基因工程及其應用-(2)課件

§6—2基因工程及其應用【問題探討】能合成人胰島素的大腸桿菌圖中可不是普通的細菌，它是“嫁接”了人胰島素基因的工程菌。雖然看起來與普通細菌沒有什么不同，但它能大量合成人胰島素，用來治療糖尿病等疾病，使胰島素的生產成本大大降低。討論：①你知道為什么能把人的基因“嫁接”到細菌上嗎？②你能推測出，這種基因的“嫁接”是怎么實現的嗎？③你能舉出一些類似的、與你的生活關系很密切的例子嗎？(轉入人胰島素基因的大腸桿菌)

(基因拼接技術，DNA重組技術)：就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。傳統(tǒng)育種方法一般只能在同一種生物中進行，很難將一種生物的優(yōu)良性狀，移植到另一種生物身上。基因工程的出現，使人類有可能按照自己的意愿，直接定向地改變生物，培育出新品種?！?—2基因工程及其應用·基因工程的原理＊基因工程§6—2基因工程及其應用·基因工程的原理＊基因工程：

＊基因工程的工具：

⑴基因的“剪刀”——限制性核酸內切酶：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切點上切割DNA分子。大腸桿菌中的Eco

RI限制酶，能夠專一識別GAATTC序列，并在G、A之間將這段序列切開。EcoRI限制酶§6—2基因工程及其應用·基因工程的原理＊基因工程：

＊基因工程的工具：

⑴基因的“剪刀”——限制性核酸內切酶：⑵基因的“針線”——DNA連接酶：DNA連接酶DNA連接酶EcoRI限制酶DNA連接酶能“縫合”脫氧核糖與磷酸交替連接而成的DNA骨架上的缺口。兩種來源不同的

DNA

，用同種限制酶切割后，末端可以相互黏合。但只能使互補的堿基連接起來，而不能彌合

DNA

骨架上的缺口?！?—2基因工程及其應用·基因工程的原理＊基因工程：

＊基因工程的工具：

⑴基因的“剪刀”——限制性核酸內切酶：⑵基因的“針線”——DNA連接酶：⑶基因的運載體：擬核DNA質粒DNA是將外源DNA送入受體細胞的運輸工具。目前常用的有質粒、噬菌體和動植物病毒。質粒是細菌、酵母菌等細胞的擬核（或細胞核）以外的，能夠自主復制的，很小的環(huán)狀DNA?？刂瀑|粒DNA轉移的基因氨芐青霉素抗性基因四環(huán)素抗性基因§6—2基因工程及其應用·基因工程的原理＊基因工程：

＊基因工程的工具：＊基因工程的一般操作步驟：⑴提取目的基因：⑵目的基因與運載體結合：⑶將目的基因導入受體細胞：⑷目的基因的檢測與鑒定：取出DNA取出質?！猛N限制酶→用DNA連接酶連接將重組DNA導入受體細胞增殖切開DNA切開DNA重組DNA基因產物基因產物§6—2基因工程及其應用·基因工程的原理·基因工程的應用＊基因工程與動、植物育種：獲得高產、穩(wěn)產、質優(yōu)、抗逆的農作物和動物新品種。耐貯存的轉基因番茄耐鹽堿的轉基因棉轉基因高賴氨酸玉米抗除草劑的轉基因小麥抗病毒的轉基因西葫蘆抗凍的轉基因草莓§6—2基因工程及其應用·基因工程的原理·基因工程的應用＊基因工程與動、植物育種：獲得高產、穩(wěn)產、質優(yōu)、抗逆的農作物和動物新品種。轉人乳清蛋白基因的奶牛轉基因超級鼠轉生長激素基因的超級綿羊轉生長激素基因的鯉魚§6—2基因工程及其應用·基因工程的原理·基因工程的應用＊基因工程與動、植物育種：

＊基因工程與藥物研制：能夠高效率地生產出各種高質量、低成本的藥品。資料：用轉基因大腸桿菌生產人胰島素胰島素是治療糖尿病的特效藥。以往臨床上給病人注射的胰島素主要從豬、牛等家畜的胰腺中提取，每100kg胰腺只能提取4～5g。用這種方法生產的胰島素產量低，價格昂貴，遠遠不能滿足需求。1978年，科學家將人體內能夠產生胰島素的基因，與大腸桿菌的

DNA

分子重組，并且在大腸桿菌細胞內獲得成功表達。這樣，用2000

L大腸桿菌培養(yǎng)液就可以提取100

g胰島素，相當于從2t豬胰腺中提取的量。1982年，美國一家公司用基因工程方法生產的胰島素開始投入市場。100kg胰腺4~5g胰島素2000L大腸桿菌培養(yǎng)液100g胰島素相當于2T豬胰腺提取量§6—2基因工程及其應用·基因工程的原理·基因工程的應用＊基因工程與動、植物育種：

＊基因工程與藥物研制：利用工程菌生產基因工程藥品利用生物反應器生產轉基因藥品(組織纖溶酶原激活物(溶血栓劑))能夠高效率地生產出各種高質量、低成本的藥品?！?—2基因工程及其應用·基因工程的原理·基因工程的應用＊基因工程與動、植物育種：

＊基因工程與藥物研制：＊基因工程與環(huán)境保護：資料能清除石油污染的“超級細菌”石油污染的清除難度極大。假單孢桿菌能夠分解石油，但是，一種假單孢桿菌只能分解其中的某一種成分。超級細菌1975年，科學家用基因工程的方法，把能分解三種烴類的基因都轉移到一種假單孢桿菌內，創(chuàng)造出了能同時分解四種烴類的“超級細菌”?！?—2基因工程及其應用·基因工程的原理·基因工程的應用＊基因工程與動、植物育種：

＊基因工程與藥物研制：＊基因工程與環(huán)境保護：能降解TNT的轉基因煙草能凈化鎘污染農田的籽粒莧有毒工業(yè)廢水生物處理工程§6—2基因工程及其應用·基因工程的原理·基因工程的應用·轉基因生物和轉基因食品的安全性資料分析轉基因生物和轉基因食品的安全性當人類擁有了只有大自然才擁有的改造生物、創(chuàng)造生物的能力時，也感到了不安與困惑。人類是否有權按照自己的意愿操縱地球上的生命？人類創(chuàng)造的轉基因生物、轉基因食品是否會危害整個生物圈，包括人類自身？這些問題曾引起了全球范圍的大辯論，而辯論的起因源于對老鼠的實驗。1998年，英國一位生物學家在電視節(jié)目中宣布：老鼠食用了轉基因馬鈴薯后，腎、脾和消化道都出現了損傷，體重和器官重量減輕，免疫系統(tǒng)遭到破壞。電視播出后，引起了人們對轉基因食品的極度恐懼。盡管審查表明這一實驗存在明顯的漏洞，結果不可信，但仍無法消除人們的疑慮。

討論：你認為應該如何對待轉基因生物和轉基因食品的安全性問題？一種觀點轉基因生物和轉基因食品不安全，要嚴格控制1.一個簡陋的小實驗室，就能把艾滋病病毒與感冒病毒組裝到一起，使艾滋病病毒像感冒一樣，大范圍地傳播。2.1999年5月20日的《自然》雜志報導：帝王蝶的幼蟲在吃了某種轉基因玉米的花粉粘染過的牛奶草葉子后，近一半的個體死亡，幸存的也不能正常發(fā)育。3.某些公司曾利用基因工程技術讓細菌生產牛的生長激素(BST)，然后定期給奶牛注射BST，使奶牛分泌更多的乳汁。但注射BST的奶牛，乳房感染更為頻繁，必需用抗生素治療，結果導致乳汁中含有抗生素。……另一種觀點轉基因生物和轉基因食品是安全的，應大范圍推廣1.轉基因食品的構成與非轉基因食品一樣，都是由氨基酸、蛋白質和碳水化合物等物質組成的，從理論上分析是安全的。2.對轉入蘇云金桿菌基因的西紅柿進行毒性分析表明，這種轉基因西紅柿對人體健康沒有影響。3.轉基因作物能使貧窮國家的億萬人口擺脫饑餓，同時還能減少使用農藥引起的環(huán)境污染。4.對于一種轉基因食品，只要不能證明它不安全，就應該視為安全。否則就可能因為無休止的爭論，而耽誤了科學技術發(fā)展的時機?！?—2基因工程及其應用·基因工程的原理·基因工程的應用·轉基因生物和轉基因食品的安全性課外實踐調查轉基因食品的發(fā)展現狀去超市調查，仔細看食品包裝上的標簽和說明，看看哪些是轉基因食品。去有關部門調查，了解我國轉基因食品的研發(fā)和推廣情況。通過媒體調查等途徑，了解我國或其他國家在對待轉基因生物及轉基因食品上有哪些法律規(guī)定，并解釋這些法規(guī)所針對的安全性或其他問題，結合自己的觀點，寫一篇綜述?！?—2基因工程及其應用與生物學有關的職業(yè)生物技術產業(yè)的研發(fā)人員基因工程技術的飛速發(fā)展和廣泛應用，使許多與之有關的產業(yè)正在悄然發(fā)生改變。其中最顯著的要數制藥工業(yè)、農業(yè)和食品工業(yè)。各種基因工程藥物如激素、疫苗等研制成功，使千百萬患者受益，“生物醫(yī)學工程師”隨之應運而生。在日本，種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的從業(yè)人員中，也出現了“生物工學農夫”等高新技術從業(yè)者；在我國的現代農業(yè)生產基地，對生物技術人才的需求也越來越大。在食品工業(yè)中，轉基因食品的開發(fā)、生產和銷售正在占有越來越大的市場份額。基因工程技術與這些傳統(tǒng)產業(yè)的結合，催生了一種新興產業(yè)的產生——生物技術產業(yè)。生物技術產業(yè)的研發(fā)人員一般都須具有較高的學歷，掌握生命科學和生物工程技術的基本知識和操作技能，具有較強的實踐能力和創(chuàng)新能力。這些新興職業(yè)雖然現在還難以給出準確的名稱，卻已經顯示出它的魅力和前景。像信息技術革命的突飛猛進一樣，新的生物技術產業(yè)群體正等待著聰明的你去開拓。你做好準備了嗎？生物技術產業(yè)的研發(fā)人員§6—2基因工程及其應用【拓展2】如果你是一個生產基因工程產品的農場的經營者，你將如何向客戶解釋你的產品，并讓他們放心地購買你的產品？【拓展3】設計并制作一則關于轉基因作物和轉基因食品安全性的公益廣告，形式不限。自我檢測一、概念檢測1.連線1.基因工程中剪切基因的工具2.人工誘變常用的處理手段3.基因工程中拼接基因的工具4.雜交育種利用5.搬運目的基因的運載工具6.大量表達目的基因常用的手段A.細菌在發(fā)酵罐內發(fā)酵B.限制性內切酶C.輻射D.基因的自由組合原理E.DNA連接酶F.細菌質粒或噬菌體自我檢測一、概念檢測2.判斷

⑴將兩匹奔跑速度快、耐力持久的種馬交配，所生小馬一定能繼承“雙親”的特征，不僅跑得快，而且耐力持久()⑵選擇育種是一種古老的育種方法，它的局限性在于進展緩慢，可選擇的范圍有限()⑶人工誘變是創(chuàng)造動植物新品種和微生物新類型的重要方法，它突出的優(yōu)點是可以提高突變率，加速育種工作的進程()⑷對于基因工程或分子生物學實驗室向外排放轉基因細菌等必須嚴加管制()×√√√自我檢測一、概念檢測3.畫概念圖

畫出基因工程操作的常規(guī)方法流程圖。用限制性