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1、最新款的摩托车,你想过吗?,谁能告诉我这是？,谁能告诉我这是？,谁能告诉我这是？,问题探讨,为什么能把人的基因“嫁接”到细菌上吗？你能推测出，这种基因的“嫁接”是怎么实现的吗？你能举出一些类似的、与你的生活关系很密切的例子吗？,不同生物的DNA在结构上具有统一性、几乎所有的生物都共用一套遗传密码等。,能发光的水母,不能发光的热带斑马鱼,能否能否让热带鱼也能发光?,设想,抗虫害的玉米,抗虫棉,能产生人胰岛素的大肠杆菌,基因工程：即。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，地改造生物的。,原 理：,操作水平：,结 果：,基因工程,基因重
2、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。,基因拼接技术或DNA重组技术,定向,遗传性状,1、限制性核酸内切酶基因的剪刀（简称：限制酶）,（1）来源：主要是从原核生物中分离和纯化。（可以从细菌和霉菌中提取）（2）作用：识别双链DNA中某特定的核苷酸序列。（作用特点是具有专一性）（3）结果：产生黏性末端,一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。,二、基因工程的工具,限制酶,磷酸二酯键,例如：大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开,黏性末端,黏性末端,限制酶,什么叫黏性末端？,被限制酶切开的DNA两条
3、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。,限制性内切酶（EcoR）作用过程,被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？,思考:,形成的黏性末端不同,不同的限制酶呢？,具有,2、基因工程的,指“DNA连接酶”,将互补配对的两个粘性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子,DNA连接酶的作用过程,基因的针线DNA连接酶,磷酸二酯键,磷酸二酯键,DNA连接酶和DNA聚合酶是有区别吗？,有区别。DNA连接酶和DNA聚合酶均是催化成磷酸二酯键。两者的差别主要体现在：（1）DNA聚合酶只能将单个核苷酸相连，DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成键。（2）
4、DNA聚合酶是以一条DNA链为模板，DNA连接酶是将DNA双链的两个缺口同时连接起来。,要让一个从甲生物细胞内取出来的基因(如人胰岛素基因),送入受体细胞(如大肠杆菌),还需要有运输工具,这就是运载体。,3、基因的运输工具运载体,常用的运载体：质粒、噬菌体和 动植物病毒,大肠杆菌的质粒,最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常含有抗药基因，如四环素的标记基因。质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作用，但复制只能在宿主细胞内进行。,细胞染色体（拟核DNA分子）以外能自主复制的小型环状DNA分子。,作为运载体必须具备哪些条件？,1.能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。2.具多个限制酶切点，以便与外源基
5、因连接。3.具有标记基因，便于进行筛选。如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因、荧光基因等。,举例说明什么是目的基因？什么是供体细胞受体细胞？怎样确定目的基因是否导入？,三、基因工程的操作步骤,1、获取目的基因,基因工程的第一步，是取得人们所需要的特定基因，也就是目的基因如抗虫基因、人的胰岛素基因、干扰素基因等都是目的基因。,1、直接分离基因2、人工合成基因,目的基因的提取方法,2、目的基因与运载体结合,用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。,细菌,供体细胞,取出
6、质粒,取出 DNA,用限制酶切断DNA,用连接酶连接目 的基因,3、将目的基因导入受体细胞,将重组DNA导入受体细胞,扩增,4、目的基因的检测和鉴定,大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理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。,无表达产物,无表达产物,有表达产物,无表达产物,1、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,A,4实施基因工程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
7、内切酶能识别分子中的顺序，切点在和之间，这是应用了酶的（）高效性专一性多样性催化活性受外界条件影响,5上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可以大大提高基因表达的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高多倍，转基因动物是指（）提供基因的动物基因组中增加了外源基因的动物能产生白蛋白的动物能表达基因信息的动物,6基因工程是在分子水平上进行设计施工的，在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是（）人工合成基因目的基因与运载体结合将目的基因导人受体细胞目的基因的检测和表达,7.不属于质粒被选为基因运载体的理由是 A、能复制 B、有多个限制酶切点 C、具有标
8、记基因 D、它是环状DNA,D,1：基因工程在农业上的应用,1993年，中国农业科学院的科学家成功地培育出抗棉铃虫的转基因抗虫棉，抗虫的基因来自苏云金杆菌。苏云金杆菌形成的伴胞晶体是一种毒性很强的蛋白质晶体，能使棉铃虫等鳞翅目害虫瘫痪致死。科学家将编码这个蛋白质的基因导入作物，使作物自身具有抵御虫害的能力。,四、基因工程的应用,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,转基因耐贮藏番茄（左）和普通番茄（右）,不会引起过敏的转基因大豆,抗虫害的玉米,生长快、肉质好的转基因鱼(中国),乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),2、基因工程在畜牧养殖业的应用,转基因生物,2002年，中国转基因棉花达到150万公顷，
9、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,导入人基因具特殊用途的猪和小鼠,特殊动物,图为2001年12月底出生的5只可爱的转基因克隆小猪。据培育者英国PPL医疗公司称，这些转基因小猪将为研究和“生产”适用于人体移植手术使用的动物器官提供巨大的帮助。,3、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,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
10、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。,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%!,治疗糖尿病,治疗生长缺陷症,治疗烫伤、胃溃疡,治疗某些癌症,治疗癌症或病毒感染,预防病毒性肝炎,治疗心血管病（心脏病）,5、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。,餐桌上的转基因食品你敢吃吗？,五、转基因生物与转基因食品的安全性,两种观点不安全：证据 安全：证据,你们的观点？,安全观点：1、转基因食品与非转基因食品的构成是一样的；2、减少农药使用、减少环境污染；3、节省生产成本，降低粮食售价；4、增加食品营养、提高食品产量等。,不安全观点：1、可能产生抗除草剂的超级杂草；2、可能使疾病的散播跨越物种障碍；3、可能损害农作物的生物多样性；4、认为创造新物种，可能干扰生态系统的稳定性；5、可能产生新毒素和新过敏源。,
