第二节《基因工程及其应用 》
第六章《从杂交育种到基因工程》
能发光的水母
请您欣赏
能否能否让热带鱼也能发光?
设想
不能发光的热带斑马鱼
水母
能产生人胰岛素的大肠杆菌
请您欣赏
基因“嫁接”
什么叫基因工程?
基因工程 的基本操作步骤有哪些?
归纳出科学家实施基因工程 的总体思路
阅读教材 P102，解决以下问题：
能力体现
又称基因拼接技术,或重组DNA 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，定向的改造生物的遗传性状。
 基因工程(geneengineering)
原 理：
操作水平：
结 果：
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。
 基因工程(gene engineering)
培育转基因大肠杆菌的简要过程：
你认为上述培育转基因大肠杆菌的关键步骤有哪些？
普通大肠杆菌
(不能分泌胰岛素)
实例展示
培育转基因大肠杆菌的关键步骤：
如:EcoRI
1、该限制酶只能识别GAATTC的序列，说明了限制酶具有的特是 。
2、 EcoRI限制酶识别了GAATTC的序列后，将会发生什么样的变化？
专一性
1.基因的剪刀—限制性核酸内切酶
基因操作(gene engineering)的工具
2、基因工程的基本工具
（1）基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶
↓
限制酶
↓
2、基因工程的基本工具
（1）基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶
↓
限制酶
↓
2、基因工程的基本工具
（1）基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶
↓
限制酶
↓
2、基因工程的基本工具
（1）基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶
2.分子针线—DNA连接酶 (DNA linking-enzyme)
DNA连接酶连接的是两个脱氧核苷酸(deoxyribonucleotide)分子的什么部位？
基因操作(gene engineering)的工具
（1）作用对象：两个具有相同粘性末端的DNA片段。
（2）作用位置：脱氧核糖与磷酸之间的缺口（磷酸二酯键）。
（3）作用结果：形成重组DNA。
3、基因的“针线”指
——DNA连接酶
基因的针线：DNA连接酶
目的基因(如人的胰岛素基因)怎样才能导入受体细胞(如大肠杆菌细胞)？
3.基因的运输工具——运载体 (carrying)
常用的运载体(carrying)有两类：
1）细菌细胞质的质粒( plasmid)
2）噬菌体(bacteriophages)
　　　或某些动植物病毒 (virus)
基因操作(gene engineering)的工具
质粒的特点：
1.质粒是基因工程中最常见的运载体。
2.最常用的质粒的大肠杆菌的质粒。
3.存在于许多细菌及酵母菌等生物中。
4.质粒的存在对宿主细胞无影响。
5.质粒的复制能在宿主细胞内完成。
6.质粒是细胞染色体或拟核以外能自主复制的小型环状DNA分子。
大肠杆菌的质粒 (plasmid)：
运载体(carrying)应该具有什么特点呢?
？
基因操作(gene engineering)的工具
运载体(carrying)
1能够在宿主细胞内复制并稳定保存；
２具有多个限制酶切点以便与外源基因相连；
３具有标记基因，便于进行筛选．
基因工程(gene engineering)的“四步曲”
提取目的基因
1
目的基因与运载体结合
2
将目的基因导入受体细胞
3
目的基因的检测和表达
4
课堂小结：
生物体外
基因
DNA分子水平
基因的剪刀 、针线 、运载体。
剪切 拼接 导入 表达
产生人类需要的基因产物
1）以下说法正确的是 （ ）
A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
B、质粒是基因工程中唯一的运载体
C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接
D、基因控制的性状都能在后代表现出来
C
练习
2）有关基因工程的叙述正确的是 （ ）
A、限制酶只在获得目的基因时才用
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
二、基因工程的应用
运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。
1、基因工程与作物育种
A：紫外光照射下的转绿色荧光蛋白的 Eustoma (Lisianthus) 花。
B：没有转绿色荧光蛋白的空质粒的花，
超级动物
特殊动物
图为2001年12月底出生的5只可爱的转基因克隆小猪。据培育者英国PPL医疗公司称，这些转基因小猪将为研究和“生产”适用于人体移植手术使用的动物器官提供巨大的帮助。
首只转基因猴诞生，人类未来忧喜参半
(二）、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%!
优点：能够高效率地生产出各种高质量，低成本的药品。
三、基因工程与环境保护
⑴　环境监测：　　基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。
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。
⑵　环境污染治理：　　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。
1998年，英国一位生物学家在电视节目中宣布：老鼠食用了转基因马铃薯后，肾、脾和消化道都出现了损伤，体重和器官重量减轻，免疫系统遭到破坏。
五、转基因生物和食品的安全
？
转基因食品
安全吗?
课堂小结：
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（质粒）
1.基因工程的概念
2.基因工程操作的基本工具
3.基因操作的基本步骤
目的基因提取
目的基因与运载体结合
目的基因导入受体细胞
目的基因的检测与鉴定
小结：五种育种方式的比较
⒈要使目的基因与对应的载体重组，所需的工具酶是
①限制酶　②连接酶　③解旋酶　④还原酶　　　 Ａ．①②　Ｂ．③④　Ｃ．①④　Ｄ．②③
2.下列关于基因工程的叙述中,正确的是:
A.限制酶只用于提取目的基因B.细菌体内的环状DNA均可作运载体C.DNA连接酶可用于目的基因和运载体的连接D.重组DNA分子一旦进入受体细胞,基因工程则完成.
3.以下说法正确的是:
A.目的基因是指重组DNA B.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C.DNA重组所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体D.只要受体细胞中含有目的基因，目的基因就一定
能够成功表达
A
C
B
小试身手
5、基因工程应用的原理是 ( )　
Ａ．染色体变异 Ｂ．基因突变
Ｃ．基因重组 Ｄ．细胞的全能性
练一练
7、下列哪项不是基因工程中经常使用的运载体（ ）
Ａ．细菌质粒 Ｂ．噬菌体
Ｃ．动植物病毒 Ｄ．细菌拟核 DNA
C
D
6、下列的科学技术成果与所运用的科学原理有
　　错误的是 （ 　） 　　　　　　　　　　　
　 A．抗虫棉——基因工程
　 B．无籽西瓜——单倍体育种
　 C．“黑农五号”大豆品种——基因突变
　 D．生产啤酒——无氧呼吸
B