2.6.2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DNADNA重组技术。重组技术。 通俗地说，就是按照人们的意愿，把通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的个别一种生物的个别基因基因复制出来，加以修饰复制出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，改造，然后放到另一种生物的细胞里，定定向地改造生物的遗传性状（目的）向地改造生物的遗传性状（目的）。 原原 理：理：操作水平：操作水平：结结 果：果：目的基因目的基因供体细胞供体细胞受体细胞受体细胞基因重组基因重组DNADNA分子水平分子水平定向地改造生物的遗传性状，定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。获得人类所需要的品种。获得新性状获得新性状基因的基因的“剪刀剪刀”基因的基因的“针线针线”基因的运载体基因的运载体 大肠杆菌大肠杆菌(EcoRI)的一种限制酶能识别的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在序列，并在G和和A之间切开。之间切开。CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 练习使用练习使用EcoRI 剪切目的基因剪切目的基因CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 目的基因目的基因黏性末端黏性末端1 1、被同一种限制酶切断的几个被同一种限制酶切断的几个DNADNA是否具是否具有相同的黏性末端？有相同的黏性末端？思考思考:2、限制酶的发现有什么意义？、限制酶的发现有什么意义？形成的黏性末端不同形成的黏性末端不同基因工程创立的标志基因工程创立的标志不同的限制酶呢？不同的限制酶呢？具有。具有。连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的端连接起来，使之成为一个完整的DNADNA分子。分子。使用使用DNA连接酶制作重组连接酶制作重组DNA分子分子甲片段甲片段CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT 乙片段乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG 重组重组DNA分子分子GGCATCTTAAAATTCCGTAG 运载体运载体应该具有什应该具有什么特点呢么特点呢? ?胰岛素基因胰岛素基因运载体运载体1.1.能够在宿主细胞内复能够在宿主细胞内复制并稳定保存；制并稳定保存；2.2.具有多个限制酶切点具有多个限制酶切点以便与外源基因相连；以便与外源基因相连；3.3.具有标记基因，便于具有标记基因，便于进行筛选进行筛选 细菌和人是差异非常大的两种生物细菌和人是差异非常大的两种生物, , 通过基因重组后通过基因重组后, ,细菌能够合成人体的胰细菌能够合成人体的胰岛素，这说明了什么？岛素，这说明了什么？这可不是普通这可不是普通的细菌，它是的细菌，它是嫁接了人胰岛嫁接了人胰岛素基因的工程素基因的工程菌，能大量合菌，能大量合成人胰岛素。成人胰岛素。人和细菌共用一套遗传密码人和细菌共用一套遗传密码所有生物共用一套遗传密码所有生物共用一套遗传密码运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。有特殊用途的动、植物。生长快、耐不良环境、肉生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼质好的转基因鱼( (中国中国) )乳汁中含有人生长激素乳汁中含有人生长激素的转基因牛的转基因牛( (阿根廷阿根廷) )1 1、基因工程与作物育种、基因工程与作物育种基因工程在农业上的应用基因工程在农业上的应用 培育抗逆性品种培育抗逆性品种将细菌的将细菌的抗虫、抗病毒、抗抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温高温等抗性基因转移到作物体等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。性。如转基因抗虫棉。抗虫基因作物的意义：抗虫基因作物的意义： 减少农药的用量，降低了生产减少农药的用量，降低了生产的成本，减少了农药对环境的污染。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甜椒转鱼抗寒基转鱼抗寒基因的番茄因的番茄转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯不会引起过敏的转基因大豆不会引起过敏的转基因大豆 2002 2002年，中国转基因棉花达到年，中国转基因棉花达到150150万公万公顷，已经占到棉花产量的顷，已经占到棉花产量的1 13.3. 我国大豆食用油近七成是我国大豆食用油近七成是“转基因转基因”产产品品 与杂交育种、诱变育种相比较，基因工程育与杂交育种、诱变育种相比较，基因工程育种的优点有哪些？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基因工程在畜牧业的应用 繁殖具有繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮毛质量的皮毛等优良品质的转基因动物（如奶牛）。等优良品质的转基因动物（如奶牛）。 该过程的重要步骤是该过程的重要步骤是重组重组DNA转移到转移到动物受精动物受精卵卵中。中。将人的生长激素基因和将人的生长激素基因和牛的生长素基因分别注射到牛的生长素基因分别注射到小白鼠受精卵中，得到的小白鼠受精卵中，得到的“超级小鼠超级小鼠”。 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用基因工程的方法生用基因工程的方法生产胰岛素、干扰素、白细产胰岛素、干扰素、白细胞介素、凝血因子、以及胞介素、凝血因子、以及预防乙肝、霍乱、伤寒、预防乙肝、霍乱、伤寒、疟疾等的疫苗。疟疾等的疫苗。 提高生产产量、降低提高生产产量、降低生产成本。生产成本。3 3、基因工程与环境保护、基因工程与环境保护 环境监测：环境监测：基因工程做成的基因工程做成的DNADNA探针能够十分灵敏地检探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。测环境中的病毒、细菌等污染。1t1t水中只有水中只有1010个病毒也能被个病毒也能被DNADNA探针检测出来探针检测出来利用基因工程培育的利用基因工程培育的“指示生物指示生物”能十分能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污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。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：环境污染治理：基因工程做成的基因工程做成的“超级细菌超级细菌”能吞食和分能吞食和分解多种污染环境的物质。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。两种观点两种观点不安全：证据不安全：证据 安全：证据安全：证据 安全观点：安全观点： 1 1、转基因食品与非转基因食品的构、转基因食品与非转基因食品的构成是一样的；成是一样的； 2 2、减少农药使用、减少环境污染；、减少农药使用、减少环境污染； 3 3、节省生产成本，降低粮食售价；、节省生产成本，降低粮食售价； 4 4、增加食品营养、提高食品产量等。、增加食品营养、提高食品产量等。 不安全观点：不安全观点： 1 1、可能产生抗除草剂的超级杂草；、可能产生抗除草剂的超级杂草； 2 2、可能使疾病的散播跨越物种障碍；、可能使疾病的散播跨越物种障碍； 3 3、可能损害农作物的生物多样性；、可能损害农作物的生物多样性； 4 4、认为创造新物种，可能干扰生态系、认为创造新物种，可能干扰生态系统的稳定性；统的稳定性； 5 5、可能产生新毒素和新过敏源。、可能产生新毒素和新过敏源。