基因工程 及其应用
第2节
能发光的水母
不能发光的斑马鱼
能否让热带斑马鱼也发光?
设想
能发荧光的热带斑马鱼
普通热带斑马鱼是不发荧光的
思考：
1、为什么能把一种生物的基因“嫁接”到
另一种生物上？
2、推测这种“嫁接”是怎样能实现？
3、这种“嫁接”对品种的改良有什么意义？
基因工程：即 。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， 地改造生物的 。
原 理：
操作水平：
结 果：
一、基因工程
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。
基因拼接技术或DNA重组技术
定向
遗传性状
优点：克服远缘杂交不亲和的障碍
目的基因
（外源基因）
供体细胞
受体细胞
获得新性状
基因的剪刀：
限制性核酸内切酶
基因的针线：
DNA连接酶
基因的运输工具：
运载体
二、基因操作的工具
1、基因工程的
指“ 限制性核酸内切酶 ”
主要是从原核生物中分离和纯化
一种限切酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定切点切割DNA分子
来源:
特点:
实例:
大肠杆菌的一种限制酶(EcoRⅠ) 能识别GAATTC序列，并在G和A之间 切开
限制酶
磷酸二酯键
黏性末端
黏性末端
限制酶
A
A
T
T
G
C
C
T
T
A
A
G
EcoRI 剪切目的基因
黏性末端
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:
形成的黏性末端一般不同
不同的限制酶呢？
具有
XbaⅠ
NdeⅠ
学以致用：
2、基因工程的
DNA连接酶
将互补配对的两个粘性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子
使用DNA连接酶制作重组DNA分子
甲片段
DNA连接酶的作用位点是：相邻的两个脱氧核苷酸的切口。即生成：磷酸二酯键。
3、基因的运载体
（3）条 件
①能够在宿主细胞中复制并稳定地保存
②具有多个限制酶切点，以便与外源 基因连接
③具有标记基因，便于进行筛选
（2）常用
的运载体：
质粒、噬菌体和动、植物病毒等
（1）概念

标记基因，便于进行检测。
其中质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子.
它们的共同特点是：
都有侵染或进入宿主细胞的能力
从细胞中分离出DNA
从大肠杆菌中提取质粒
提取目的基因
目的基因与运载体结合
DNA连 接酶
目的基因导入受体细胞
目的基因的表达与检测
三、基因工程操作的基本步骤
基因工程的操作步骤
1.目的基因的提取
2.目的基因与运载体结合
3.目的基因导入受体细胞
4.目的基因的表达与检测
四、　基因工程的应用
1、基因工程与作物育种
抗虫转基因植物
全身散发绿色荧光的转基因鱼
乳汁中分泌人凝血因子IX的转基因山羊
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
超凡嗅觉能力的转基因鼠
2、基因工程与药物研制
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%!
临床常见的生长激素，干扰素和乙肝疫苗等药物都可以用基因工程来大规模生产
1987年开始上市的干扰素
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。
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
转基因食品
安全吗?!
转基因生物和转基因产品的安全性

有两种观点，
一种观点是转基因生物和转基因食品不安全，要严格控制；

另一种观点是转基因生物和转基因食品是安全的，应该大范围推广。
基因工程的操作工具
1.基因的剪刀
——限制酶
2.基因的针线
——ＤＮＡ连接酶
3.基因的运输工具
——运载体
基因工程的操作步骤
1.目的基因的提取
2.目的基因与运载体结合
3.目的基因导入受体细胞
4.目的基因的表达与检测
小结
一、基因工程的原理
二、基因工程的应用
三、转基因和转基因食品的安全性
1．关于生物育种方法的选择
(1)若要培育隐性性状个体，则可用自交或杂交，只要出现该性状即可。
(2)有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则最简便的方法是自交。
(3)若要快速获得纯种，则用单倍体育种方法。
(4)若实验植物为营养繁殖类如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。
(5)若要培育原先没有的性状，则可用诱变育种。
(6)提高营养物质含量可运用多倍体育种。
(7)将两个亲本的不同优良性状集中在一起，可利用杂交育种。
(8)若要定向地改造生物性状，则可用基因工程育种。
在实际育种过程中，并非单一地运用某种育种方式，而是根据需要选择多种育种方式综合运用。
2．几种育种方法分析
(1)杂交育种是最简捷的方法，而单倍体育种是最快获得纯合子的方法，可缩短育种年限。
(2)染色体加倍可以是以秋水仙素等方法使其加倍，也可以是细胞融合，且细胞融合可在两个不同物种之间进行。
(3)原核生物不能进行减数分裂，所以不能运用杂交的方法进行育种，如细菌的育种一般采用诱变育种。
几种常见育种方法的比较
杂交→自交→选优
基因重组
不同个体的优良性状可集中到同一个个体上
育种时间长，需及时发现优良性状
杂交水稻
中国荷斯坦牛
花药离体培养、秋水仙素诱导加倍
染色体变异
明显缩短育种年限，后代一般都为纯种
技术复杂，成本高
普通小麦花药离体培养
秋水仙素处理萌发的种子、幼苗
染色体变异
植物茎杆粗壮，果实、种子大，营养高
发育延迟，结实率低
无籽西瓜
物理或化学方法处理动植物
、微生物
基因突变
提高变异频率，大幅度改良某些性状，加速育种进程
有利变异少，需要处理大量实验材料，具有不确定性
青霉菌高产 菌株的培育
黑农五号大豆
基因重组
将一种生物特定基因转移到另一种生物体内
染色体变异定向地改造生物的遗传性状
可能引起生态危机，技术难度大
转基因 抗虫棉