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1、第第2节节 基因工程及其应用基因工程及其应用 基因工程又叫做基因拼接技术或基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，重组技术。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，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，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向定向地改地改造生物的性状。造生物的性状。原理：原理：基因重组基因重组操作水平：操作水平：DNA分子水平分子水平操作环境：操作环境：生物体外生物体外结结 果：果：定向定向地改造生物的性状，获得人类所地改造生物的性状，获得人类所需要的品种。需要的品种。二、基因操作的工
2、具二、基因操作的工具一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，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并在特定的切点上切割DNA分子。分子。、基因的剪刀、基因的剪刀限制性内切酶（限制酶）限制性内切酶（限制酶）3 3、基因的运输工具、基因的运输工具运载体运载体常用的运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒常用的运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒质粒的特点质粒的特点1 1、细胞染色体（或拟核、细胞染色体（或拟核DNADNA分子）外能自主复制的小型环分子）外能自主复制的小型环状状DNADNA分子；分子；2 2、质粒的存在对宿主细胞无影响；、质粒的存在对宿主细胞无影响；3 3、质粒的复制只能在
3、宿主细胞内完成。、质粒的复制只能在宿主细胞内完成。练习练习三、基因工程基本步骤三、基因工程基本步骤1、获取目的基因、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，抗病基因、种因，也就是目的基因如抗虫基因，抗病基因、种子的贮存蛋白基因，以及人的胰岛素基因、干扰子的贮存蛋白基因，以及人的胰岛素基因、干扰素基因等都是目的基因。素基因等都是目的基因。要获得目的基因，主要有两条途径：一条是从供要获得目的基因，主要有两条途径：一条是从供体细胞的体细胞的DNA中直接分离基因，另一条是人工中直接分离基因，另一条是人工合成基因。合成
4、基因。2 2、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合用与提取目的基因用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，将使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互与切口上的黏性末端互补配对后，在连接酶的补配对后，在连接酶的作用下连接形成重组作用下连接形成重组DNADNA分子。分子。细菌细菌供体细胞供体细胞取出质粒取出质粒取出取出DNA用限制酶切断用限制酶切断DNA用连接酶连用连接酶连接目的基因接目的基因3、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞将重组将重组DNA导入受体细胞导入受体
5、细胞扩增扩增4 4、目的基因的表达和检测、目的基因的表达和检测大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的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。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。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无表达产物无表达产物有表达产物有表达产物无表达产物无表达产物、基因工程与
6、作物育种、基因工程与作物育种1993年，中国农业科学院的年，中国农业科学院的科学家成功地培育出了抗棉科学家成功地培育出了抗棉铃虫的转基因抗虫棉，抗虫铃虫的转基因抗虫棉，抗虫的基因来自苏云金杆菌。苏的基因来自苏云金杆菌。苏云金杆菌形成的伴胞晶体是云金杆菌形成的伴胞晶体是一种毒性很强的蛋白质晶体，一种毒性很强的蛋白质晶体，能使棉铃虫等鳞翅目害虫瘫能使棉铃虫等鳞翅目害虫瘫痪致死。科学家将编码这个痪致死。科学家将编码这个蛋白质的基因导入作物，使蛋白质的基因导入作物，使作物自身具有抵御虫害的能作物自身具有抵御虫害的能力。力。生长快、肉质好的转基因生长快、肉质好的转基因鱼鱼( (中国中国) )乳汁中含有人
7、生长激素的乳汁中含有人生长激素的转基因牛转基因牛( (阿根廷阿根廷) )转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基转鱼抗寒基因的番茄因的番茄2 2、基因工程与药物研制、基因工程与药物研制我国生产的部分基因我国生产的部分基因工程疫苗和药物工程疫苗和药物许多药品的生产许多药品的生产是从生物组织中提取是从生物组织中提取的。受材料来源限制的。受材料来源限制产量有限，其价格往产量有限，其价格往往十分昂贵。往十分昂贵。微生物生长迅速，容易控制，适于大规模微生物生长迅速，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
8、它们产生相应的药物，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。不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。胰岛素从猪、牛等动物的胰胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，腺中提取，100100KgKg胰腺只能提取胰腺只能提取4-54-5g g的胰岛素，其产量之低和价的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。格之高可想而知。将合成的胰岛将合成的胰岛素基因导入大肠杆素基因导入大肠杆菌，每菌，每20002000L L培养液培养液就能产生就能产生100100g g胰岛胰岛素！使其价格降低素！使其价格降低了了30%-50%!30%-50%!3 3、环境保护、环境保护基因工
9、程做成的基因工程做成的“超级超级细菌细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。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工程培育成功的“超级细菌超级细菌”却能分解石油中的多种烃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，分解类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDTDDT等毒害物质。等毒害物质。4、转基因生物和转基因食品的安全性、转基因生物和转基因食品的安全性当人类拥有了只有大自然才拥有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，的改造生物、创造生物的能力时，也感
10、到了不安与困惑。人类是否也感到了不安与困惑。人类是否有权按照自已的意愿操纵地球上有权按照自已的意愿操纵地球上的生命？人类创造的转基因生物、的生命？人类创造的转基因生物、转基因食品是否会危害整个生物转基因食品是否会危害整个生物圈，包括人类自身？圈，包括人类自身？转基因生物：转基因生物： 阅读课本阅读课本讨论：转基因食品安全吗？讨论：转基因食品安全吗？练习：练习：要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是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限制酶连接酶解旋酶还原酶酶实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因从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
11、细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限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（）点在和之间，这是利用了酶的（）高效性专一性高效性专一性多样性催化活性易受外界影响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（）基因工程的正确操作步骤是（）使目的基因与运载体结合使目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞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提取目的基因 采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因采用基因工程的方法培
12、育抗虫棉，下列导入目的基因的作法正确的是（）（理综第题）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，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，再进行组织培养菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养 将编码毒素蛋白的序列，与细菌质粒重组，注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射到棉的子房并进入受精卵中 5下表关于基因工程中有关基因操作的名词及下表关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容，正确的组合是对应的内容，正确的组合是（）（）C
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