基因工程及其应用,第2节,能发光的水母,请您欣赏,能否让热带鱼也能发光?,设想,不能发光的热带斑马鱼,请您欣赏,请您欣赏,超级小鼠与超级鱼,能产生人胰岛素的大肠杆菌,请您欣赏,基因工程：又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，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。,原 理：,操作水平：,结 果：,一、基因工程的定义,目的基因,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。,获得新性状,二、基因操作的工具,1.基因的“剪刀”限制性内切酶（限制酶）,一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。,专一性,如:EcoRI限制酶,限制性内切酶（EcoR）作用过程,被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？,思考:,GAATTCCGTAGAATTCGGATT,尝试写出下列序列受EcoliI内切酶作用后的黏性末端,CTTCATGAATTCCCTAA,GAAGTACTTAAGGGATT,CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA,练一练:,、基因的针线DNA连接酶,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DNA分子。,基因的针线：DNA连接酶,DNA连接酶连接的是DNA骨架上的缺口，不是碱基间的氢键,3、基因的运输工具运载体,运载体必须同时满足三个条件： 具有一到多个限制酶的酶切位点,以便与外源基因连接; 能进入受体细胞并在受体细胞内稳定存在并能复制、表达； 具有标记基因,便于目的基因的筛选.,3、基因的运输工具运载体,常用的运载体： 质粒、噬菌体和动植物病毒等,标记基因，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的很小的环状DNA分子.,三、基因工程基本步骤,1、获取目的基因,基因工程的第一步，是取得人们所需要的特定基因，也就是目的基因如抗虫基因、人的胰岛素基因、干扰素基因等都是目的基因。,用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在DNA连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。,2、目的基因与运载体结合,3、将目的基因导入受体细胞,常用的受体细胞：菌类和动植物细胞,4、目的基因的检测鉴定,大量的受体细胞接受不多的目的基因。处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。,？如何让大肠杆菌生产人胰岛素？,从细胞中分离出DNA,限制酶截取DNA片断,分离大肠杆菌中的质粒, DNA重组,用重组质粒转化大肠杆菌,培养大肠杆菌克隆大量基因,要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是( ) 限制酶DNA连接酶解旋酶还原酶 2.基因工程的正确操作步骤是（）使目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞检测目的基因的表达是否符合特定性状要求提取目的基因 ,积极思维:,思维拓展:,细菌和人是差异非常大的两种生物,为什么通过基因重组后,细菌能够合成人体的某些蛋白质呢?,？,四、基因工程的应用,1、基因工程与作物育种,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,获得高产、稳产和具有优良品质的农作物和具有抗逆性的作物新品种。,生长快、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),获得人们所需要的和具有优良品质的转基因动物,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,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。,微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。,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%!,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。,通常一种假单孢杆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。,科学家还培育出能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质的细菌。,3、环境污染治理,利用基因工程培育的“指示生物”能十分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。 环境检测：用DNA探针检测水中病毒的含量,4、其他,基因诊断：如用基因探针检测肝类病毒、诊断遗传病 基因治疗：把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。,五、转基因生物和转基因食品的安全性,阅读P105资料分析，讨论： 你认为应该如何对待转基因生物和转基因食品的安全性问题？,练习题,例题1:请写出下面各项培育方法： （1）通过花药离体培养再用秋水仙素加倍得到烟草新品种的方法是 。 （2）用60Co 辐射谷氨酸棒状杆菌，选育出合成谷氨酸的新菌种，所用方法是 。 （3）用小麦和黑麦培育八倍体黑小麦的方法是 。 （4）将青椒的种子搭载人造卫星，在太空中飞行数周后返回地面，获得了果大、肉厚和维生素含量高的青椒新品种，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、抗锈病的两个小麦品种，培育出抗倒伏、抗锈病的品种，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，获得成熟期早、蛋白质含量高的品系，这种方法是 。 （7）将白菜与甘蓝的体细胞用酶处理，再用聚乙二醇使其融合，通过组织培养获得新的植物品种。这种方法是 。 （8）将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花受精卵中，培育出抗虫棉的方法是 。 （9）生产“人工种子”采用的方法是 。,单倍体育种,诱变育种,多倍体育种,诱变育种,杂交育种,多倍体育种,植物体细胞杂交育种,转基因育种,植物组织培养,1、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。20.8.2620.8.26Wednesday, August 26, 2020 2、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。14:37:0514:37:0514:378/26/2020 2:37:05 PM 3、越是没有本领的就越加自命不凡。20.8.2614:37:0514:37Aug-2026-Aug-20 4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。14:37:0514:37:0514:37Wednesday, August 26, 2020 5、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。20.8.2620.8.2614:37:0514:37:05August 26, 2020 6、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。2020年8月26日星期三下午2时37分5秒14:37:0520.8.26 7、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。2020年8月下午2时37分20.8.2614:37August 26, 2020 8、业余生活要有意义，不要越轨。2020年8月26日星期三2时37分5秒14:37:0526 August 2020 9、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。下午2时37分5秒下午2时37分14:37:0520.8.26 10、你要做多大的事情，就该承受多大的压力。8/26/2020 2:37:05 PM14:37:052020/8/26 11、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。8/26/2020 2:37 PM8/26/2020 2:37 PM20.8.2620.8.26 12、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。26-Aug-2026 August 202020.8.26 13、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异纸上画饼充饥，无补于事。Wednesday, August 26, 202026-Aug-2020.8.26 14、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自己眷恋了。20.8.2614:37:0526 August 202014:37,谢谢大家,