基因工程两则新闻材料2、参考消息“开眼界”栏目中刊登一则新闻： 美国科学家已将人的血红蛋白基因导入猪的体内，并成功的进行了表达。1、近期（2004年9月）中央电视台焦点访谈播出了一期 节目，反映目前我国血库中血液短缺，很多病人排队等候输 血，有的因为不能及时输血而造成病情恶化，甚至死亡。节 目呼吁人们要关爱生命，义务献血。 ：人的血红蛋白基因怎样才能导入猪的体内 呢？这就需要借助一门新兴的技术基因 工程。一、基因工程的概念获得人类所需的基因产物结 果剪切、拼接、导入、表达基本过程DNA分子水平操作水平基 因操作对象生物体 外操作环境基因拼接技术、DNA重组技术等 别 名二、基因操作的工具问题1: 基因操作是在DNA分子水平上进 行的,用普通的操作工具能够操作吗?那么需要用什么工具呢?1 1、基因工程的、基因工程的 “ ” “ ”G A A T T CG A A T T CC T T A A GC T T A A GC T T A AC T T A AGGA A T T CA A T T CGG粘性末端限制性内切酶酶!观察与思考T G C AT G C AA C G TA C G TA C GA C GT TG C AG C AT T不同的不同的“ “剪刀剪刀” ”所所识 别的核苷酸序列、 切点以及形成的黏 性未端都不同不同观察与思考不同的限制性内切酶识别的核 苷酸序列、切点以及形成的粘 性未端都是否相同？DNADNA目的基因目的基因G C AG C AT TT G CT G CAAA C GA C GT TC G TC G TAAG C AG C AT TT G CT G CAA问题2:如何把目的基因从DNA分子上切下来呢?观察与思考1 1、基因工程的、基因工程的 “ ” “ ”限制性内切酶限制性内切酶微生物微生物（已发现的有（已发现的有200200种）种）一种限制酶一种限制酶只能识别只能识别一种特定的一种特定的 核苷酸序列核苷酸序列, ,并在并在特定切点特定切点切割切割（3）分布：（1）特点：（2）结果： 产生粘性末端或产生粘性末端或 平末端平末端2 2、基因工程的、基因工程的 “ ” “ ”C T T A AC T T A AGGA A T T CA A T T CGGDNA连接酶A A T T CA A T T CGG问题3：如果把两种来源不同的DNA用同一种酶 切割，会怎样呢？观察与思考指指“DNADNA连接酶连接酶 ”“ “ ” ” （1 1）连接的部位：）连接的部位： 连接连接“梯子梯子”断口的断口的“扶手扶手” 磷酸酯键磷酸酯键；而非；而非“梯子梯子” 中间的中间的“踏板踏板”氢键氢键2 2、基因工程的、基因工程的 “ ” “ ”（2 2）结）结 果：果：两个相同的粘性末端或平末端两个相同的粘性末端或平末端 连接连接问题4：如何将目的基因导入受体细胞呢？目的基因目的基因运载体问题与探索1、作为运载体必须具备什么条件？ 2、为什么质粒常作为运载体？3 3、基因工程的、基因工程的 “ ” “ ”目的基因目的基因（3 ）作 用：（1）具备条件：（2）种 类：将外源基因导入受体细胞质粒、噬菌体和动植物病毒a a、能够能够在宿主细胞中在宿主细胞中复制复制 并稳定地并稳定地保存保存 b b、具有具有多个限制酶切点多个限制酶切点，以便，以便 与与外源基因外源基因连接连接 c c、具有具有标记基因标记基因，便于筛选，便于筛选运载体目目的的基因基因观察与思考为什么质粒 常作为运载 体？质粒是细菌等 微生物中能够 自主复制的小 型环状DNA分子 ，其上面常含 有标记基因能 够“友好”地 “借居”在宿 主细胞中，它 的存在与否对 宿主细胞的生 存没有决定性 的作用。二、基因操作的工具1 1、基因工程的、基因工程的 “ ” “ ”2 2、基因工程的、基因工程的 “ ” “ ”3 3、基因工程的、基因工程的 “ ” “ ” 目的基因目的基因基 因 操 作 的 基本 步 骤 示 意 图三、基因操作的基本步骤 提取目的基因 目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测和表达 目的基因的提取1、基因文库中获取【鸟枪法（散弹射 击法）】 2、人工合成基因的方法三、基因操作的基本步骤 鸟枪法（散弹射击法）三、基因操作的基本步骤优点：缺点：操作简便工作量大，具有一定的盲目性三、基因操作的基本步骤 人工合成法DNA合成仪逆转录法根据已知的氨基酸 序列合成DNAmRNADNA逆转录蛋白质mRNADNA推测推测 人工合成法三、基因操作的基本步骤优点：缺点：专一性强，还可以合成自然界中 不存在的基因，因此有着广泛的 应用前景。操作过程麻烦，技术条件要求较高G A A T T CG A A T T CC T T A A GC T T A A GC T T A AC T T A AGGA A T T CA A T T CGG观察与思考3、目的基因与运载体结合A C GA C GT TG C AG C AT T抗菌素抗性基因抗菌素抗性基因A C GA C GT TG C AG C AT T目的基因目的基因 A C GA C GT TG C AG C AT T标记基因观察与思考1、切割质粒与获得目的基因切割DNA分子是否一定要用同一种限制性内切酶？为什么？答：是。要保证有相同的黏性未端或平末端。2、该过程除使用限制性内切酶外，还使用什么酶？答：DNA连接酶。三、基因操作的基本步骤1、为什么常用细菌等微生物作为受体细胞？2、当用细菌作为受体细胞时，在导入重组DNA之 前对其应作何处理？3、重组DNA分子进入受体细胞后，是否意味着转 基因的成功？答：细菌等微生物的繁殖速度非常快，在短时间内 就能获得大量目的基因和基因产物。答：用氯化钙溶液处理细菌，以增大细菌细胞壁的通 透性，使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞。答：不是，重组DNA分子进入受体细胞后受体细胞必须 表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过 程。小 结基因工程的基本内容基因工程的基本内容基因操作基因操作的基本步骤的基本步骤基因操作基因操作的工具的工具限制性内切酶限制性内切酶DNADNA连接酶连接酶运载体运载体目的基因与运载体结合目的基因与运载体结合目的基因的检测和表达目的基因的检测和表达将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞目的基因的提取目的基因的提取巩固练习 选择题：1、有关于基因的叙述正确的是 ( ) A 限制性内切酶只在获得目的基因时才使 用 B 重组质粒的形成在细胞内完成 C 质粒都可作为运载体 D 蛋白质的结构可为合成目的基因提供资 料D巩固练习 填空题：1、中国科学陈炬把人的搞病毒干扰素（一种蛋白质）基因植 入烟草的细胞中并“嫁接”到基DNA分子上，使烟草获得了 抗病毒的能力。试分析回答：（1）、人的基因这所以能“嫁接”到植物的DNA分子上去，是因为： _。（2）、烟草有了抗病毒的能力，这表明烟草体内产生了_。 这个事实说明，人和植物共同用一套_，蛋白质的合成方式 _。（3）、这个事实也可证明，现代地球上的生物是由工人的原始祖 先经过漫长的地质年代逐渐进化而来的，它们之间有着或近或远的 _关系。人与植物的DNA分子结构相同抗病毒干扰素 遗传密码 相同亲缘二、填空题番茄在运输和储存过程中，由于过早成熟 而易腐烂。应用基因工程技术，通过抑制某 种促进果实成熟激素的合成能力，可使番茄 储藏时间延长，培育成耐贮藏的番茄新品种 。这种转基因番茄已于1993年在美国上市 。请回答：（1）促进果实成熟的重要激素是_（2）在培育转基因番茄的基因操作中。所用的基因“剪刀”是_基因“针线”是_，基因“运 输工具”是_。 （3）与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的主要优点是： _，_和 _ 。 乙烯限制性内切酶DNA连接酶运载体目的性强育种周期短克服了远缘杂交的障碍基因工程的应用一、基因工程与遗传育种1、传统的遗传育种方法有哪些？杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种优点：缺点：时间长、远缘亲本难以杂交（优良性状的重组 只能限制于同种生物之间）2、基因工程技术如何解决不同生物之间优 良性状的重组？3、到目前为止，基因工程技术解决了哪些不 同生物之间优良性状的重组？转基因抗虫棉花转入苏云金杆菌 的一个抗虫基因， 是中国目前最主要 的转基因作物 转基因植物：1）高产、优质的农作物；2）抗逆性品种抗盐碱、抗寒、抗干旱3）提高农作物的营养价值。提高动物生长速度生长快、耐不良环境、肉质 好的转基因鱼(中国)转基因动物：乳汁中含有人生长激素的转 基因牛(阿根廷)转基因的动物生产药物导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠改善畜产品的品质导入人基因具特殊用途的猪和小鼠转基因的动物作器官移植的供体二、基因工程与疾病治疗1、基因工程生产药物2、基因治疗干扰素是病毒侵入细胞后产生的一 种糖蛋白。干扰素几乎能抵抗所有病毒引起 的感染，是一种抗病毒的特效药。此外干扰 素对治疗某些癌症和白血病也有一定疗效。传统的干扰素生产方法是从人血液 中的白细胞内提取，每300L血液只能提取出 1mg干扰素。19801982年，科学家用基因工 程方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干 扰素，是传统的生产量的12万倍。1987年上 述干扰素大量投放市场。 基因工程药品基因工程药品 干扰素干扰素我国生产的基因工程药品乙肝疫苗 白细胞介素-2 干扰素 人生长激素等转基因动物的乳腺。 就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？是指把人或哺乳动物的某种基因导入到哺乳 动物(如鼠、兔、羊和猪)的受精卵里，目的 基因若与受精卵染色体DNA整合，细胞分裂时 ，该基因随染色体的倍增而倍增，使每个细 胞中都带有目的基因，使性状得以表达，并 稳定地遗传给后代，从而获得基因产品。这 样一种新的个体，称为转基因动物。 什么叫转基因动物？1、乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体 内循环，不会影响转基因动物本身的生理代谢 反应。2、从乳汁中获取目的基因产物，产量高， 易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工 ，具有稳定的生物活性。3、从乳汁中源源不断获得目的基因的产物 的同时，转基因动物又可无限繁殖。 为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场 所呢？2、基因治疗（1）概念：向目标细胞引入正常功能的基因， 以纠正或补偿基因的缺陷，达到治疗的目的。（2）实例：1990年，美国 重度免疫缺陷症的临床基因治疗 1、基因工程物基因工程与疾病治疗2、基因诊断3、基因治疗胰岛素、干扰素 、乙肝疫苗基因探针检测病毒、诊断遗传病 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。 基因诊断： （1）概念：用放射性同位素（32P）、荧光分子等标 记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被 检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。（2）原理：DNA分子杂交。（3）DNA探针： 概念：用已知序列的DNA片段作为探针与待测样品 的DNA序列进行核酸分子杂交，用于对待测核酸样品 中特定基因顺序的探测。 DNA探针的必备条件： A、必须是