高春燕基因工程.ppt

青霉菌能产生对人类有用的抗生素青霉素,豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮,家蚕能够吐出蚕丝为人类利用,定向基因改造设想,设想一,能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？,能否让细菌“吐出”蚕丝？,设想二,能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？,设想三,经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术基因工程。,基因工程及其应用,第2节,一、基因工程概念,基因工程：在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞，使重组基因在受体细胞内表达，产生出所需要的基因产物。,智力游戏,请根据基因工程操作的基本步骤，将下图拼接好。,A,B,C,D,答案：DACB,二、基因工程操作的工具,将目的基因片断从人体细胞内提取，需要基因的剪刀限制性核酸内切酶。,2.将目的基因与运载体DNA连接，需要基因的针线DNA连接酶。,3.将目的基因运入大肠杆菌，需要基因的运输工具运载体。,限制性核酸内切酶,分布：主要在微生物中。,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DNA分子切断。,2.特点：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。,3.举例：大肠杆菌的一种限制酶EcoRI限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。,4.结果：产生黏性未端。,EcoRI限制酶作用过程,小试身手:,解决书本第106页基础题第2题,模型构建,使用EcoRI剪切目的基因,黏性末端,DNA连接酶,连接酶的作用：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。,DNA连接酶的作用过程,磷酸二酯键,运载体,作用：将外源基因送入受体细胞条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存具有多个限制酶切点具有某些标记基因3.种类：质粒、噬菌体和动植物病毒,要让一个从甲生物细胞内取出来的基因在乙生物体内进行表达，首先得将这个基因送到乙生物的细胞内去。能将外源基因送入细胞的工具就是运载体。,质粒的特点,A细胞染色体外能自主复制的小型环状DNA分子B质粒是基因工程中最常用的运载体C最常用的质粒是大肠杆菌的质粒D存在于许多细菌及酵母菌等生物中E质粒的存在对宿主细胞无影响F质粒的复制只能在宿主细胞内完成,四、基因工程的应用,通过转基因技术，将三色紫罗兰的一种能刺激蓝色色素产生的基因植入玫瑰花中，花瓣自然生长成蓝色。,转基因鲑鱼,抗虫害的玉米,请您欣赏,抗虫害的玉米,抗虫棉,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,请您欣赏,瑞士联邦理工学院的波特里科斯等人培育的“金大米”。向水稻中转入4种酶的基因，使水稻能合成-胡萝卜素。大米中含有的肌醇六磷酸能与铁结合而影响人对铁的吸收。金大米中还转入3种基因：无花果曲霉的酶基因，它可降解肌醇六磷酸；菜豆的铁蛋白基因，铁蛋白能够储存铁；印度香米的基因，它生产的蛋白质有助于人的肠道吸收铁。,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。,请您欣赏,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%!,请您欣赏,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。,大规模商业种植转基因农产品始于1996年。目前全球大规模种植的转基因作物主要有：大豆、玉米、棉花和油菜。目前的转基因作物主要用作饲料加工和生物燃料，也有部分以原料或辅料的方式用于加工食品中，如转基因大豆油等。,五、转基因生物和食品安全性问题,人们在担心什么主要权威机构的评估,人们在担心什么,人们在担心什么,GeneticallyModifiedOrganism(GMO基因改造食品),人们在担心什么,转基因食品对人“已经有危害”1、未进行较长时间的安全性试验2、产生毒素3、过敏或变态反应4、减少食品的营养价值或降解食品中重要的成份5、产生抗菌素耐药性细菌6、副作用能杀害人体,人们在担心什么,转基因食品对人“有潜在的危害”转基因食品对动物“有危害”转基因植物对农田生态系统的影响,人们在担心什么,国家粮食安全有被外国控制的风险,主要权威机构的评估,中国农业部美国农业部（USDA）2006国际粮农组织2004美国国家农业普查报告2010世界卫生组织2002美国国家科学院2010联合国环境规划署2005,其他数据,TheEconomist2011-经济学家USATODAY2010国际生物技术应用服务组织（ISAAA2010）,中国农业部,中国农业部,中国农业部,2斑蝶事件来源：农业部农业转基因生物安全管理办公室,1999年5月，康奈尔大学的一个研究组在Nature杂志上发表文章，声称用带有转基因抗虫玉米花粉的马利筋(一种杂草)叶片饲喂美国大斑蝶，导致44的幼虫死亡，由此引发GMO环境安全性的争论。事实上，这一实验是在实验室完成的，并不反映田间情况，因而缺乏说服力，且没有提供花粉量的数据，现在这个事件已有了科学的结论：第一，玉米的花粉大而重，扩散不远，在玉米地以外5米，每平方厘米马利筋叶片上只找到一粒玉米花粉；第二，2000年开始在美国3个州和加拿大进行的田间试验证明，抗虫玉米花粉对斑蝶并不构成威胁，实验室实验中用l0倍于田间的花粉量来喂大斑蝶的幼虫，也没有发现对其生长发育有影响。目前研究已经证实，斑蝶减少的真正原因，一是农药的过度使用，二是作为大斑蝶越冬地的墨西哥生态环境遭到破坏。,美国国家科学院2010,转基因作物对美国农业可持续性的影响原文链接ImpactofGeneticallyEngineeredCropsonFarmSustainabilityintheUnitedStates中文摘要链接：,美国国家科学院2010,截至2005年4月初，美国联邦政府部门一共收到将近11600个转基因种植和养殖申请，批准了10700多件，批准率为92%。其中在2002年，美国联邦政府就批准了1190个转基因种植和养殖申请。转基因品种涵盖了玉米，小麦，水稻，大豆，油菜，土豆，西红柿和棉花等美国主要农作物，甚至还有虾，肉牛和奶牛等动物品种。,美国国家科学院2010,其他数据,USATODAY2010.3,其他,国际生物技术应用服务组织（ISAAA2010）http: