这就要用到这就要用到定向改造生物定向改造生物的新技术的新技术 基因工程基因工程12 又叫做又叫做基因拼接技术基因拼接技术或或DNA重组技术重组技术。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生通俗的说，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，后放到另一种生物的细胞里，定向定向地改造生地改造生物的物的遗传性状遗传性状。原理原理：操作水平操作水平：结结 果果：基因重组基因重组DNA分子水平分子水平定向地改造生物的遗传性状，获得人定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。类所需要的品种。基因工程：基因工程：3思考思考：为什么能把为什么能把一种生物一种生物的基因的基因“嫁接嫁接”到到另一种生物另一种生物上并成功表达？上并成功表达？1、大多数生物的遗传物质都是、大多数生物的遗传物质都是DNA，且主要为双螺，且主要为双螺旋结构，即不同生物的旋结构，即不同生物的DNA分子基本结构是相同的，分子基本结构是相同的，都遵循碱基互补配对原则都遵循碱基互补配对原则 。所以不同的生物。所以不同的生物DNA可可以嫁接以嫁接 2、地球上的所有生物共用一套遗传密码，所以，一、地球上的所有生物共用一套遗传密码，所以，一种生物的基因可以在另外一种生物体内得以表达种生物的基因可以在另外一种生物体内得以表达4DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具v准确切割准确切割DNA的工具（的工具（“分子手术刀分子手术刀”）限制性内切酶限制性内切酶vDNA片段的连接工具（片段的连接工具（“分子缝合针分子缝合针”）DNA连接酶连接酶v基因转移工具（基因转移工具（“分子运输车分子运输车”）基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体5“分子手术刀分子手术刀”限制性核酸内切酶（简称限制酶）限制性核酸内切酶（简称限制酶）即一种限制酶只能识别即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序一种特定的核苷酸序列列，并且能在，并且能在特定特定的切点上切割的切点上切割DNADNA分子。分子。特特 点点：存在原核生物存在原核生物 ( (主要是微生物主要是微生物) )体体内。内。专一性专一性来来 源：源：作作 用：用：切断两个特定核苷酸之间的切断两个特定核苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键6中轴线中轴线在在G与与A之之间切割间切割大肠杆菌的一种限制酶大肠杆菌的一种限制酶(EcoR)(EcoR)只能识只能识GAATTCGAATTC序列序列，并在并在G G和和A A之间切开。之间切开。举例：举例：7黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端EcoRIEcoRI限制酶的切割限制酶的切割 被限制酶切开的被限制酶切开的DNA两条两条单链的切口，带有几个单链的切口，带有几个伸出的伸出的核苷酸核苷酸，他们之间正好互补配他们之间正好互补配对，这样的切口叫对，这样的切口叫黏性末端黏性末端。8SmaISmaI只能识别CCCGGG序列，并在C和G之间切开。中轴线SmaISmaI限制酶的作用限制酶的作用在G与C之间切割9平末端平末端平末端平末端平末端平末端平末端平末端SmaISmaI限制酶的切限制酶的切割割当限制酶当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，从识别序列的中心轴线处切开时，切开的切开的DNADNA两两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端平末端。10 你能推测限制酶存在于原核生物中的作你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么吗？用是什么吗？寻根问底寻根问底 限制酶就是细菌的一种防御性工具，当外源限制酶就是细菌的一种防御性工具，当外源DNA侵入时，会利用限制酶将外源侵入时，会利用限制酶将外源DNA切割掉，切割掉，以保证自身的安全。所以，以保证自身的安全。所以，限制酶在原核生物中限制酶在原核生物中主要起到切割外源主要起到切割外源DNA、使之失效，从而达到保、使之失效，从而达到保护自身的目的。护自身的目的。11DNADNA被限制酶切断后有两个反向互补的被限制酶切断后有两个反向互补的“黏黏性末端性末端”。被同一种限制酶切断的几个。被同一种限制酶切断的几个DNADNA具有具有相同的黏性末端，能够通过互补进行配对。相同的黏性末端，能够通过互补进行配对。是不是把两者的黏性末端黏合起来，这样是不是把两者的黏性末端黏合起来，这样就真的合成重组的就真的合成重组的DNA分子了分子了? 12基因的针线：基因的针线：DNA连接酶连接酶G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G用同种限制酶切割用同种限制酶切割13、基因的针线、基因的针线DNADNA连接酶连接酶连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末连接酶的作用是：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端连接起来，使之成为一个完整的DNADNA分子。分子。1415类型来源功能相同点差别EcoliDNA连接酶连接酶T4DNA连接酶连接酶大肠杆菌T4噬菌体恢复磷酸二酯键只能连接黏性末端能连接黏性末端和平末端(效率较低)阅读课本第阅读课本第5页页“分子缝合针”DNA连接酶的相关内容，填写下表的相关内容，填写下表自主学习自主学习15DNA连接酶连接酶DNA聚合酶聚合酶相相同同点点作用实质作用实质化学本质化学本质不不同同点点模板模板作用对象作用对象 作用结果作用结果用途用途都能催化形成都能催化形成磷酸二酯键磷酸二酯键都是蛋白质都是蛋白质不需要不需要需要需要形成完整的重形成完整的重组组DNA分子分子形成形成DNA的一条的一条链链基因工程基因工程DNA复制复制DNA连接酶与连接酶与DNA聚合酶的比较聚合酶的比较只能将只能将单个核苷单个核苷酸酸连接到已有的连接到已有的DNADNA片段上，形片段上，形成磷酸二酯键成磷酸二酯键在两个两个DNADNA片段片段之间之间形成磷酸二酯键16不同点：不同点： 连接酶的作用是连接酶的作用是：将：将DNA片段间片段间互补配互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的个完整的DNADNA分子。分子。 DNA聚合酶和聚合酶和DNA连接酶有何相同和连接酶有何相同和不同点？不同点？聚合酶聚合酶：以一条以一条DNA为模板，将一个一个为模板，将一个一个核苷酸连接起来核苷酸连接起来相同点：相同点：都是通过形成都是通过形成磷酸二酯磷酸二酯键连接起来键连接起来17载体的作用载体的作用载体的必载体的必要条件要条件载体的种类载体的种类阅读课本第阅读课本第6页页“分子运输车分子运输车”运载体运载体的相关内容，填写下表的相关内容，填写下表自主学习自主学习1 1）能够在宿主细胞中）能够在宿主细胞中）能够在宿主细胞中）能够在宿主细胞中复制复制复制复制并稳定地并稳定地并稳定地并稳定地保存保存保存保存。2 2）具多个）具多个）具多个）具多个限制酶切点限制酶切点限制酶切点限制酶切点，以，以，以，以便与外源基因连接便与外源基因连接便与外源基因连接便与外源基因连接。3 3）具有某些）具有某些）具有某些）具有某些标记基因标记基因标记基因标记基因，便于进行，便于进行，便于进行，便于进行鉴定鉴定鉴定鉴定和和和和选择选择选择选择。4 4）必须是）必须是）必须是）必须是安全安全安全安全的的的的 ，对受体细胞，对受体细胞，对受体细胞，对受体细胞无害无害无害无害。5 5）载体）载体）载体）载体DNA DNA 分子应分子应分子应分子应大小适中大小适中大小适中大小适中，以便于，以便于，以便于，以便于提取提取提取提取和和和和操作操作操作操作1 1）作为）作为）作为）作为运载工具运载工具运载工具运载工具，将目的基因导入受体细胞中，将目的基因导入受体细胞中，将目的基因导入受体细胞中，将目的基因导入受体细胞中2 2）在受体细胞内对目的基因进行）在受体细胞内对目的基因进行）在受体细胞内对目的基因进行）在受体细胞内对目的基因进行大量复制大量复制大量复制大量复制细菌的质粒细菌的质粒病毒：病毒：噬菌体衍生物噬菌体衍生物噬菌体衍生物噬菌体衍生物、动植物病毒等。、动植物病毒等。 18有标记基因的存有标记基因的存在，可用含青霉在，可用含青霉素的培养基鉴别。素的培养基鉴别。有切割位点有切割位点能复制并带着能复制并带着插入的目的基插入的目的基因一起复制因一起复制质粒质粒裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体（即拟核裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体（即拟核DNA）之外，并具有）之外，并具有自我复制能力自我复制能力的很小的双链环状的很小的双链环状DNA分子。分子。最常用运载体最常用运载体质粒质粒 实际上实际上在基因在基因工程操作中，工程操作中，真正被用作载真正被用作载体的质粒，都体的质粒，都是在天然质粒是在天然质粒的基础上进行的基础上进行过人工改造的。过人工改造的。19最常用的运载体最常用的运载体质粒质粒分布：存在于许多分布：存在于许多分布：存在于许多分布：存在于许多细菌细菌细菌细菌以及以及以及以及酵母菌酵母菌酵母菌酵母菌等生物中。等生物中。等生物中。等生物中。最常用的质粒是最常用的质粒是最常用的质粒是最常用的质粒是大肠杆菌的质粒大肠杆菌的质粒大肠杆菌的质粒大肠杆菌的质粒。本质：细胞染色体本质：细胞染色体本质：细胞染色体本质：细胞染色体( ( ( (或拟核或拟核或拟核或拟核) ) ) )外外外外能自主复制能自主复制能自主复制能自主复制的小型的小型的小型的小型环状环状环状环状DNADNADNADNA分子。分子。分子。分子。质粒的存在与否对宿主质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性作细胞生存没有决定性作用，但复制只能在宿主用，但复制只能在宿主细胞内成。细胞内成。20基因的运输工具基因的运输工具质粒质粒能复制并带着插能复制并带着插入的目的基因一入的目的基因一起复制起复制有切割位点有切割位点有标记基因的存有标记基因的存在，将来可用含在，将来可用含青霉素的培养基青霉素的培养基鉴别。鉴别。21作为运载体必须具备哪些条件？作为运载体必须具备哪些条件？1.能够在宿主细胞中能够在宿主细胞中复制并稳定地保存复制并稳定地保存。2.具具多个限制酶切点多个限制酶切点，以便与外源基因连接。，以便与外源基因连接。3.具有某些具有某些标记基因标记基因，便于进行，便于进行筛选筛选。 如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等。的基因等。4.对受体细胞无害。对受体细胞无害。22基因工程的基本操作程序主要包括基因工程的基本操作程序主要包括四个基本步骤：四个基本步骤：1 1）目的基因的获取）目的基因的获取2 2）基因表达载体的构建）基因表达载体的构建3 3）将目的基因导入受体细胞）将目的基因导入受体细胞4 4）目的基因的检测与鉴定）目的基因的检测与鉴定23步骤一：目的基因的获取 目的基因是人们所需要转移或改造的基因目的基因是人们所需要转移或改造的基因, ,获取目的基因是实施基因工程的第一步获取目的基因是实施基因工程的第一步 。 如苏云金芽孢杆菌的抗虫基因，还有植物的如苏云金芽孢杆菌的抗虫基因，还有植物的抗病（抗病毒、抗细菌）基因、种子贮藏蛋白的基抗病（抗病毒、抗细菌）基因、种子贮藏蛋白的基因，以及人的胰岛素基因、干扰素基因等。因，以及人的胰岛素基因、干扰素基因等。24补：原核细胞的基因结构补：原核细胞的基因结构非编码区非编码区非编码区非编码区编码区编码区编码区上游编码区上游 编码区下游编码区下游 与与RNARNA聚合酶结合位点聚合酶结合位点启动子启动子终止子终止子 RNARNA聚合酶能够识别调控序列中的结合位点，聚合酶能够识别调控序列中的结合位点，并与其结合。并与其结合。 转录开始后，转录开始后，RNARNA聚合酶沿聚合酶沿DNADNA分子移动，并分子移动，并以以DNADNA分子的一条链为模板合成分子的一条链为模板合成RNARNA。 转录完毕后，转录完毕后，RNARNA链释放出来，紧接着链释放出来，紧接着RNARNA聚聚合酶也从合酶也从DNADNA模板链上脱落下来。模板链上脱落下来。25不能转录为信使不能转录为信使RNARNA，不能，不能 编码蛋白质。编码蛋白质。：能转录相应的信使能转录相应的信使RNARNA，能，能 编码蛋白质编码蛋白质 编码区编码区非编码区非编码区原核原核细胞细胞的的 基因基因结构结构有调控遗传信息表达的核有调控遗传信息表达的核 苷酸序列，在该序列中，苷酸序列，在该序列中， 最重要的是位于编码区上最重要的是位于编码区上 游的游的RNARNA聚合酶结合位点。聚合酶结合位点。启动子启动子26补：真核细胞的基因结构补：真核细胞的基因结构编码区编码区非编码区非编码区非编码区非编码区与与RNARNA聚合酶聚合酶结合位点结合位点内含子内含子 外显子外显子 能够编码蛋白质的序列叫做外显子能够编码蛋白质的序列叫做外显子 不能够编码蛋白质的序列叫做内不能够编码蛋白质的序列叫做内含子含子启动子启动子终止子终止子编码区上游编码区上游 编码区下游编码区下游 内含子：内含子： 外显子：外显子： 27真核真核细胞细胞的的 基因基因结构结构编码区编码区非编码区非编码区外显子：能编码蛋白质的序列外显子：能编码蛋白质的序列内含子：不能编码蛋白质的序列内含子：不能编码蛋白质的序列：有调控作用的核苷酸序列，有调控作用的核苷酸序列， 包括位于编码区上游的包括位于编码区上游的RNARNA 聚合酶结合位点。聚合酶结合位点。非编码序列：非编码序列：包括非编码区和内含子包括非编码区和内含子28原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞不同点不同点编码区是编码区是_的的编码区是间隔的、编码区是间隔的、_的的相同点相同点都由能够编码蛋白质的都由能够编码蛋白质的_和具和具有调控作用的有调控作用的_区组成的区组成的原核细胞与真核细胞的基因结构比较原核细胞与真核细胞的基因结构比较思思考考编码相同数目氨基酸的蛋白质，原核编码相同数目氨基酸的蛋白质，原核细胞与真核细胞基因结构一样长吗？细胞与真核细胞基因结构一样长吗？连续连续不连续不连续编码区编码区非编码非编码29一、目的基因的获取一、目的基因的获取1 1、目的基因主要是指、目的基因主要是指_编码蛋白质的结构基因编码蛋白质的结构基因请举出三个以上的例子请举出三个以上的例子2 2、获取目的基因的常用方法有哪些、获取目的基因的常用方法有哪些? ?（1 1）从基因文库中获取）从基因文库中获取（2 2）利用）利用PCRPCR技术扩增技术扩增（3 3）人工合成）人工合成请阅读请阅读P9P9第一和二两段第一和二两段30( (一一) )从基因文库中获取目的基因从基因文库中获取目的基因 将含有某种生物不同基因的许多将含有某种生物不同基因的许多DNA片断，导入到受体菌的群体中，各片断，导入到受体菌的群体中，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库称为基因文库基因文库基因文库 基因组文库基因组文库部分基因文库部分基因文库（如（如:cDNA文库）文库）1.1.基因文库基因文库31基因组基因组文库与文库与部分基部分基因文库因文库的关系的关系怎样从基因文库中得怎样从基因文库中得到我们所需的目的基到我们所需的目的基因呢因呢? ?32目的基因的提取方法目的基因的提取方法直接分离基因直接分离基因人工合成基因人工合成基因反转录法反转录法根据已知的氨基酸序列合成根据已知的氨基酸序列合成DNADNA：鸟枪法鸟枪法33鸟枪法：鸟枪法：供体细胞中的供体细胞中的DNADNA许多许多DNADNA片段片段运载体运载体限制酶限制酶与载体连接与载体连接载入载入受体细胞受体细胞产生特定性状产生特定性状导入导入外源外源DNADNA扩增扩增目的基因目的基因分离分离( (直接分离法直接分离法) )1 1、直接分离基因、直接分离基因341 1 1 1）反转录法：）反转录法：）反转录法：）反转录法： 以目的基因转录成以目的基因转录成以目的基因转录成以目的基因转录成的信使的信使的信使的信使RNARNARNARNA为模板，反转录为模板，反转录为模板，反转录为模板，反转录成互补的单链成互补的单链成互补的单链成互补的单链DNADNADNADNA，然后在，然后在，然后在，然后在酶的作用下合成双链酶的作用下合成双链酶的作用下合成双链酶的作用下合成双链DNADNADNADNA，从而获得所需的基因。从而获得所需的基因。从而获得所需的基因。从而获得所需的基因。目的基因的目的基因的目的基因的目的基因的mRNAmRNAmRNAmRNA单链单链单链单链DNA(cDNA)DNA(cDNA)DNA(cDNA)DNA(cDNA)双链双链双链双链DNADNADNADNA( ( ( (即目的基因即目的基因即目的基因即目的基因) ) ) )反转录反转录反转录反转录合成合成合成合成2.2.人工合成基因法人工合成基因法352）根据已知的氨基酸序列合成DNA法 ： 根据已知蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的信使RNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通过化学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。蛋白质的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列推测推测目的基因化学合成36上述三种目的基因提取的方法有何优缺点？优点缺点鸟枪法反转录法根据已知氨基酸合成DNA法操作简便广泛使用工作量大，盲目，分离出来的有时并非一个基因专一性强操作过程麻烦，mRNA很不稳定，要求的技术条件较高专一性最强仅限于合成核苷酸对较少的简单基因思考思考:为什么要构建基因文库为什么要构建基因文库?直接从含有目的基因的生物体内提取不行吗直接从含有目的基因的生物体内提取不行吗?37哪些新技术能大大简化基因工程的操作技术？1）DNA序列自动测序仪：2）PCR技术： 对提取出来的基因进行核苷酸序列分析。 使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增。38 概念：概念：PCRPCR全称为全称为_，是一项，是一项 在生物在生物_复制复制_的核酸合成技术的核酸合成技术 条件：条件：_、 _、_ (_ (做启动子做启动子) )、 _._.前提条件：前提条件：原理：原理：_方式：以方式：以_方式扩增，即方式扩增，即_（n n为扩增循为扩增循 环的次数）环的次数）结果：结果：选修选修1 P1 P6060聚合酶链式反应聚合酶链式反应体外体外特定特定DNADNA片段片段DNADNA复制复制已知基因的核苷酸序列已知基因的核苷酸序列四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸一对引物一对引物DNADNA聚合酶聚合酶指数指数2 2n n使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增( (二二) )利用利用PCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因40411.1.用一定的用一定的_切割切割 质粒，使其出现一个切质粒，使其出现一个切 口，露出口，露出_。2.2.用用_切断目切断目 的基因，使其产生的基因，使其产生_ _ _。( (二二) )基因表达载体的构建基因表达载体的构建 核心核心3.3.将切下的目的基因片段插入质粒的将切下的目的基因片段插入质粒的_处，处， 再加入适量再加入适量_，形成了一个重组，形成了一个重组 DNADNA分子（重组质粒）分子（重组质粒）限制酶限制酶黏性末端黏性末端同一种限制酶同一种限制酶的黏性末端的黏性末端切口切口DNADNA连接酶连接酶相同相同43质粒质粒DNADNA分子分子限制酶处理限制酶处理一个切口一个切口两个黏性末端两个黏性末端两个切口两个切口获得目的基因获得目的基因DNADNA连接酶连接酶重组重组DNADNA分子（重组质粒）分子（重组质粒） 核心核心同一种同一种( (二二) )基因表达载体的构建基因表达载体的构建4.4.过程过程: :445.5.基因表达载体的组成：基因表达载体的组成：复制原点复制原点+ +目的基因目的基因+ +启动子启动子+ +终止子终止子+ +标记基因标记基因它们有什么作用？它们有什么作用？45常用的受体细胞：常用的受体细胞： 有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。母菌和动植物细胞等。将目的基因导入受体细胞的原理将目的基因导入受体细胞的原理借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。步骤三：目的基因导入受体细胞步骤三：目的基因导入受体细胞46( (三三) )将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞转化转化 方法方法将目的基因导入将目的基因导入植物细胞植物细胞将目的基因导入将目的基因导入动物细胞动物细胞将目的基因导入将目的基因导入微生物细胞微生物细胞农杆菌转化法农杆菌转化法基因枪法基因枪法花粉管通道法花粉管通道法显微注射法显微注射法感受态细胞感受态细胞目的基因进入目的基因进入_内，并且在内，并且在 受体细胞内维持受体细胞内维持_和和_的过程的过程受体细胞受体细胞稳定稳定表达表达471 1、将目的基因导入植物细胞的方法：农杆菌转化法、将目的基因导入植物细胞的方法：农杆菌转化法（1 1）农杆菌介绍）农杆菌介绍（2 2）原理及适用范围）原理及适用范围( (三三) )将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞482 2、将目的基因导入动物细胞、将目的基因导入动物细胞（1）方法：显微注射法）方法：显微注射法（2）程序：）程序：( (三三) )将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞3 3、将目的基因导入微生物细胞、将目的基因导入微生物细胞（1）思考：为什么选用微生物作为受体细胞？）思考：为什么选用微生物作为受体细胞？（2）方法：）方法：494 4、目的基因的检测和鉴定、目的基因的检测和鉴定大量的受体细胞接受不多的目的基因。处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，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。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，检测菌将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。研究。无表达产物无表达产物无表达产物无表达产物有表达产物有表达产物无表达产物无表达产物50( (四四) )目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定检查是否成功检查是否成功检测检测鉴定鉴定检测转基因生物染色体的检测转基因生物染色体的DNA DNA 上是否插入了目的基因上是否插入了目的基因检测目的基因是否转录出了检测目的基因是否转录出了mRNAmRNA检测目的基因是否翻译成蛋白质检测目的基因是否翻译成蛋白质抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等方法方法方法方法方法方法DNADNA分子杂交分子杂交分子杂交分子杂交（DNA-RNADNA-RNA杂交）杂交）抗原抗体杂交抗原抗体杂交51DNADNA分子杂交示意图分子杂交示意图 采用一定的技术手段，将两种生物的采用一定的技术手段，将两种生物的DNADNA分分子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补子的单链放在一起，如果这两个单链具有互补的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合的碱基序列，那么，互补的碱基序列就会结合在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序在一起，形成杂合双链区；在没有互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链。列的部位，仍然是两条游离的单链。 52二、基因工程的应用二、基因工程的应用53一一、植物基因工程硕果累累、植物基因工程硕果累累54一、基因工程与作物育种一、基因工程与作物育种转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基转鱼抗寒基因的番茄因的番茄 转基因工程技术主要用于转基因工程技术主要用于转基因工程技术主要用于转基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力提高农作物的抗逆能力提高农作物的抗逆能力提高农作物的抗逆能力, ,以及以及以及以及改良农作物的品质和利用植物生产药物改良农作物的品质和利用植物生产药物改良农作物的品质和利用植物生产药物改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面等方面等方面等方面. .55利用转基因改良植物的品质利用转基因改良植物的品质56 1 1、繁殖具有、繁殖具有抗病能力抗病能力、高产仔率高产仔率、高产奶率高产奶率和和高质量的皮毛高质量的皮毛等优良品等优良品质的质的转基因动物转基因动物。二、基因工程在畜牧养殖业上的应用二、基因工程在畜牧养殖业上的应用将人的将人的将人的将人的生长激素基因生长激素基因生长激素基因生长激素基因和牛的生长激素和牛的生长激素和牛的生长激素和牛的生长激素基因分别注射到小白鼠受精卵中，得到基因分别注射到小白鼠受精卵中，得到基因分别注射到小白鼠受精卵中，得到基因分别注射到小白鼠受精卵中，得到的的的的“超级小鼠超级小鼠超级小鼠超级小鼠”。 生长快、肉质好的生长快、肉质好的生长快、肉质好的生长快、肉质好的转基因鲤鱼转基因鲤鱼转基因鲤鱼转基因鲤鱼( ( ( (中国中国中国中国) ) ) )超级羊超级羊超级羊超级羊57乳汁中含有人生长激素的转基因牛乳汁中含有人生长激素的转基因牛乳汁中含有人生长激素的转基因牛乳汁中含有人生长激素的转基因牛( ( ( (阿根廷阿根廷阿根廷阿根廷) ) ) ) 2 2、利用某些特定的外源基因在哺乳动物、利用某些特定的外源基因在哺乳动物体内表达，从这些动物的体内表达，从这些动物的乳腺细胞乳腺细胞中生产药中生产药物，如激素、抗体及酶类等。物，如激素、抗体及酶类等。基因工程在畜牧养殖业上的应用基因工程在畜牧养殖业上的应用583.用转基因的动物作器官移植的供体用转基因的动物作器官移植的供体导入人导入人导入人导入人基因具基因具基因具基因具特殊用特殊用特殊用特殊用途的猪途的猪途的猪途的猪背上长人耳的老鼠背上长人耳的老鼠背上长人耳的老鼠背上长人耳的老鼠 59三、基因工程与药物研制三、基因工程与药物研制我国生产的部分基因我国生产的部分基因工程疫苗和药物工程疫苗和药物许多药品的生产许多药品的生产是从是从生物组织生物组织中提取中提取的。受材料来源限制的。受材料来源限制产量有限，其价格往产量有限，其价格往往十分昂贵。往十分昂贵。微生物生长迅速，容易控制，适于大规模微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基将生物合成相应药物成分的基因因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，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。不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。60生产基因工程药品生产基因工程药品胰岛素胰岛素治疗糖尿病治疗糖尿病的的特效药特效药。干扰素干扰素抗病毒抗病毒的的特效药特效药。方法方法方法方法特点特点特点特点胰岛素胰岛素胰岛素胰岛素干扰素干扰素干扰素干扰素传统传统传统传统方法方法方法方法直接从生物体直接从生物体直接从生物体直接从生物体的组织、细胞的组织、细胞的组织、细胞的组织、细胞或血液中提取或血液中提取或血液中提取或血液中提取产量低产量低产量低产量低价格昂价格昂价格昂价格昂贵贵贵贵45g/100k45g/100k45g/100k45g/100kg g g g胰腺胰腺胰腺胰腺1mg/300L1mg/300L1mg/300L1mg/300L血液血液血液血液基因基因基因基因工程工程工程工程“工程菌工程菌工程菌工程菌”发发发发酵工业化生产酵工业化生产酵工业化生产酵工业化生产高质量高质量高质量高质量低成本低成本低成本低成本100g/2000100g/2000100g/2000100g/2000L L L L大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌大肠杆菌培养液培养液培养液培养液2040mg/2040mg/2040mg/2040mg/1kg1kg1kg1kg细菌细菌细菌细菌培养物培养物培养物培养物61人造血液及其生产人造血液及其生产我国生产的部分基因我国生产的部分基因工程疫苗和药物工程疫苗和药物白细胞介素、溶血栓剂、凝白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、人造血液代用品血因子、人造血液代用品疫苗：疫苗：乙肝、狂犬病、百日乙肝、狂犬病、百日咳、霍乱、伤寒、疟咳、霍乱、伤寒、疟疾疾基因工程药品基因工程药品62基因诊断：基因诊断： 也称为也称为DNADNA诊断诊断或或基因探针技术基因探针技术，即在，即在DNADNA水平分析检测某一基因，从而对特定的疾水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。病进行诊断。 基因治疗曙光初照基因治疗曙光初照 是指是把是指是把健康的外源基因导入有基因健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。中，达到治疗疾病的目的。 基因治疗：基因治疗：63基因工程与环境保护基因工程与环境保护环境监测：环境监测： 检测环境中的病毒、细菌等污染。检测环境中的病毒、细菌等污染。用用用用DNADNA探针探针探针探针可以检测可以检测可以检测可以检测饮用水中病毒饮用水中病毒饮用水中病毒饮用水中病毒的含量。的含量。的含量。的含量。1t1t1t1t水中有水中有水中有水中有10101010个病毒也能被检测出来个病毒也能被检测出来个病毒也能被检测出来个病毒也能被检测出来快速快速灵敏灵敏64利用基因工程培育的利用基因工程培育的“指示生物指示生物”能十能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因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，甚至还可以吸收和环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。转化污染物。65环境污染治理环境污染治理 1 1 1 1）用基因工程产）用基因工程产）用基因工程产）用基因工程产物物物物“超级细菌超级细菌超级细菌超级细菌”分解石油，可以大大分解石油，可以大大分解石油，可以大大分解石油，可以大大提高细菌分解石油的提高细菌分解石油的提高细菌分解石油的提高细菌分解石油的效率。效率。效率。效率。3 3 3 3）通过基因重组构建新的）通过基因重组构建新的）通过基因重组构建新的）通过基因重组构建新的杀虫剂杀虫剂杀虫剂杀虫剂，取代生产过程中，取代生产过程中，取代生产过程中，取代生产过程中耗能多、易造成环境污染的农药，并试图通过基因工耗能多、易造成环境污染的农药，并试图通过基因工耗能多、易造成环境污染的农药，并试图通过基因工耗能多、易造成环境污染的农药，并试图通过基因工程程程程回收和利用工业废物回收和利用工业废物回收和利用工业废物回收和利用工业废物。 2 2 2 2）用基因工程培养出）用基因工程培养出）用基因工程培养出）用基因工程培养出“吞噬吞噬吞噬吞噬”汞和降解土壤汞和降解土壤汞和降解土壤汞和降解土壤中中中中DDTDDTDDTDDT的的的的细菌细菌细菌细菌，以及能够，以及能够，以及能够，以及能够净化镉污染净化镉污染净化镉污染净化镉污染的的的的植物植物植物植物。66基因工程与食品业基因工程与食品业基因工程为人类开辟基因工程为人类开辟新的食物来源新的食物来源。 1）鸡蛋白基因鸡蛋白基因在大肠杆菌和酵母菌中在大肠杆菌和酵母菌中表达获得成功。这表明，未来能用发酵罐表达获得成功。这表明，未来能用发酵罐培养的大肠杆菌或酵母菌来生产人类所需培养的大肠杆菌或酵母菌来生产人类所需要的要的卵清蛋白卵清蛋白。 2）用基因工程的方法）用基因工程的方法从微生物中获得从微生物中获得人们所需要的人们所需要的糖类糖类、脂肪脂肪和和维生素维生素等产品。等产品。基因工程为食品工业中提供了什么前景？基因工程为食品工业中提供了什么前景？67 当人类拥有了只有大自然才拥有的改造生当人类拥有了只有大自然才拥有的改造生当人类拥有了只有大自然才拥有的改造生当人类拥有了只有大自然才拥有的改造生物、创造生物的能力时，我们是否感到很坦然呢？物、创造生物的能力时，我们是否感到很坦然呢？物、创造生物的能力时，我们是否感到很坦然呢？物、创造生物的能力时，我们是否感到很坦然呢？68 转基因食品转基因食品 安全吗安全吗?!69vv目前，大多数专家认为，已经投入商品化生目前，大多数专家认为，已经投入商品化生产的转基因番茄、玉米等农产品都是安全的。产的转基因番茄、玉米等农产品都是安全的。迄今为止尚无食用转基因生物产品引起任何迄今为止尚无食用转基因生物产品引起任何严重问题的科学报道。严重问题的科学报道。 701、质粒是基因工程中最常用的运载体，它的主要特点是v能自主复制 不能自主复制 结构很小 蛋白质 环状RNA 环状DNAv能“友好”地“借居”vABvC D71v人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是 vA . 提高受体细胞在自然环境中的耐药性vB. 有利于对目的基因是否导入进行检测vC. 增加质粒分子的分子量vD便于与外源基因连接72