基因工程及其应用

第第2节节 基因工程及其应用基因工程及其应用第第6章章 从杂交育种到基因工程从杂交育种到基因工程 豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮资料一：目前，资料一：目前，全球的氮肥生全球的氮肥生产耗费世界总产耗费世界总电力的电力的3%-4%，且农作物只能且农作物只能吸收氮肥的吸收氮肥的1/10,造成了大造成了大面积土壤和水面积土壤和水质的污染。质的污染。资料分析引入资料分析引入 蜘蛛能够吐出蛛丝蜘蛛能够吐出蛛丝资料二：蛛丝是自资料二：蛛丝是自然界最奇特的物质然界最奇特的物质之一，它具有极强之一，它具有极强的韧度，其韧度是的韧度，其韧度是同样直径钢材的好同样直径钢材的好几倍。但与家蚕不几倍。但与家蚕不同，蜘蛛不能家养，同，蜘蛛不能家养，因为它们会互相吞因为它们会互相吞食，所以不可能建食，所以不可能建立人工饲养蜘蛛的立人工饲养蜘蛛的农场。农场。30多年来，多年来，科学家们一直试图科学家们一直试图找到利用其他生物找到利用其他生物体来制造蛛丝的办体来制造蛛丝的办法。法。 资料三资料三 以往，治疗糖尿以往，治疗糖尿病的胰岛素是从动病的胰岛素是从动物胰腺中提取的，物胰腺中提取的，从从100千克猪、牛千克猪、牛等动物的胰腺只能等动物的胰腺只能提取提取34克胰岛素，克胰岛素，治疗一个患者需宰治疗一个患者需宰杀杀4050头牛，头牛，这种药物的造价就这种药物的造价就可想而知了。可想而知了。 微生物可以有分泌产物，微生物可以有分泌产物，且微生物繁殖速率快且微生物繁殖速率快基因工程概念基因工程概念基因工程基因工程：又叫基因拼接技术或又叫基因拼接技术或DNADNA重组重组技术。就是按照人们的意愿，把一种生物的某技术。就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因种基因提取提取出来，加以出来，加以修饰和改造修饰和改造，然后放到，然后放到另一种另一种生物的细胞里，生物的细胞里，定向定向的改变生物的遗传的改变生物的遗传性状。性状。 ？ 基因工程是在基因工程是在分子分子水平的设计和水平的设计和施工，需要有专门的工具，生物体内有施工，需要有专门的工具，生物体内有哪些专门的哪些专门的工具工具呢？呢？基因工程操作的工具基因工程操作的工具1.1. 将目的基因片断从人体细胞内提取，将目的基因片断从人体细胞内提取，需要基因的需要基因的剪刀剪刀限制性内切酶限制性内切酶。2.2. 将目的基因与运载体将目的基因与运载体DNADNA连接，连接，需要基因的需要基因的针线针线DNADNA连接酶连接酶。3.3. 将目的基因运入大肠杆菌，将目的基因运入大肠杆菌，需要基因的需要基因的运输工具运输工具运载体运载体。限制性内切酶限制性内切酶1.1.分布：分布：主要在微生物中。主要在微生物中。2.2.特点：特点：专一性和特异性，即识别专一性和特异性，即识别特定特定核苷核苷酸序列，切割酸序列，切割特定特定切点。切点。3.3.结果：结果：产生黏性未端（碱基互补配对）。产生黏性未端（碱基互补配对）。4.4.举例：举例：大肠杆菌的一种限制酶（大肠杆菌的一种限制酶（EcoREcoR）能识别能识别GAATTCGAATTC序列，并在序列，并在G G和和A A之间切开。之间切开。 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，并在特定的切割点上将并在特定的切割点上将DNA DNA 分子切断。目前已发分子切断。目前已发现的限制酶有现的限制酶有200200多种。多种。限制性内切酶限制性内切酶（EcoREcoR）作用过作用过程程DNA连接酶连接酶 连接酶的作用连接酶的作用：将互补配对的两个黏将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整性末端连接起来，使之成为一个完整的的DNADNA分子。分子。？ 基因进行了切割以后就有了切口，基因进行了切割以后就有了切口， 怎样才能将有切口的基因与其他基因缝合怎样才能将有切口的基因与其他基因缝合在一起呢？在一起呢？DNA连接酶的作用过程连接酶的作用过程C T T A AG A A T T C G重组重组DNA分子分子（外源基因）（外源基因）？如何将外源基因送入受体细胞呢？如何将外源基因送入受体细胞呢？注：限制酶与连接酶作用的位点都是注：限制酶与连接酶作用的位点都是 磷酸二酯键磷酸二酯键运载体运载体1.1.作用：作用：将外源基因送入受体细胞。将外源基因送入受体细胞。2.2.种类：种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。质粒、噬菌体和动植物病毒。大肠杆菌大肠杆菌DNA 质粒质粒（环状（环状DNA分子）分子）控制质粒控制质粒DNA转移的基因转移的基因抗生素抗性基因抗生素抗性基因利用质粒将外源基因运载入受体细胞中利用质粒将外源基因运载入受体细胞中基因操作的基本步骤基因操作的基本步骤归纳：归纳：？如何让大肠杆菌生产人胰岛素？如何让大肠杆菌生产人胰岛素？基因工程的应用基因工程的应用1、基因工程与作物育种：转基因抗虫棉、耐贮存番茄、基因工程与作物育种：转基因抗虫棉、耐贮存番茄、耐盐碱棉花、抗除草作物、转基因奶牛、超级绵羊等耐盐碱棉花、抗除草作物、转基因奶牛、超级绵羊等等等2、基因工程与药物研制：干扰素、白细胞介素、溶血、基因工程与药物研制：干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、疫苗栓剂、凝血因子、疫苗3、基因工程与环境保护：超级细菌、基因工程与环境保护：超级细菌