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1、必修2-06-02,基因工程及其应用,人民教育出版社,普通高中课程标准实验教科书,生物,P102本节聚焦： 1、什么是基因工程？ 2、基因工程的原理是什么？ 3、基因工程有哪些应用？ 4、转基因食品安全吗？,细菌和人是差异非常大的两种生物, 通过基因重组后,细菌能够合成人体的胰岛素，这说明了什么？,这可不是普通的细菌，它是嫁接了人胰岛素基因的工程菌，能大量合成人胰岛素。,人和细菌共用一套遗传密码,所有生物共用一套遗传密码,P102问题探讨,基因工程的原理,概念P102,基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以改造，然后放到另一
2、种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。,基因重组,生物体外,基因/DNA,分子水平,剪切拼接导入表达,人类需要的基因产物,甲生物,乙生物,新类型,基因敲除技术,转基因技术,生物,新类型,转基因西红柿,转基因驱蚊草,蓝色妖姬,目的 基因,供体 细胞,受体 细胞,获得 新性状,1、基因工程的,指“ 限制性内切酶 ”,微生物,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,已发现的有200多种,这个特点说明了：,酶具有专一性,黏性末端,例：大肠杆菌的一种限制酶(EcoR)能识别 GAATTC序列，并在G和A之间切开。,EcoR,1、被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？
3、,思考:,2、限制酶的发现有什么意义？,形成的黏性末端不同,基因工程创立的标志,不同的限制酶呢？,具有。,2、基因工程的,指“DNA连接酶”,连接“梯子”断口的“扶手”而非“梯子”中间的“踏板”。,其作用与限制性内切酶相反，作用点相同,DNA连接酶的作用过程,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。,3、基因工程的,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。,其中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.,它们的共同特点是：,都有侵染或进入宿主细胞的能力,第一步：,基因工程基本步骤：
4、,第二步：,提取目的基因,目的基因与运载体结合,注意：要保持基因的完整性,注意：要用同一种限制酶切取目的基因和运载体，并用DNA连接酶连接。,第三步：,将目的基因导入受体细胞,1、常用的受体细胞：,大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌、 动植物细胞等,2、常用微生物作受体细胞的原因：,微生物增殖快、代谢快、目的产物多,3、若受体细胞为细菌应作何处理：,第四步:,目的基因的检测与鉴定,一般检测：,标记基因是否表达,如果以抗生素抗性基因为标记基因，在含抗生素的培养基上怎样确定质粒是否导入受体细菌？,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
5、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%!,农牧业与食品工业,抗虫的基因来自苏云金杆菌。苏云金杆菌形成的伴胞晶体是一种毒性很强的蛋白晶体，能使棉铃虫等鳞翅口害虫瘫痪致死。科学家将编码这个蛋白质的基因导入作物，使作物自身具有抵御虫害的能力。,干
6、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 干扰素,治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射生长激素。而生长激素的获得很困难。以前，要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底部摘取垂体，并从中提取生长激素。 现可利用基因工程方法，将人的生长激素基因导入大肠杆菌中，使其生
7、产生长激素。人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于6万具尸体的全部产量。,基因工程药品 生长激素,环境保护 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。,通常一种细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。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解一些毒害物质。,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。,1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来,转基因食品,安全吗?!,转基因生物和转基因食品的安全性,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
8、的。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。 转基因抗虫棉、耐贮藏番茄、抗病毒甜椒及基因工程疫苗等已获得生产应用安全证书。,要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是（ ） 限制酶 连接酶 解旋酶 还原酶 ,实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限制性内切酶能识别分子的顺序，切点在和之间，这是利用了酶的（ ） 高效性 专一性 多样性 催化活性易受外界影响,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 ,采用基因工程的方法培育抗虫棉，下
9、列导入目的基因的作法正确的是（ ）（2003） 将毒素蛋白注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白的序列，注射到棉受精卵中 将编码毒素蛋白的序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，在进行组织培养 将编码毒素蛋白的序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵中 ,将携带抗虫基因的运载体导入二倍体棉花细胞中,经培养、筛选获得一株有抗虫特性基因的植株。该植株含有一个携带目的基因的DNA片段，可以把它看作杂合子。得到的棉花新品种对棉铃虫毒杀效果高达80-100%。 该资料中，杂合子抗虫棉个体在自交F1代中，理论上仍具有抗虫特性的植株占总数的 。原因是 。 该项科技成果在环境保护上重要作用是 。,3/4,减少农药对环境的污染,抗虫基因是显性基因，杂合子自交后代中显性性状占3/4,