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第2節(jié) 基因工程及其應(yīng)用,,能發(fā)熒光的熱帶斑馬魚,普通熱帶斑馬魚是不發(fā)熒光的,轉(zhuǎn)基因鮭魚,同時具有高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和抗逆性等優(yōu)良品質(zhì)的農(nóng)作物新品種.,抗蟲害的玉米,你知道為什么能把人的基因“嫁接”到細(xì)菌上嗎？你能推測出，這種基因的“嫁接”是怎么實現(xiàn)的嗎？你能舉出一些類似的、與你的生活關(guān)系很密切的例子嗎？,問題探討,“嫁接”了人胰島素基因的工程菌,一、基因工程的概念： 又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗的說，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(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。,基因重組,生物體外,基因/DNA,分子水平,剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá),人類需要的基因產(chǎn)物,1、 基因的“剪刀”——限制性核酸內(nèi)切酶 專一性： 識別特定核苷酸 序列，在特定的切點切DNA， 具特異性。并裂解磷酸二酯 鍵，產(chǎn)生兩個黏性末端。,二、基因操作的工具,,,,,,,黏性末端,例：大腸桿菌的一種限制酶能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。,,被同一種限制酶切斷的幾個DNA是否具有相同的黏性末端？,思考:,2、基因的“針線” ——DNA連接酶 連接酶的作用： 將互補(bǔ)配對的兩個黏性末端連接起來，使之成為一個完整的DNA分子。 連接的部位： 生成磷酸二酯鍵 DNA連接酶的作用過程：,,,連接酶的作用是：將互補(bǔ)配對的兩個黏性末端連接起來，使之成為一個完整的DNA分子。,,,,基因的針線：DNA連接酶,,3、基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體,常用的運(yùn)載體：質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒等,標(biāo)記基因，便于進(jìn)行檢測。,質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌和酵母菌等生物中,是細(xì)胞染色體外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子.,,作為運(yùn)載體必須具備哪些條件？,1）能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定地保存。 2）具多個限制酶切點，以便與外源基因連接。 3）具有某些標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。 如抗菌素的抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應(yīng)的基因等。,1、細(xì)胞染色體（或擬核DNA分子）外能自主復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子； 2、質(zhì)粒的存在對宿主細(xì)胞無影響； 3、質(zhì)粒的復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)完成。,質(zhì)?？勺鳛橛泻翁攸c？,從細(xì)胞中分離出DNA,從大腸桿菌中提取質(zhì)粒,,提取目的基因,目的基因與運(yùn)載體結(jié)合,,DNA連 接酶,目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,,目的基因的表達(dá)與檢測,三、基因工程操作的基本步驟,,⒈要使目的基因與對應(yīng)的運(yùn)載體重組，所需的兩種酶是( ) ①限制酶 ②連接酶 ③解旋酶 ④還原酶 Ａ．①② Ｂ．③④ Ｃ．①④ Ｄ．②③ 2.基因工程的正確操作步驟是（ ） ①使目的基因與運(yùn)載體結(jié)合 ②將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 ③檢測目的基因的表達(dá)是否符合特定性狀要求 ④提取目的基因 Ａ． ③②④① Ｂ． ②④①③ Ｃ． ④①②③ Ｄ． ③④①②,積極思維:,四、 基因工程的應(yīng)用,1、基因工程與作物育種,蘇云金桿菌,轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒,轉(zhuǎn)基因耐貯藏番茄（左）和普通番茄（右）,不會引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆,生長快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國),乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷),中國農(nóng)業(yè)大學(xué)獲得的轉(zhuǎn)基因克隆奶牛,導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠,2、基因工程與藥物研制,我國生產(chǎn)的部分基因 工程疫苗和藥物,許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來源限制產(chǎn)量有限，其價格往往十分昂貴。,微生物生長迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成相應(yīng)藥物成分的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞內(nèi)，讓它們產(chǎn)生相應(yīng)的藥物，不但能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。,胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價格之高可想而知。,將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價格降低了30%-50%!,干擾素治療病毒感染簡直是“萬能靈藥”！過去從人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍貴”程度自不用多說。,乙肝疫苗,我國生產(chǎn)的部分基因工程藥物和疫苗,我國生產(chǎn)的部分胰島素產(chǎn)品,轉(zhuǎn)基因食品已經(jīng)走進(jìn)我國百姓的生活。 國內(nèi)尚沒有轉(zhuǎn)基因作物的大規(guī)模生產(chǎn) 近幾年我國大量從美國、阿根廷等國進(jìn)口大豆，其中大部分是轉(zhuǎn)基因大豆。 我國有一半以上的大豆色拉油含有轉(zhuǎn)基因成分。,3、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性,現(xiàn)在國內(nèi)都有哪些轉(zhuǎn)基因食品？,第一批列入目錄的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物是： 大豆：大豆種子、大豆、大豆粉、大豆油、豆粕 玉米：玉米種子、玉米、玉米油、玉米粉 油菜：油菜種子、油菜籽、油菜籽油、油菜籽粕 棉花種子 番茄：番茄種子、鮮番茄、番茄醬,現(xiàn)在市場上常見的小西紅柿算是轉(zhuǎn)基因食品么？,小西紅柿其實并不屬于轉(zhuǎn)基因食品，它是通過常規(guī)育種方法培育的。,轉(zhuǎn)基因植物的安全性爭論,支持派認(rèn)為：如果轉(zhuǎn)基因農(nóng)業(yè)生物技術(shù)得不到社會支持，這一研究將被扼殺，并且強(qiáng)調(diào)，迄今為止并沒有發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因食品危害人體健康和環(huán)境的確切證據(jù)。,美國人食用轉(zhuǎn)基因食品已多年，超級市場上有4000多種商品是含有轉(zhuǎn)基因植物成分的，還沒有事例證明人吃了以后會得病，甚至?xí)鹚劳觥? 加拿大、澳大利亞也是轉(zhuǎn)基因食品的生產(chǎn)大國，均有幾千萬人在吃，到現(xiàn)在為止也沒有—個案例說明它有問題 。,反對派的觀點,一英國科學(xué)家聲稱，轉(zhuǎn)基因馬鈴薯會減弱老鼠免疫系統(tǒng)功能； 美國康乃爾大學(xué)也發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因玉米會危害蝴蝶幼蟲及其相關(guān)生態(tài)環(huán)境。 環(huán)保團(tuán)體認(rèn)為這種違反自然的轉(zhuǎn)基因作物及產(chǎn)品，未經(jīng)長期安全測試，長期食用可能對人類及生態(tài)環(huán)境造成負(fù)面影響。 尤其是注重環(huán)境和生態(tài)保護(hù)的歐盟國家，對轉(zhuǎn)基因作物更加排斥，因而抵制美國GMO產(chǎn)品的進(jìn)口。,“轉(zhuǎn)基因食品，要不要貼標(biāo)簽?”,若轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品與目前市售的產(chǎn)品具有實質(zhì)等同性，則不需再加特殊的標(biāo)簽； 若轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品中含有對一部分人群有過敏性反應(yīng)的蛋白，則需加標(biāo)簽，以使購買者作出選擇。,我 國,2001年6月6日，國務(wù)院公布的《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理條例》規(guī)定，不得銷售未標(biāo)識的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物，其標(biāo)識應(yīng)注明產(chǎn)品中含有轉(zhuǎn)基因成分的主要原料名稱；有特殊銷售范圍的還應(yīng)注明并在指定范圍內(nèi)銷售。,1、通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),你認(rèn)識什么叫基因工程了嗎? 2、基因工程的原理你了解了么?,課堂小結(jié)：,基因重組,