基因工程及其应用用

1、能否让禾本科的植物也能够固定空气能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？中的氮？能否制造出一种发光树用作路灯呢？能否制造出一种发光树用作路灯呢？能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？等珍贵的药物？定向基因改造设想 经过多年努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物性状的新技术基因工程。第第2 2节节 基因工程及其应用基因工程及其应用( (基因基因拼接拼接技术技术或或DNA重组重组技术技术) )一一. .基因工程的原理：基因工程的原理：理论基础理论基础: : 所有的生物共用一套密码子所有的生物共用一套密码子变异类型变异类型: : 基因重组

2、基因重组( (人为定向变异人为定向变异) )1、 基因的基因的“剪刀剪刀”限制性核酸内切酶（限制性核酸内切酶（限制限制酶酶）二、基因操作的工具例：大肠杆菌的一种限制酶(EcoR)能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。 识别特定核苷酸序列，裂解磷酸二酯键，具特异性。 黏性末端黏性末端例：EcoRI 酶切位点2、基因的“针线” DNA连接酶连接酶的作用：将DNA双链上两个缺口连接起来，形成 3- 5磷酸二酯键。DNA连接酶的作用过程：DNA连接酶连接酶3、基因的运载体、基因的运载体 质粒或病毒质粒或病毒作用：作用： 将外源基因送入受体细胞。将外源基因送入受体细胞。条件：条件： 能在宿主细胞内

3、复制并稳定地保存；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多个限制酶切点(便于与外源基因连接便于与外源基因连接)； 具有某些标记基因具有某些标记基因种类：种类： 质粒质粒、噬菌体和动植物病毒。、噬菌体和动植物病毒。（如抗药、产物具有颜色反应的基因，便于筛选）。质质 粒粒抗四环素抗四环素 基因基因抗青霉素基因抗青霉素基因小型环状的小型环状的DNA分子分子存在于许多细菌或酵母菌等生物的细胞中，是拟核或细胞核外能够自主复制的环状DNA分子。1.提取目的基因：提取目的基因：2.目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合重组质粒重组质粒目的基因目的基因 和和质粒质粒同种限制酶同种限制酶 切

4、割切割DNA连接酶连接酶（重组（重组DNA）3.目的基因导入受体细胞目的基因导入受体细胞4.目的基因的检测和鉴定目的基因的检测和鉴定（细菌、酵母菌等）（细菌、酵母菌等）没有没有运载体上的运载体上的标记基因标记基因繁殖速度快繁殖速度快受体细胞中有无受体细胞中有无 标记基因标记基因受体细胞是否受体细胞是否产生特定性状产生特定性状也可也可人工合成人工合成（需要碱基互补配对）（需要碱基互补配对）三三. .基因工程的步骤基因工程的步骤: :转基因马铃薯转基因烟草1、基因工程与作物育种抗虫棉抗虫棉苏云金芽孢杆菌的抗虫基因全身散发绿色荧光的转基因鱼美科学家研制出世界上第一只转基因蝴蝶首只转基因猴降生超凡嗅觉

5、能力的转基因鼠胰岛素从猪、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，100Kg胰腺只能提取胰腺只能提取4-5g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2000L培养液培养液就能产生就能产生100g胰岛胰岛素！使其价格降低素！使其价格降低了了30%-50%!2、基因工程与药物研制从人血中提取干扰素，从人血中提取干扰素，300L300L血才提取血才提取1mg1mg！通过基因工程通过基因工程的方式创造了能合的方式创造了能合成人干扰素的大肠成人干扰素的大肠杆菌，每杆菌，每1Kg1K

6、g的培养的培养液可提取液可提取20204mg4mg干干扰素扰素3、基因工程与环境污染治理：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。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。转基因食品看起来分外诱人五、转基因生物和转基因食品的安全性：五、转基因生物和转基因食品的安全性：方式方式 原理原理 获得途径方法获得途径方法 主要优点主要优点 诱变育种诱变育种单倍体育种单倍体育种 多倍体育种多倍体育种 基因工程育种基因工程育种杂交育种基因重组杂交 自交 选种 自交 “集优”，操作简单 基因突变物理方法：激光或辐射等化学方法：化学药剂处理 提高变异频率，大幅度改良某些性状 染色体变异花药离体培养秋水仙素加倍缩短育种年限 染色体变异 秋水仙素处理萌发种子或幼苗器官大，营养含量高 基因重组 基因工程操作定向改造生物性状，克服远缘杂交不亲和障碍六、几种主要育种方法的比较类型类型杂交育种杂交育种诱变育种诱变育种单倍体育种单倍体育种多倍体育种多倍体育种原理原理常用常用方法方法优点优点缺点缺点 实例实例将具有不同优良性状的两亲本杂交理化方法花药离体培养、秋水仙素加倍秋水仙素将不同个体优良性状集中于同一个体