第六章遺傳信息的傳遞和表達(dá) 第3節(jié)基因工程與轉(zhuǎn)基因生物.

1、第3節(jié) 基因工程和轉(zhuǎn)基因生物孔慧敏2007-10學(xué)習(xí)目標(biāo) l理解基因工程的概念理解基因工程的概念l理解基因工程的基本過(guò)程理解基因工程的基本過(guò)程l理解基因工程的應(yīng)用及其可能帶理解基因工程的應(yīng)用及其可能帶來(lái)的安全性問(wèn)題來(lái)的安全性問(wèn)題轉(zhuǎn)基因作物 目前種植最多的轉(zhuǎn)基因目前種植最多的轉(zhuǎn)基因作物是：大豆、玉米、棉作物是：大豆、玉米、棉花、油菜?；?、油菜。抗蟲(chóng)棉為什么要研制抗蟲(chóng)棉l在在1992年前，棉花的一個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)，用年前，棉花的一個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)，用農(nóng)藥防治棉鈴蟲(chóng)農(nóng)藥防治棉鈴蟲(chóng)13次就足夠了，而當(dāng)次就足夠了，而當(dāng)年則要防治年則要防治20次以上。次以上。l棉鈴蟲(chóng)防治都在夏天氣溫最高的時(shí)候，棉鈴蟲(chóng)防治都在夏天氣溫

2、最高的時(shí)候，棉農(nóng)噴農(nóng)藥時(shí)會(huì)出汗，農(nóng)藥容易通過(guò)汗棉農(nóng)噴農(nóng)藥時(shí)會(huì)出汗，農(nóng)藥容易通過(guò)汗液進(jìn)入人體，導(dǎo)致中毒事件的發(fā)生。液進(jìn)入人體，導(dǎo)致中毒事件的發(fā)生。l據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1992年年1994年間，農(nóng)年間，農(nóng)藥中毒人數(shù)超過(guò)藥中毒人數(shù)超過(guò)24萬(wàn)，每年給國(guó)家和棉萬(wàn)，每年給國(guó)家和棉農(nóng)造成農(nóng)造成100多億元的經(jīng)濟(jì)損失。多億元的經(jīng)濟(jì)損失。 為什么研制抗蟲(chóng)棉l“我記得當(dāng)時(shí)有一個(gè)報(bào)道，河北省我記得當(dāng)時(shí)有一個(gè)報(bào)道，河北省1992年的棉花平均畝產(chǎn)量是年的棉花平均畝產(chǎn)量是23斤，當(dāng)時(shí)全國(guó)斤，當(dāng)時(shí)全國(guó)的平均水平是的平均水平是120130斤斤/畝，絕大部分畝，絕大部分都損失掉了。我們作為搞棉花研究的科都損失掉了。我

3、們作為搞棉花研究的科技人員，當(dāng)時(shí)確實(shí)很心酸啊。技人員，當(dāng)時(shí)確實(shí)很心酸啊?！敝袊?guó)農(nóng)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所副所長(zhǎng)李付廣感慨業(yè)科學(xué)院棉花研究所副所長(zhǎng)李付廣感慨地說(shuō)。地說(shuō)。 為什么研制抗蟲(chóng)棉l郭三堆（中國(guó)抗蟲(chóng)棉之父）在一次郭三堆（中國(guó)抗蟲(chóng)棉之父）在一次調(diào)查中看到，一位種地的老漢，兒子兒調(diào)查中看到，一位種地的老漢，兒子兒媳婦噴農(nóng)藥中毒死了，老漢還帶著孫子媳婦噴農(nóng)藥中毒死了，老漢還帶著孫子在種棉花。在種棉花?！爱?dāng)他們知道我們是從北京當(dāng)他們知道我們是從北京來(lái)的，而且我們告訴他一旦搞出抗蟲(chóng)棉來(lái)的，而且我們告訴他一旦搞出抗蟲(chóng)棉的話(huà)，將來(lái)就少?lài)娹r(nóng)藥，甚至不噴農(nóng)藥的話(huà)，將來(lái)就少?lài)娹r(nóng)藥，甚至不噴農(nóng)藥了，老漢馬上激動(dòng)

4、得流出了眼淚。了，老漢馬上激動(dòng)得流出了眼淚?！眑從農(nóng)村出來(lái)的郭三堆，很能體會(huì)農(nóng)民的從農(nóng)村出來(lái)的郭三堆，很能體會(huì)農(nóng)民的艱辛，也更堅(jiān)定了搞抗蟲(chóng)棉研究的決心。艱辛，也更堅(jiān)定了搞抗蟲(chóng)棉研究的決心。 基因工程培育抗蟲(chóng)棉的簡(jiǎn)要過(guò)程：基因工程培育抗蟲(chóng)棉的簡(jiǎn)要過(guò)程：一、基因工程l基因是什么？基因是什么？l遺傳信息是什么？遺傳信息是什么？l基因在不同生物中能表達(dá)出相同基因在不同生物中能表達(dá)出相同的蛋白質(zhì)嗎？的蛋白質(zhì)嗎？l基因工程指什么？基因工程指什么？l基因工程操作時(shí)需要什么工具？基因工程操作時(shí)需要什么工具？l基因工程的基本過(guò)程是怎樣的？基因工程的基本過(guò)程是怎樣的？基因l是攜帶遺傳信息，是攜帶遺傳信息，并具有遺

5、傳效應(yīng)的并具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。片段。遺傳信息lDNA分子中脫氧核苷酸排列順序。分子中脫氧核苷酸排列順序?；蚬こ蘬依據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的藍(lán)圖，用人工方法依據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的藍(lán)圖，用人工方法將將某種某種生物的基因，接合到生物的基因，接合到另一種另一種生物的基因組生物的基因組DNA中并使其中并使其表達(dá)表達(dá)，使后者獲得使后者獲得新新的遺傳的遺傳性狀性狀，產(chǎn)生出，產(chǎn)生出人類(lèi)所需要的產(chǎn)物，或創(chuàng)造出新的人類(lèi)所需要的產(chǎn)物，或創(chuàng)造出新的生物類(lèi)型的現(xiàn)代生物技術(shù)。生物類(lèi)型的現(xiàn)代生物技術(shù)?；蚬こ痰娜N必備工具l限制性?xún)?nèi)切酶限制性?xún)?nèi)切酶lDNA連接酶連接酶l質(zhì)粒質(zhì)粒重播重播重重播播化學(xué)漿糊化學(xué)漿糊DNADNA連接酶連接酶連

6、接酶的作用是：將互補(bǔ)配對(duì)的連接酶的作用是：將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來(lái)，使之成為一兩個(gè)黏性末端連接起來(lái)，使之成為一個(gè)完整的個(gè)完整的DNADNA分子。分子?；虻牟僮鞴ぞ遧質(zhì)粒的作用：質(zhì)粒的作用：u攜帶外源基因進(jìn)入受體細(xì)胞。攜帶外源基因進(jìn)入受體細(xì)胞。u進(jìn)行自主復(fù)制或接合到染色體進(jìn)行自主復(fù)制或接合到染色體DNA上，隨染色體上，隨染色體DNA復(fù)制。復(fù)制。二、基因工程的基本過(guò)程動(dòng)畫(huà)演示動(dòng)畫(huà)演示小小 結(jié)結(jié)二、基因工程的基本過(guò)程1、目的基因的獲取、目的基因的獲取2、目的基因與運(yùn)載體重組、目的基因與運(yùn)載體重組2、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合3、重組、重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞分子導(dǎo)入受體細(xì)

7、胞3、重組、重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞分子導(dǎo)入受體細(xì)胞4、篩選含目的基因的受體細(xì)胞基因工程動(dòng)畫(huà)基因工程小結(jié)基因工程小結(jié)練習(xí)練習(xí)練習(xí)練習(xí)練習(xí)練習(xí)練習(xí)練習(xí)練習(xí)練習(xí)三、轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用三、轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用、微生物基因工程、微生物基因工程我國(guó)生產(chǎn)的部分基因我國(guó)生產(chǎn)的部分基因工程疫苗和藥物工程疫苗和藥物微生物繁殖迅速、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、遺傳微生物繁殖迅速、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、遺傳操作較為容易，微生物基因工程技術(shù)成操作較為容易，微生物基因工程技術(shù)成熟、研制周期短、可通過(guò)發(fā)酵大量生產(chǎn)熟、研制周期短、可通過(guò)發(fā)酵大量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。等優(yōu)點(diǎn)。 2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代開(kāi)始，微生物基因工年代開(kāi)始，微生物基因工程規(guī)?；a(chǎn)藥用蛋白質(zhì)。

8、程規(guī)?；a(chǎn)藥用蛋白質(zhì)。胰島素是治療糖尿病的特效胰島素是治療糖尿病的特效藥，長(zhǎng)期以來(lái)只能依靠從豬、牛藥，長(zhǎng)期以來(lái)只能依靠從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，等動(dòng)物的胰腺中提取，100Kg100Kg胰腺胰腺只能提取只能提取4-5g4-5g的胰島素，其產(chǎn)量的胰島素，其產(chǎn)量之低和價(jià)格之高可想而知。之低和價(jià)格之高可想而知。將合成的胰島素基因?qū)⒑铣傻囊葝u素基因?qū)氪竽c桿菌，每導(dǎo)入大腸桿菌，每2000L2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g100g胰島胰島素！大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)不素！大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)不但解決了這種比黃金還貴但解決了這種比黃金還貴的藥品產(chǎn)量問(wèn)題，還使其的藥品產(chǎn)量問(wèn)題，還使其價(jià)格降低了價(jià)格降低了

9、30%-50%!30%-50%!干擾素（IFN）l1957年發(fā)現(xiàn)。年發(fā)現(xiàn)。l蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)。l具有廣譜抗病毒、抗腫瘤和免疫調(diào)節(jié)功具有廣譜抗病毒、抗腫瘤和免疫調(diào)節(jié)功能。能。l分為分為-1b型干擾素、型干擾素、-干擾素和干擾素和干擾干擾素。素。-1b型干擾素，常用于治療慢性乙型干擾素，常用于治療慢性乙型、丙型和丁型肝炎。型、丙型和丁型肝炎。 人造血液白色，無(wú)血型l1966年，美國(guó)科學(xué)家克拉克意外地發(fā)現(xiàn)，年，美國(guó)科學(xué)家克拉克意外地發(fā)現(xiàn)，掉進(jìn)氟碳化合物液體的老鼠還活著。掉進(jìn)氟碳化合物液體的老鼠還活著。l1979年，日本科學(xué)家首次用氟碳化合物的年，日本科學(xué)家首次用氟碳化合物的乳化劑作為人造血液，給一個(gè)需

10、要移植單乳化劑作為人造血液，給一個(gè)需要移植單體腎臟的病人作了移植手術(shù)，并取得成功。體腎臟的病人作了移植手術(shù)，并取得成功。 l1980年年8月，我國(guó)科學(xué)家也研制成功人造血月，我國(guó)科學(xué)家也研制成功人造血液，它是氟碳化合物在水中的超細(xì)乳狀液。液，它是氟碳化合物在水中的超細(xì)乳狀液。 干擾素干擾素治療病毒感染簡(jiǎn)直治療病毒感染簡(jiǎn)直是是“萬(wàn)能靈藥萬(wàn)能靈藥”！過(guò)去從人血！過(guò)去從人血中提取，中提取，300L300L血才提取血才提取1mg1mg！其其“珍貴珍貴”程度自不用多說(shuō)。程度自不用多說(shuō)。人造血液人造血液、白細(xì)胞、白細(xì)胞介素、乙肝疫苗等通過(guò)介素、乙肝疫苗等通過(guò)基因工程實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生基因工程實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，均為解

11、除人類(lèi)的病產(chǎn)，均為解除人類(lèi)的病苦，提高人類(lèi)的健康水苦，提高人類(lèi)的健康水平發(fā)揮了重大的作用。平發(fā)揮了重大的作用。人造血液及其生產(chǎn)人造血液及其生產(chǎn)2、植物基因工程、植物基因工程l科學(xué)家已分離出的基因科學(xué)家已分離出的基因u抗蟲(chóng)、抗病、抗除草劑、抗旱、抗蟲(chóng)、抗病、抗除草劑、抗旱、抗鹽堿、抗凍、改變花色、提抗鹽堿、抗凍、改變花色、提高作物產(chǎn)量或品質(zhì)的基因。高作物產(chǎn)量或品質(zhì)的基因。2、植物基因工程轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯和甜椒轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯和甜椒2、植物基因工程、植物基因工程不會(huì)引起過(guò)敏的轉(zhuǎn)基因大豆不會(huì)引起過(guò)敏的轉(zhuǎn)基因大豆2、植物基因工程、植物基因工程轉(zhuǎn)魚(yú)抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)魚(yú)抗寒基因的番茄植物

12、轉(zhuǎn)基因技術(shù)流程示意圖獲取目的基因獲取目的基因重組重組導(dǎo)入受體細(xì)胞導(dǎo)入受體細(xì)胞篩選篩選2、植物基因工程l成果成果u1993年，國(guó)內(nèi)第一例轉(zhuǎn)基因作物年，國(guó)內(nèi)第一例轉(zhuǎn)基因作物抗病毒抗病毒煙草。煙草。u1997年，轉(zhuǎn)基因耐儲(chǔ)存番茄獲商品化生產(chǎn)。年，轉(zhuǎn)基因耐儲(chǔ)存番茄獲商品化生產(chǎn)。u2002年，抗蟲(chóng)棉種植面積達(dá)年，抗蟲(chóng)棉種植面積達(dá)1.3106hm2l展望展望u預(yù)防乙型肝炎、齲齒等的疫苗基因轉(zhuǎn)入植物。預(yù)防乙型肝炎、齲齒等的疫苗基因轉(zhuǎn)入植物。動(dòng)物基因工程通常以動(dòng)物的動(dòng)物基因工程通常以動(dòng)物的受精受精卵卵作為受體細(xì)胞，用作為受體細(xì)胞，用顯微注射顯微注射的方法的方法將目的基因?qū)雱?dòng)物的受精卵中，再將目的基因?qū)雱?dòng)物

13、的受精卵中，再使受精卵發(fā)育成個(gè)體而獲得使受精卵發(fā)育成個(gè)體而獲得轉(zhuǎn)基因動(dòng)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物物。3、動(dòng)物基因工程、動(dòng)物基因工程3 3、動(dòng)物基因工程、動(dòng)物基因工程生長(zhǎng)快、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(yú)生長(zhǎng)快、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(yú)( (中中國(guó)國(guó)) )超級(jí)動(dòng)物導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級(jí)羊和超級(jí)小鼠導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級(jí)羊和超級(jí)小鼠特殊動(dòng)物導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠3 3、動(dòng)物基因工程、動(dòng)物基因工程乳汁中含有人生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因牛乳汁中含有人生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因牛( (阿根廷阿根廷) )乳腺生物反應(yīng)器乳腺生物反應(yīng)器l產(chǎn)生人源性蛋白質(zhì)藥物的動(dòng)物產(chǎn)生人源性蛋白質(zhì)藥物的動(dòng)物四、轉(zhuǎn)基因生物產(chǎn)

14、品的安全性四、轉(zhuǎn)基因生物產(chǎn)品的安全性l轉(zhuǎn)基因生物對(duì)生態(tài)環(huán)境的不利影響。轉(zhuǎn)基因生物對(duì)生態(tài)環(huán)境的不利影響。u優(yōu)勢(shì)物種優(yōu)勢(shì)物種u影響生物多樣性影響生物多樣性l轉(zhuǎn)基因生物產(chǎn)品對(duì)人類(lèi)健康的損害。轉(zhuǎn)基因生物產(chǎn)品對(duì)人類(lèi)健康的損害。u致敏物質(zhì)致敏物質(zhì)練習(xí)l北京大學(xué)陳章量教授于北京大學(xué)陳章量教授于20世紀(jì)世紀(jì)90年代成功實(shí)現(xiàn)固氮基因整合到小麥年代成功實(shí)現(xiàn)固氮基因整合到小麥的的DNA分子中，并成功表達(dá)，該分子中，并成功表達(dá)，該生物技術(shù)屬于（生物技術(shù)屬于（ ）lA、雜交育種、雜交育種 B、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)lC、細(xì)胞雜交、細(xì)胞雜交 D、分子雜交、分子雜交B練習(xí)l下列現(xiàn)代生物高科技中，哪個(gè)與研下列現(xiàn)代生物高科技中，哪個(gè)與研究究DNA的結(jié)構(gòu)和功能直接有關(guān)的結(jié)構(gòu)和功能直接有關(guān)（ ）lA、生物克隆、生物克隆 B、細(xì)胞融合、細(xì)胞融合lC、基因工程、基因工程 D、培育試管嬰兒、培育試管嬰兒C練習(xí)l上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所成功培育出第一頭上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶人白蛋白基因的轉(zhuǎn)基因牛，他們還攜帶人白蛋白基因的轉(zhuǎn)基因牛，他們還研究出一種可提高基因表達(dá)水平的新方研究出一種可提高基因表達(dá)水