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1、,1982年第一例转基因动物问世。科学家将大鼠的生长激素基因导入小鼠体内，使小鼠体重为正常个体的二倍，被称为“超级小鼠“。,豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮,资料一：目前，全球的氮肥生产耗费世界总电力的3%-4%，且农作物只能吸收氮肥的1/10,造成了大面积土壤和水质的污染。,资料分析引入,蜘蛛能够吐出蛛丝,资料二：蛛丝是自然界最奇特的物质之一，它具有极强的韧度，其韧度是同样直径钢材的好几倍。但与家蚕不同，蜘蛛不能家养，因为它们会互相吞食，所以不可能建立人工饲养蜘蛛的农场。30多年来，科学家们一直试图找到利用其他生物体来制造蛛丝的办法。,资料三 以往，治疗糖尿病的胰岛素是从动物胰腺中提取的，从
2、100千克猪、牛等动物的胰腺只能提取34克胰岛素，治疗一个患者需宰杀4050头牛，这种药物的造价就可想而知了。,微生物可以有分泌产物，且微生物繁殖速率快,设想一,能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？,能否让细菌“吐出”蛛丝？,设想二,能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？,设想三,经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术基因工程。,基因工程及其应用,第2节,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 。,2、原理：,1、操作水平：,基因重组,DNA分子水平,基
3、因拼接技术或DNA重组技术,定向,遗传性状,3、基因工程育种与杂交育种、诱变育种相比，主要优点是什么？,目的性强、育种周期短、克服远源杂交不亲和的障碍,一、基因工程,“嫁接”了人胰岛素基因的大肠杆菌,培育“合成人胰岛素” 大肠杆菌的简要过程：,要实现上述操作要经哪些工具和操作步骤？,普通大肠杆菌 (不能分泌胰岛素),实例展示,（二）基因操作的工具,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,1、基因工程的,限制性核酸内切酶(限制酶),主要存在于微生物,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DNA分子,已发现的有200多种,种类:,来
4、源:,特点:,作用于：,磷酸二酯键,剪刀：,使氢键断裂的酶？,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:,形成的黏性末端不同,不同的限制酶呢？,具有,2、基因工程的,DNA连接酶,作用：,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,针线：,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,课本P54：练习 3,3、基因的运载体,（2）条 件,能够在宿主细胞中复制并稳定地保存,具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接,具有标记基因，便于进行筛选,（1
5、）常用运载体：,质粒、噬菌体和动、植物病毒等,标记基因，便于进行检测。,质粒存在于许多细菌和酵母菌等生物中,是能够自主复制的很小的环状DNA分子。,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,1993年，中国农业科学院的科学家成功培育出了抗棉铃虫的转基因抗虫棉。他们从苏云金芽孢杆菌中提取出抗虫基因，导入棉花体细胞中，使棉花具有抵抗虫害的能力。问： (1)在上述基因工程中目的基因是_,切割目的基因所用的工具是 _. (2)不同生物间基因移植成功说明生物共用一套_,从进化的角
6、度看，这些生物具有_. (3)在DNA分子中“拼接”上某个基因或“切割”掉某个基因，并不影响各基因的功能，这说明基因具有_。 (4)导入的目的基因成功表达的标志是什么？_.,抗虫基因,限制酶,遗传密码,共同的原始祖先,相对的独立性,棉花体细胞合成了相应的蛋白质，使棉花具有抵抗虫害的能力,思考题,你知道什么是真正的硕果累累吗?,二、基因工程的应用： 1、基因工程与作物育种 2、基因工程与药物研制： 三、转基因生物和转基因食品的安全性：,抗虫棉,抗CMV甜椒,抗虫原理？抗虫结果？,1、基因工程与作物育种,生长快、肉质好的转基因鱼(中国),乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),转黄瓜抗青枯病基因
7、的甜椒,2、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%!,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。,通常一种假单孢杆
8、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。,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,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。,转基因食品,安全吗?!,转基因植物的安全性争论,支持派认为：如果转基因农业生物技术得不到社会支持，这一研究将被扼杀，并且强调，迄今为止并没有发现转基因食品危害人体健康和环境的确切证据。,美国人食用转基因食品已多年，超级市场上有4000多种商品是含有转基因植物成分的，还没有事例证明人吃了以后会得病，甚
9、至会引起死亡。 加拿大、澳大利亚也是转基因食品的生产大国，均有几千万人在吃，到现在为止也没有个案例说明它有问题 。,反对派的观点,一英国科学家声称，转基因马铃薯会减弱老鼠免疫系统功能； 美国康乃尔大学也发现，转基因玉米会危害蝴蝶幼虫及其相关生态环境。,环保团体认为这种违反自然的转基因作物及产品，未经长期安全测试，长期食用可能对人类及生态环境造成负面影响。 尤其是注重环境和生态保护的欧盟国家，对转基因作物更加排斥，因而抵制美国GMO产品的进口。,基因工程的操作工具,1.基因的剪刀 限制酶,2.基因的针线 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.目的基因的检测与表达,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,