基因工程和其应用专题知识讲座

基因工程和其应用专题知识讲座基因工程和其应用专题知识讲座第1页什么是基因工程?

基因工程工具和步骤?本课聚焦:基因工程和其应用专题知识讲座第2页豆科植物根瘤能够固定空气中氮资料一：当前，全球氮肥生产花费世界总电力3%-4%，且农作物只能吸收氮肥1/10,造成了大面积土壤和水质污染。资料分析引入基因工程和其应用专题知识讲座第3页

资料二以往，治疗糖尿病胰岛素是从动物胰腺中提取，从100千克猪、牛等动物胰腺只能提取3－4克胰岛素，治疗一个患者需宰杀40－50头牛，这种药品造价就可想而知了。

微生物能够有分泌产物，且微生物繁殖速率快基因工程和其应用专题知识讲座第4页构想一能否让禾本科植物也能够固定空气中氮？能否让微生物产生出人胰岛素、干扰素等宝贵药品？构想二经过多年努力，科学家于20世纪70年代创建了能够定向改造生物新技术——基因工程。基因工程和其应用专题知识讲座第5页基因工程：又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗说，就是按照大家意愿，把一个生物某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一个生物细胞里，定向地改造生物遗传性状。原理：操作水平：结果：一、基因工程定义目标基因供体细胞受体细胞基因重组DNA分子水平定向地改造生物遗传性状，取得人类所需要品种。取得新性状基因工程和其应用专题知识讲座第6页二、基因操作工具1.基因“剪刀”──限制性内切酶（限制酶）一个限制酶只能识别一个特定核苷酸序列，并在特定切点上切割DNA分子。专一性如:EcoRI限制酶基因工程和其应用专题知识讲座第7页限制性内切酶（EcoRⅠ）作用过程点击播放基因工程和其应用专题知识讲座第8页

被同一个限制酶切断几个DNA是否含有相同黏性末端？思索:基因工程和其应用专题知识讲座第9页２、基因针线──DNA连接酶连接酶作用是：将互补配正确两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整DNA分子。基因工程和其应用专题知识讲座第10页DNA连接酶作用过程点击播放基因工程和其应用专题知识讲座第11页3、基因运输工具——运载体

常见运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒等标识基因，便于进行检测。

质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是细胞染色体外能够自主复制很小环状DNA分子.

基因工程和其应用专题知识讲座第12页第一步：获取目标基因基因工程基础步骤：第二步：目标基因与运载体结合第三步：将目标基因导入受体细胞第四步:目标基因表示和检测基因工程和其应用专题知识讲座第13页基因工程和其应用专题知识讲座第14页GAATTCCGTAGAATTCGGATT尝试写出以下序列受EcoliI内切酶作用后黏性末端CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTCTTAAGGCATCTTAAGCCTAACTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATT练一练:GGCATCTTAAAATTCCGTAG基因工程和其应用专题知识讲座第15页1、获取目标基因⑴直接分离基因——鸟枪法⑵人工合成基因法①逆转录法②化学合成法基因工程和其应用专题知识讲座第16页提取目标基因方法用限制酶切断成许多片段⑴直接分离基因——鸟枪法将供体生物DNA用限制酶切割为许多片段，再用运载体将这些片段都运载到受体生物不一样细胞中去。只要有一个细胞取得了需要目标基因并得以表示，基因工程就算成功了。

该法最大缺点是带有很大盲目性，工作量大，成功率低。且不能将真核生物基因转移到原核生物中去。基因工程和其应用专题知识讲座第17页⑵人工合成基因法DNA合成仪有两种方法：

①逆转录法：以信使RNA为模板，在逆转录酶作用下利用脱氧核苷酸合成DNA(基因)。

②化学合成法：依据蛋白质氨基酸次序推算出信使RNA核糖核苷酸次序，再据此推算出基因DNA脱氧核苷酸次序。用游离脱氧核苷酸直接合成对应基因。基因工程和其应用专题知识讲座第18页用与提取目标基因相同限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目标基因插入切口处，让目标基因黏性末端与切口上黏性末端互补配对后，在DNA连接酶作用下连接形成重组DNA分子。2、目标基因与运载体结合基因工程和其应用专题知识讲座第19页3、将目标基因导入受体细胞导入扩增常见受体细胞：菌类和动植物细胞基因工程和其应用专题知识讲座第20页4、目标基因表示和检测大量受体细胞接收不多目标基因。处理受体细胞中真正摄入了目标基因极少，必须将它从中检测出来。将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目标基因表示产物。淘汰无表示产物菌落，保留有表示产物深入培养、研究。无表示产物无表示产物有表示产物无表示产物

基因工程和其应用专题知识讲座第21页？怎样让大肠杆菌生产人胰岛素？①从细胞中分离出DNA①②③④⑤⑥②限制酶截取DNA片断③分离大肠杆菌中质粒④DNA重组⑤用重组质粒转化大肠杆菌⑥培养大肠杆菌克隆大量基因基因工程和其应用专题知识讲座第22页⒈要使目标基因与对应载体重组，所需两种酶是()

①限制酶②DNA连接酶③解旋酶④还原酶Ａ．①②Ｂ．③④Ｃ．①④Ｄ．②③2.基因工程正确操作步骤是（）

①使目标基因与运载体结合

②将目标基因导入受体细胞

③检测目标基因表示是否符合特定性状要求

④提取目标基因Ａ．③②④①Ｂ．②④①③

Ｃ．④①②③Ｄ．③④①②主动思维:基因工程和其应用专题知识讲座第23页3.实施基因工程第一步一个方法是把所需基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一个限制性内切酶能识别ＤＮＡ分子ＧＡＡＴＴＣ次序，切点在Ｇ和Ａ之间，这是利用了酶（）

Ａ．高效性Ｂ．专一性

Ｃ．多样性Ｄ．催化活性易受外界影响

⒋采取基因工程方法培育抗虫棉，以下导入目标基因作法正确是（）

①将毒素蛋白注射到棉受精卵中

②将编码毒素蛋白ＤＮＡ序列，注射到棉受精卵中

③将编码毒素蛋白ＤＮＡ序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉体细胞，在进行组织培养

④将编码毒素蛋白ＤＮＡ序列，与细菌质粒重组，注射到棉子房并进入受精卵中

Ａ．①②Ｂ．②③Ｃ．③④Ｄ．④①基因工程和其应用专题知识讲座第24页思维拓展:

细菌和人是差异非常大两种生物,为何经过基因重组后,细菌能够合成人体一些蛋白质呢?？基因工程和其应用专题知识讲座第25页四、基因工程应用1、基因工程与作物育种基因工程和其应用专题知识讲座第26页普通棉苏云金杆菌：含抗虫基因，能表示毒性很强蛋白质晶体----伴胞晶体，能使棉铃虫等鳞翅目害虫瘫痪致死。抗虫棉基因工程和其应用专题知识讲座第27页苏云金杆菌Bt基因普通棉转基因抗虫棉普通棉受精卵基因工程和其应用专题知识讲座第28页转黄瓜抗青枯病基因甜椒转鱼抗寒基因番茄取得高产、稳产和含有优良品质农作物和含有抗逆性作物新品种。基因工程和其应用专题知识讲座第29页转黄瓜抗青枯病基因甜椒转抗寒基因番茄抗癌抗衰老紫色西红柿基因工程和其应用专题知识讲座第30页利用转基因改良植物品质含大量维生素转基因玉米转入维生素A合成酶基因大米基因工程和其应用专题知识讲座第31页转基因矮牵牛转基因蓝玫瑰基因工程和其应用专题知识讲座第32页A：紫外光照射下转绿色荧光蛋白Eustoma(Lisianthus)花。B：转没有绿色荧光蛋白空质粒花，基因工程和其应用专题知识讲座第33页转入荧光酶转基因烟草苗基因工程和其应用专题知识讲座第34页生长快、肉质好转基因鱼(中国)乳汁中含有些人生长激素转基因牛(阿根廷)取得大家所需要和含有优良品质转基因动物基因工程和其应用专题知识讲座第35页水母基因工程和其应用专题知识讲座第36页人治疗性抗体转基因奶牛基因工程和其应用专题知识讲座第37页含有些人凝血因子Ⅸ转基因羊乳腺生物反应器生产抗凝血酶Ⅲ蛋白基因工程和其应用专题知识讲座第38页转入外源生长激素基因“超级小鼠”

基因工程和其应用专题知识讲座第39页2、基因工程与药品研制我国生产个别基因

工程疫苗和药品许多药品生产是从生物组织中提取。受材料起源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。微生物生长快速，轻易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成对应药品成份基因导入微生物细胞内，让它们产生对应药品，不但能处理产量问题，还能大大降低生产成本。基因工程和其应用专题知识讲座第40页胰岛素从猪、牛等动物胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。将合成胰岛素基因导入大肠杆菌，每L培养液就能产生100g胰岛素！使其价格降低了30%-50%!基因工程和其应用专题知识讲座第41页3、环境保护

基因工程做成“超级细菌”能吞食和分解各种污染环境物质。通常一个细菌只能分解石油中一个烃类，用基因工程培育成功“超级细菌”却能分解石油中各种烃类化合物。有还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。基因工程和其应用专题知识讲座第42页

利用基因工程培育“指示生物”能十分灵敏地反应环境污染情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还能够吸收和转化污染物。环境检测：用DNA探针检测水中病毒含量基因工程和其应用专题知识讲座第43页4、其它基因诊疗：如用基因探针检测肝类病毒、诊疗遗传病基因治疗：把健康外源基因导入有基因缺点细胞中，到达治疗疾病目标。基因工程和其应用专题知识讲座第44页五、转基因生物和转基因食品安全性阅读P105资料分析，讨论：你认为应该怎样对待转基因生物和转基因食品安全性问题？基因工程和其应用专题知识讲座第45页转基因生物与食物安全反对实质性等同。担心滞后效应。担心出现新过敏原。担心营养成份改变。把动物蛋白转入农作物是否侵犯了素食者权益？实质性等同是转基因农作物安全性评价起点而非终点。多步骤、严谨安全性评价，能够确保转基因食物安全。科学家审慎态度。没有转基因食物影响人体健康实例。举证排除法。基因工程和其应用专题知识讲座第46页转基因生物与环境安全会破坏生态系统稳定性。重组微生物在降解一些化合物时所产生中间产物，可能造成二次污染。重组DNA与微生物杂交可能产生对人类有害病原微生物。转基因植物花粉中含有毒蛋白经过食物链有可能进入动物或人体。转入是自然界已经有基因，，不会破坏生态系统稳定性。能够降低农药用量。抗除草剂农作物使农田管理更轻易。新闻报道不实，公众过分担忧。基因工程和其应用专题知识讲座第47页基因工程和其应用专题知识讲座第48页我国行动年5月，国务院公布《农业转基因生物安全管理条例》，对农业转基因生物研究和试验、生产和加工、经营和进出口等作了详细要求。趋利避害，不能因噎废食。基因工程和其应用专题知识讲座第49页练习题例题1:请写出下面各项培育方法：（1）经过花药离体培养再用秋水仙素加倍得到烟草新品种方法是

。（2）用60Co辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸新菌种，所用方法是

。（3）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦方法是

。（4）将青椒种子搭载人造卫星，在太空中飞行数周后返回地面，取得了果大、肉厚和维生素含量高青椒新品种，这种育种原理本质上属于

。（5）用抗倒伏、不抗锈病和不抗倒伏、抗锈病两个小麦品种，培育出抗倒伏、抗锈病品种，所用方法是

。（6）用秋水仙素或硫酸二乙酯处理蕃茄、水稻种子，取得成熟期