人教版高一生必修二 6.2 基因工程及其应用 (共67张PPT).ppt
67页
基因工程及基因工程及其应用其应用第第2 2节节 转入人胰岛素基因的大肠杆菌转入人胰岛素基因的大肠杆菌 水母 转转入入荧荧光光素素酶酶蛋蛋白白基基因因的的发发荧荧光光烟烟草草 导入人基因具特殊用途的猪和小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠 抗抗虫害的玉米虫害的玉米 转转基因超级鼠基因超级鼠 转基因西红柿转基因西红柿紫色（花青素）紫色（花青素）转转基因鲑鱼基因鲑鱼 甲生物甲生物乙生物乙生物取出优取出优秀基因秀基因““剪切剪切””““拼接拼接”” 新类型新类型表达 表达 新的生物产品 新的生物产品 转转基基因因技技术术 基因工程：基因工程： 又叫做又叫做基因拼接技术基因拼接技术或或DNADNA重组技术重组技术 通俗的说，就是按照人们的意愿，把通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物一种生物的某种的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物另一种生物的细胞里，的细胞里，定向定向地改造生物的性状地改造生物的性状原原 理：理：操作水平：操作水平：操作环境：操作环境：结结 果：果：基因基因重组重组DNADNA分子水平分子水平生物体外生物体外定向定向地改造生物的性状，地改造生物的性状，获得人类所需要的品种。
获得人类所需要的品种 目的基因目的基因供体细胞供体细胞受体细胞受体细胞 二、 基因操作的工具二、 基因操作的工具 例如：大肠杆菌例如：大肠杆菌( (E.coliE.coli) )的一种限的一种限制性内切酶制性内切酶( (EcoRIEcoRI) )能识别能识别GAATTCGAATTC序列序列，，并在并在G G和和A A之间切开之间切开一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割并在特定的切点上切割DNADNA分子１、基因的剪刀１、基因的剪刀————限制性内切酶（限制酶）限制性内切酶（限制酶）专一性专一性 重播重播 限制限制酶酶 •什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？ 被限制酶切开的被限制酶切开的DNADNA两条两条单链的切口单链的切口，带，带有几个有几个伸出的核苷酸伸出的核苷酸，他们之间正好，他们之间正好互补配对互补配对，，这样的切口叫这样的切口叫黏性末端黏性末端被同一种限制性内切酶切断的几个被同一种限制性内切酶切断的几个DNADNA是否具有是否具有相同的黏性末端？相同的黏性末端？ G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G用同种限制酶切割 G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G用同种限制酶切割 2 2、基因的针线、基因的针线————DNADNA连接酶连接酶 DNADNA连接酶可连接酶可将将把（能把（能互补配对的两个）互补配对的两个）黏性末端之间的黏性末端之间的缝隙缝隙““缝合缝合””起来，这样一个起来，这样一个重组的重组的DNADNA分子才能形成。
分子才能形成二、 基因操作的工具二、 基因操作的工具 目的基因目的基因供体细胞供体细胞受体细胞受体细胞 要让一个从甲生物细胞内取出来的基因要让一个从甲生物细胞内取出来的基因( (如如抗虫基因抗虫基因),),送入送入受体细胞受体细胞( (如棉细胞如棉细胞),),还需要还需要有运输工具有运输工具, ,这就是这就是运载体运载体3 3、基因的运输工具、基因的运输工具————运载体运载体二、 基因操作的工具二、 基因操作的工具 作为运载体必须具备哪些条件？作为运载体必须具备哪些条件？1.1.能够能够复制并稳定地保存复制并稳定地保存2.2.具具限制酶切点限制酶切点，以便与外源基因连接以便与外源基因连接3.3.具有某些具有某些标记基因标记基因，便于进行，便于进行筛选筛选 如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反如抗菌素的抗性基因、产物具有颜色反应的基因等应的基因等 常用的运载体：常用的运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒；质粒、噬菌体和动植物病毒；最常用的质粒是最常用的质粒是大肠杆菌的质粒大肠杆菌的质粒 质粒•细菌细胞细菌细胞内一种内一种自我复制自我复制的的环状环状双链双链DNA分子，能稳定地独立存在于染色体外，并分子，能稳定地独立存在于染色体外，并传递到子代。
传递到子代•现在常用的质粒大多数是经过改造或人工现在常用的质粒大多数是经过改造或人工构建的，常含构建的，常含抗生素抗性基因抗生素抗性基因，是重组，是重组DNA技术中重要的工具技术中重要的工具 质粒的特点质粒的特点1 1、、细细胞胞染染色色体体（（或或拟拟核核DNADNA分分子子））外外能能自自主主复制复制的小型环状的小型环状DNADNA分子；分子；2 2、质粒的存在、质粒的存在对细胞无影响对细胞无影响；；3 3、质粒的、质粒的复制只能在宿主细胞内完成复制只能在宿主细胞内完成 •大肠杆菌的质粒：大肠杆菌的质粒： 最常用的质粒是大肠最常用的质粒是大肠杆菌的质粒，其中常杆菌的质粒，其中常含有含有抗药基因（又称抗药基因（又称标记基因）标记基因），如四环，如四环素抗性基因，携带这素抗性基因，携带这个基因的细菌对四环个基因的细菌对四环素具有抗药性素具有抗药性标记基因）（标记基因） 三、基因操作的基本步骤：三、基因操作的基本步骤：1 1、提取目的基因、提取目的基因2 2、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合3 3、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞4 4、目的基因的表达和检测、目的基因的表达和检测目的基因目的基因供体细胞供体细胞受体细胞受体细胞 1 1、获取目的基因、获取目的基因 是取得人们所需要的特定基因，也是取得人们所需要的特定基因，也就是目的基因如就是目的基因如抗虫基因抗虫基因，，抗病基因抗病基因、种、种子的子的贮存蛋白基因贮存蛋白基因，以及人的，以及人的胰岛素基因胰岛素基因、、干扰素基因干扰素基因等都是目的基因。
等都是目的基因三、基因操作的基本步骤：三、基因操作的基本步骤： 2 2、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合 用与提取目的基 用与提取目的基因相同的限制酶切割因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切质粒使之出现一个切口，将目的基因插入口，将目的基因插入切口处，让目的基因切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对的黏性末端互补配对后，在连接酶的作用后，在连接酶的作用下连接形成重组下连接形成重组DNADNA分子细菌细菌供体细胞供体细胞取出质粒取出质粒取出取出DNADNA用限制酶切断用限制酶切断DNADNA用连接酶连用连接酶连接目的基因接目的基因 3 3、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞将重组将重组DNADNA导入受体细胞导入受体细胞扩增扩增常用的受体细胞：常用的受体细胞：菌类和动植物细胞菌类和动植物细胞 4 4、目的基因的表达和检测、目的基因的表达和检测 大量的受体细胞接受不多的目的基因处理的 大量的受体细胞接受不多的目的基因处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来它从中检测出来。
4 4、目的基因的表达和检测、目的基因的表达和检测无表达产物无表达产物无表达产物无表达产物有表达产物有表达产物无表达产物无表达产物 三、基因操作的基本步骤：三、基因操作的基本步骤：1 1、提取目的基因、提取目的基因2 2、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合3 3、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞4 4、目的基因的表达和检测、目的基因的表达和检测目的基因目的基因供体细胞供体细胞受体细胞受体细胞 判断•转基因成功的标志是标记基因得到表达 １、基因工程与１、基因工程与作物育种作物育种四、基因工程的应用四、基因工程的应用 生长快、肉质好的转基因生长快、肉质好的转基因鱼鱼( (中国中国) )乳汁中含有人生长激素的乳汁中含有人生长激素的转基因牛转基因牛( (阿根廷阿根廷) ) 转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基转鱼抗寒基因的番茄因的番茄 2 2、基因工程与、基因工程与药物研制药物研制我国生产的部分基因我国生产的部分基因工程疫苗和药物工程疫苗和药物⑴ ⑴ 基因工程药品的生产基因工程药品的生产 胰岛素从猪、牛等动物胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，的胰腺中提取，100Kg100Kg胰腺胰腺只能提取只能提取4-5g4-5g的胰岛素，其的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而产量之低和价格之高可想而知。
知转基因大肠杆菌转基因大肠杆菌每每2000L2000L培培养液就能产生养液就能产生100g100g胰岛素！胰岛素！使其价格降低了使其价格降低了30%-50%!30%-50%! 从人血中提取干扰素，从人血中提取干扰素，300L300L血才提取血才提取1mg1mg！！转基因大肠杆菌，转基因大肠杆菌，每每1Kg1Kg的培养液可提取的培养液可提取20—4mg20—4mg干扰素干扰素人造血液及其生产人造血液及其生产 ⑵ ⑵ 基因诊断基因诊断与与基因治疗基因治疗 运用基因工程设计制造的 运用基因工程设计制造的““DNADNA探针探针””检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷，不但检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷，不但准确而且迅速准确而且迅速 通过基因工程给患有遗传病的人体内导 通过基因工程给患有遗传病的人体内导入正常基因可入正常基因可““一次性一次性””解除病人的疾苦解除病人的疾苦 3 3、基因工程与、基因工程与环境保护环境保护⑴⑴ 环境监测环境监测：： 基因工程做成的 基因工程做成的DNADNA探针探针能够十分灵敏地能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染检测环境中的病毒、细菌等污染1t1t水中只有水中只有1010个病毒也能被个病毒也能被DNADNA探针检测出来探针检测出来 利用基因工程培育的利用基因工程培育的““指示生物指示生物””能十分灵能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染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而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。
⑵⑵ 环境污染治理环境污染治理：： 基因工程做成的基因工程做成的““超级细菌超级细菌””能吞食和分能吞食和分解多种污染环境的物质解多种污染环境的物质 4 4、转基因生物和转基因食品的安全性、转基因生物和转基因食品的安全性转基因生物：转基因生物： 阅读课本Ｐ阅读课本Ｐ１０５１０５讨论：转基因食品安全吗？讨论：转基因食品安全吗？ 怪物怪物 1 怪物怪物 2 怪物怪物 3 怪物怪物 4 当人类拥有了只有大自然才拥有的改造生物、创造当人类拥有了只有大自然才拥有的改造生物、创造当人类拥有了只有大自然才拥有的改造生物、创造当人类拥有了只有大自然才拥有的改造生物、创造生物的能力时，我们是否感到很坦然呢？生物的能力时，我们是否感到很坦然呢？生物的能力时，我们是否感到很坦然呢？生物的能力时，我们是否感到很坦然呢？ 绿色和平组织绿色和平组织将转基因食品将转基因食品妖魔化妖魔化 对转基因食品安全性的争论对转基因食品安全性的争论支持派支持派（（美国、阿根廷、巴西）美国、阿根廷、巴西）迄今为止并没有发现转基因食品危害人体健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康和环境的确切证据。
反对派反对派（欧盟和日本）（欧盟和日本）与转基因食品无关的若干次食品恐慌与转基因食品无关的若干次食品恐慌中间派：中间派：发展中国家发展中国家 •一英国科学家声称，一英国科学家声称，转基因马铃薯会转基因马铃薯会减弱老鼠免疫系统功能减弱老鼠免疫系统功能. .•美国康乃尔大学也发现，美国康乃尔大学也发现，转基因玉米转基因玉米会危害蝴蝶幼虫及其相关生态环境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环保团体认为这种违反自然的转基因作物及产品，及产品，未经长期安全测试未经长期安全测试，长期食用可，长期食用可能对人类及生态环境造成负面影响，尤其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，因而抵制美国基因作物更加排斥，因而抵制美国GMOGMO产产品的进口品的进口 我国的实际情况（谨慎派）我国的实际情况（谨慎派）•一方面，国家一方面，国家鼓励鼓励科研机构进行转基科研机构进行转基因技术的因技术的研究研究•另一方面，而对转基因食品投放市场另一方面，而对转基因食品投放市场则需要经过非常则需要经过非常严格严格的的审查审查 转基因技术的转基因技术的环境环境安全性安全性（（1）产生）产生超级杂草超级杂草的可能；的可能；（（2）种植抗虫转基因作物后可）种植抗虫转基因作物后可能使害虫产生免疫并遗传、能使害虫产生免疫并遗传、从而产生更加难以消灭的从而产生更加难以消灭的“超级害虫超级害虫”；； （（3）转基因向）转基因向非目标生物漂移非目标生物漂移的可能性；的可能性；（（4）其他生物吃了转基因食物是否会产生）其他生物吃了转基因食物是否会产生畸畸变或灭绝变或灭绝；；（（5）转基因生物是否会破坏）转基因生物是否会破坏生物的多样性生物的多样性等；等；（（6））抗病毒基因抗病毒基因问题。
