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基因工程两则新闻材料2、《参考消息》“开眼界”栏目中刊登一则新闻：美国科学家已将人的血红蛋白基因导入猪的体内，并成功的进行了表达。1、近期（2004年9月）中央电视台《焦点访谈》播出了一期节目，反映目前我国血库中血液短缺，很多病人排队等候输血，有的因为不能及时输血而造成病情恶化，甚至死亡。节目呼吁人们要关爱生命，义务献血……。：人的血红蛋白基因怎样才能导入猪的体内呢？这就需要借助一门新兴的技术——基因工程。一、基因工程的概念获得人类所需的基因产物结果剪切、拼接、导入、表达基本过程DNA分子水平操作水平基因操作对象生物体外操作环境基因拼接技术、DNA重组技术等别名二、基因操作的工具问题1:基因操作是在DNA分子水平上进行的,用普通的操作工具能够操作吗?那么需要用什么工具呢?1、基因工程的“”GAATTCCTTAAGCTTAAGAATTCG粘性末端限制性内切酶酶!观察与思考TGCAACGTACGTGCAT不同的“剪刀”所识别的核苷酸序列、切点以及形成的黏性未端都不同观察与思考不同的限制性内切酶识别的核苷酸序列、切点以及形成的粘性未端都是否相同？DNA目的基因GCATTGCAACGTCGTAGCATTGCA问题2:如何把目的基因从DNA分子上切下来呢?观察与思考1、基因工程的“”限制性内切酶微生物（已发现的有200种）一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定切点切割（3）分布：（1）特点：（2）结果：产生粘性末端或平末端2、基因工程的“”CTTAAGAATTCGDNA连接酶AATTCG问题3：如果把两种来源不同的DNA用同一种酶切割，会怎样呢？观察与思考指“DNA连接酶”“”（1）连接的部位：连接“梯子”断口的“扶手”——磷酸酯键；而非“梯子”中间的“踏板”——氢键2、基因工程的“”（2）结果：两个相同的粘性末端或平末端连接问题4：如何将目的基因导入受体细胞呢？目的基因运载体问题与探索1、作为运载体必须具备什么条件？2、为什么质粒常作为运载体？3、基因工程的“”目的基因（3）作用：（1）具备条件：（2）种类：将外源基因导入受体细胞质粒、噬菌体和动植物病毒a、能够在宿主细胞中复制并稳定地保存b、具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接c、具有标记基因，便于筛选运载体目的基因观察与思考为什么质粒常作为运载体？质粒是细菌等微生物中能够自主复制的小型环状DNA分子，其上面常含有标记基因能够“友好”地“借居”在宿主细胞中，它的存在与否对宿主细胞的生存没有决定性的作用。二、基因操作的工具1、基因工程的“”2、基因工程的“”3、基因工程的“”目的基因基因操作的基本步骤示意图三、基因操作的基本步骤提取目的基因目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞目的基因的检测和表达目的基因的提取1、基因文库中获取【鸟枪法（散弹射击法）】2、人工合成基因的方法三、基因操作的基本步骤......鸟枪法（散弹射击法）三、基因操作的基本步骤优点：缺点：操作简便工作量大，具有一定的盲目性三、基因操作的基本步骤人工合成法DNA合成仪逆转录法根据已知的氨基酸序列合成DNAmRNADNA逆转录蛋白质mRNADNA推测推测人工合成法三、基因操作的基本步骤优点：缺点：专一性强，还可以合成自然界中不存在的基因，因此有着广泛的应用前景。操作过程麻烦，技术条件要求较高GAATTCCTTAAGCTTAAGAATTCG观察与思考3、目的基因与运载体结合ACGTGCAT抗菌素抗性基因ACGTGCAT目的基因ACGTGCAT标记基因观察与思考1、切割质粒与获得目的基因切割DNA分子是否一定要用同一种限制性内切酶？为什么？答：是。要保证有相同的黏性未端或平末端。2、该过程除使用限制性内切酶外，还使用什么酶？答：DNA连接酶。三、基因操作的基本步骤1、为什么常用细菌等微生物作为受体细胞？2、当用细菌作为受体细胞时，在导入重组DNA之前对其应作何处理？3、重组DNA分子进入受体细胞后，是否意味着转基因的成功？答：细菌等微生物的繁殖速度非常快，在短时间内就能获得大量目的基因和基因产物。答：用氯化钙溶液处理细菌，以增大细菌细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒进入受体细胞。答：不是，重组DNA分子进入受体细胞后受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达过程。小结基因工程的基本内容基因操作的基本步骤基因操作的工具限制性内切酶DNA连接酶运载体目的基因与运载体结合目的基因的检测和表达将目的基因导入受体细胞目的基因的提取巩固练习选择题：1、有关于基因的叙述正确的是()A限制性内切酶只在获得目的基因时才使用B重组质粒的形成在细胞内完成C质粒都可作为运载体D蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料D巩固练习填空题：1、中国科学陈炬把人的搞病毒干扰素（一种蛋白质）基因植入烟草的细胞中并“嫁接”到基DNA分子上，使烟草获得了抗病毒的能力。试分析回答：（1）、人的基因这所以能“嫁接”到植物的DNA分子上去，是因为：_________________________。（2）、烟草有了抗病毒的能力，这表明烟草体内产生了___________。这个事实说明，人和植物共同用一套__________，蛋白质的合成方式______。（3）、这个事实也可证明，现代地球上的生物是由工人的原始祖先经过漫长的地质年代逐渐进化而来的，它们之间有着或近或远的________关系。人与植物的DNA分子结构相同抗病毒干扰素遗传密码相同亲缘二、填空题番茄在运输和储存过程中，由于过早成熟而易腐烂。应用基因工程技术，通过抑制某种促进果实成熟激素的合成能力，可使番茄储藏时间延长，培育成耐贮藏的番茄新品种。这种转基因番茄已于1993年在美国上市。请回答：（1）促进果实成熟的重要激素是_____（2）在培育转基因番茄的基因操作中。所用的基因“剪刀”是_____________基因“针线”是__________，基因“运输工具”是________。（3）与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的主要优点是：________，__________和___________________。乙烯限制性内切酶DNA连接酶运载体目的性强育种周期短克服了远缘杂交的障碍基因工程的应用一、基因工程与遗传育种1、传统的遗传育种方法有哪些？杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种优点：缺点：时间长、远缘亲本难以杂交（优良性状的重组只能限制于同种生物之间）2、基因工程技术如何解决不同生物之间优良性状的重组？3、到目前为止，基因工程技术解决了哪些不同生物之间优良性状的重组？转基因植物：1）高产、优质的农作物；2）抗逆性品种抗盐碱、抗寒、抗干旱3）提高农作物的营养价值。提高动物生长速度生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国)转基因动物：乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)转基因的动物生产药物导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠改善畜产品的品质导入人基因具特殊用途的猪和小鼠转基因的动物作器官移植的供体二、基因工程与疾病治疗1、基因工程生产药物2、基因治疗我国生产的基因工程药品乙肝疫苗白细胞介素-2干扰素人生长激素等1、乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。2、从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性。3、从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可无限繁殖。•为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？2、基因治疗（1）概念：向目标细胞引入正常功能的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，达到治疗的目的。（2）实例：1990年，美国重度免疫缺陷症的临床基因治疗（5）实例：①病毒的检测：肝炎病毒、肠道病毒、单纯孢疹病毒等；②遗传性疾病的检测：镰刀型细胞贫血症、苯丙酮尿症等；A、制作基因探针；（4）基因诊断的过程B、将待测基因加热成单链；C、两者混合杂交。三、基因工程与生态环境保护1、环境监测：基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来蛋白质工程什么是蛋白质工程以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质。蛋白质工程流程图1.从预期的蛋白质功能出发2.设计预期的蛋白质结构3.推测应用的氨基酸序列4.找到相应的脱氧核苷酸序列比较：基因工程和蛋白质工程基因工程蛋白质工程相同点都要改造基因，都属于分子水平产生新的基因型，无新基因基因（型）产生的蛋白质原有的新的联系蛋白质工程以基因工程为基础，是基因工程的应用和延伸