝血因子、以及
6、预防乙肝、霍乱、伤寒、疟疾等的疫苗。提高生产产量、降低生产成本。,胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、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！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了30%-50%!,干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去从人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍贵”程度自不用多说。,3、基因工程与环境保护,环境监测：基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。,1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来,利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。,环境污染治理：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。,
