第六章第二节基因工程及其应用

第二节 基因工程 及其 应用能发光的水母不能发光的热带斑马鱼能否让热带鱼也能发光 ?设想能发荧光的热带斑马鱼普通热带斑马鱼是不发荧光的抗虫害的玉米抗虫棉能产生人胰岛素的大肠杆菌从大肠杆菌说起 胰岛素每 100kg 猪或牛的胰腺中提取 45g胰岛素1979年，利用大肠杆菌的 DNA分子重组，2000L大肠杆菌的培养液中提取 100g 胰岛素， 相当于 2吨 猪胰腺中提取的量 问题探讨 1、为什么要把人的基因 “嫁接 ”到细菌上？2、怎样把人胰岛素基因 “嫁接 ”到大肠杆菌中去？3、把人胰岛素基因 “嫁接 ”到大肠杆菌中去后与普通细菌有什么不同？基因工程大肠杆菌可以产生人类的胰岛素胰岛素提取困难，试着用其他科学方法去生产一、基因工程原理 基因拼接技术或 DNA重组技术。1、概念：通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的个别 基因 复制出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里， 定向地改造生物的遗传性状。 2、原 理 ：3、操作水平 ：4、结 果 ：基因重组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和生物产品 。5、操作环境： 生物体外6、 基因工程理论基础 ： 生物界共用一套遗传密码 所用生物的 DNA分子结构及碱基互补配对原则相同7、 基因工程的优点 ：可以实现不同物种之间的基因转移，打破了有性生殖的远缘杂交不亲和的生殖障碍，能培育出前所未有的新品种。8、 基因工程的意义 ：使人类有可能按照自己的意愿定向地改变生物的遗传性状，培育新品种。基因的剪刀 限制性核酸内切酶（简称限制酶）1、基因操作的工具特点： 专一性。 本质 ：蛋白质。 分布 ：主要在微生物中即：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割 DNA分子。例：大肠杆菌 (EcoRI)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在 G和 A之间切开。限制酶被同一种限制酶切断的几个 DNA是否具有相同的黏性末端？ 是的。因为酶具有专一性。磷酸二酯键基因的针线 DNA 连接酶（本质：蛋白质）磷酸二酯键作用：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 DNA分子。使用 DNA连接酶制作重组 DNA分子甲片段CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT 乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG 重组 DNA分子GGCATCTTAAAATTCCGTAG 基因的运载工具 运载体（本质： DNA)常用运载体： 质粒、噬菌体或动植物病毒最常用的运载体是： 质粒质粒 是存在于许多 细菌以及酵母菌等生物的 细胞质中，是拟核或细胞核外能够自主复制的小型环状双链DNA分子 。质粒存在？本质？运载体的特点：1)、能够在宿主细胞中 复制 并稳定 保存2)、具有 多个限制酶切点 ，以便与外源基因连接3)、具有 标记基因 ，便于进行筛选目的基因是人们所 需要转移 或 改造 的基因。如 :苏云金芽孢杆菌的 抗虫基因 ，还有植物的 抗病 （抗病毒、抗细菌）基因 、种子 贮藏蛋白的基因 ，以及人的 胰岛素 基因、 干扰素 基因 等。提取方法 直接分离：鸟枪法人工合成2、基因操作的基本步骤1）提取目的基因供体细胞、受体细胞目的基因与运载体的结合过程，实际上是不同来源的 基因重组 的过程 。注意： 要用同一种限制酶切取目的基因和运载体，并用 DNA连接酶连接，形成重组 DNA分子。2）目的基因与运载体结合使用 DNA连接酶制作重组 DNA分子甲片段CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT 乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG 重组 DNA分子GGCATCTTAAAATTCCGTAG 对动物用方法：显微注射法用口径为 1m的 DNA注射器，将大量的目的基因片段注入到受体细胞内。3）将目的基因导入受体细胞对 植物 往往借鉴细菌或病毒侵染细胞的方法受体细胞必须表现 我们所需要的性状 ，才能说明目的基因 完成了表达 。即是否产生了目的基因表达的产物（蛋白质）进行检测4）目的基因的检测和鉴定细菌和人是差异非常大的两种生物 , 通过基因重组后 ,细菌能够合成人体的胰岛素，这说明了什么？生物界的统一性 所有生物共用一套遗传密码思考与讨论二、基因工程的应用运用基因工程技术育种的方法： 不但可以培养优质、高产、稳产、各种抗逆性好的农作物及畜、禽新品种， 还可以培养出具有特殊用途的动、植物。生长快、耐不良环境、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 )1、基因工程与作物育种（ 1）基因工程育种的目的：（ 2）植物育种 -转基因抗虫棉培育抗逆性品种将细菌的 抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温 等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。 抗虫基因作物的意义：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。转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基因的番茄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转基因龙胆花色奇异转基因蓝猪耳改变花色 转基因牵牛花改变了花色A： 紫外光照射下的转绿色荧光蛋白的 Eustoma (Lisianthus) 花。B： 转没有绿色荧光蛋白的空质粒的花，基因工程育种的优点：目的性强，育种周期短，克服远缘杂交不亲和的障碍2、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用基因工程的方法生产胰岛素、干扰素、白细胞介素、凝血因子、以及预防乙肝、霍乱、伤寒、疟疾等的疫苗。提高生产产量、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