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1、豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮,基因决定性状,设想一,能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？,能否制造出一种发光树用作路灯呢？,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,定向基因改造设想,经过多年努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物性状的新技术基因工程。,第2节 基因工程及其应用,(基因拼接技术或DNA重组技术),一.基因工程的原理：,理论基础:,所有的生物共用一套密码子,变异类型:,基因重组,(人为定向变异),1、基因的“剪刀”限制性核酸内切酶（限制酶）,二、基因操作的工具,例：大肠杆菌的一种限制酶(EcoR)能识别GAATTC序列，并在G和A之
2、间切开。,识别特定核苷酸序列，裂解磷酸二酯键，具特异性。,黏性末端,黏性末端,例：EcoRI 酶切位点,2、基因的“针线”DNA连接酶连接酶的作用：将DNA双链上两个缺口连接起来，形成 3-5磷酸二酯键。DNA连接酶的作用过程：,DNA连接酶,3、基因的运载体 质粒或病毒作用：将外源基因送入受体细胞。条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存；具有多个限制酶切点(便于与外源基因连接)；具有某些标记基因种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。,（如抗药、产物具有颜色反应的基因，便于筛选）。,质 粒,小型环状的DNA分子,存在于许多细菌或酵母菌等生物的细胞中，是拟核或细胞核外能够自主复制的环状DNA分子。,1.
3、提取目的基因：,2.目的基因与运载体结合,重组质粒,目的基因 和质粒,同种限制酶 切割,DNA连接酶,（重组DNA）,3.目的基因导入受体细胞,4.目的基因的检测和鉴定,（细菌、酵母菌等）,没有运载体上的标记基因,繁殖速度快,受体细胞中有无 标记基因,受体细胞是否产生特定性状,也可人工合成,（需要碱基互补配对）,三.基因工程的步骤:,1、基因工程与作物育种,四、基因工程的应用：,抗虫棉,苏云金芽孢杆菌的抗虫基因,全身散发绿色荧光的转基因鱼,乳汁中分泌人凝血因子IX的转基因山羊,美科学家研制出世界上第一只转基因蝴蝶,首只转基因猴降生,超凡嗅觉能力的转基因鼠,胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，10
4、0Kg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%!,2、基因工程与药物研制,从人血中提取干扰素，300L血才提取1mg！,通过基因工程的方式创造了能合成人干扰素的大肠杆菌，每1Kg的培养液可提取204mg干扰素,3、基因工程与环境污染治理：,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。,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。,转基因食品看起来分
5、外诱人,安全吗？,五、转基因生物和转基因食品的安全性：,杂交育种,基因重组,杂交 自交 选种 自交,“集优”，操作简单,基因突变,物理方法：激光或辐射等化学方法：化学药剂处理,提高变异频率，大幅度改良某些性状,染色体变异,花药离体培养秋水仙素加倍,缩短育种年限,染色体变异,秋水仙素处理萌发种子或幼苗,器官大，营养含量高,基因重组,基因工程操作,定向改造生物性状，克服远缘杂交不亲和障碍,六、几种主要育种方法的比较,将具有不同优良性状的两亲本杂交,理化方法,花药离体培养、秋水仙素加倍,秋水仙素,将不同个体优良性状集中于同一个体,提高变异频率加速育种进程,缩短育种年限,器官大，营养含量高,育种时间长,需大量处理供试材料,技术复杂,只适用于植物,基因突变,染色体数目变异,染色体数目变异,基因重组,杂交水稻,青霉素高产菌株,三倍体无子西瓜,矮抗小麦,六、几种主要育种方法的比较,
