基因工程和转基因生物

1个染色体多个基因成百上千对脱氧核苷酸碱基排列顺序遗传信息1或2个DNA染色体、DNA和基因间关系DNA(基因)RNA蛋白质(性状)翻译转录逆转录复制复制中心法则及其发展表达图解在超市中，能见到用转基因大豆生产的食用油；在药房里，能见到用基因工程制造的胰岛素、干扰素等药品，基因工程产品正在源源不断地走进日常生活。什么是基因工程？基因工程是怎样实施的呢？按预先设计的蓝图，用人工方法将某种生物的基因，接合到另一种生物的基因组DNA中并使其表达，使后者获得新的遗传性状，产生出人类所需要的产物，或创造出新的生物类型_基因工程例：转基因抗虫棉培育过程从具有抗虫性状的细菌DNA分子中获取抗虫基因目的基因：为了得到其表达产物而把它转入到新的生物体中去的基因受体细胞：接受目的基因的细胞分析：这一步至少需要什么必要的工具？化学剪刀_限制性核酸内切酶(限制酶)作用：切割DNA分子获得目的基因特点：能识别双链DNA分子某种特定脱氧核苷酸序列，并切断其中特定部位两个脱氧核苷酸之间的键将抗虫基因与运载体拼接成为重组DNA，将重组DNA导入选育棉花细胞内，使抗虫基因在该棉花细胞中表达分析：这两步至少需要什么必要的工具？限制酶限制酶－CAG－GTCTTAAAATTCTC－GAG－限制酶限制酶大肠杆菌中一种限制酶能识别GAATTC序列AATTCGT－GCA－目的基因－AGG－TCCTTAA动载体ＤＮＡ两个DNA片段“粘连”拼接成新的DNA分子，需要什么条件呢？化学浆糊_DNA连接酶作用：连接目的基因与运载体，能将两个DNA片段“粘连”拼接成新的DNA分子DNA连接酶限制酶限制酶－CAG－GTCTTAAAATTCTC－GAG－限制酶限制酶大肠杆菌中一种限制酶能识别GAATTC序列目的基因与运载体ＤＮＡ通过ＤＮＡ连接酶拼接成重组DNA分子AATTCGT－GCA－目的基因－AGG－TCCTTAA动载体ＤＮＡDNA连接酶什么充当运载体呢？分子运输车作用：与目的基因结合成重组DNA，并导入细胞中的运载体，通常用质粒场所：细菌拟核DNA之外特点：双链闭环DNA分子常带有某些抗生素基因，称标志基因质粒在转基因技术的应用：携带外源基因进入细胞，在细胞中自主复制，或接合到细胞内的DNA上随染色体DNA进行同步复制阅读资料外源基因进入细胞，需要借助质粒，这是由于外源基因可能被细胞内的核酸酶分解基因工程依外源基因表达系统分三类：微生物基因工程＿受体细胞：微生物植物基因工程＿受体细胞：植物动物基因工程＿受体细胞：动物［1］获取目的基因第1种：从某种生物体细胞中分离A、基因定位：确定目的基因在DNA分子上位置B、限制酶切取第2种：化学方法合成提取DNADNA化学合成目的基因2、目的基因与载体的重组A、寻找基因载体——能被受体细胞接受——能自我复制，使目的基因得以同步复制——带有标志基因，以便识别细菌质粒B、用限制酶将质粒切开切开质粒的限制酶应与切取目的基因的酶相同，这样，使切开的质粒和目的基因的首尾两端各带有能互补的碱基单链，通过氢键作用，较易一一对应配合C、目的基因与质粒进行体外重组用连接酶使质粒两端的脱氧核苷酸与目的基因两端的脱氧核苷酸之间形成共价键结合，形成一个环状DNA分子——重组DNA分子DNA连接酶重组质粒3、重组DNA分子导入受体细胞A、选择受体细胞：微生物、植物细胞、动物细胞B、转化：重组DNA分子导入受体细胞显微注射显微注射目的基因4、具目的基因受体细胞的筛选——重组DNA分子导入受体细胞的转化频率一般仅为10-7左右，需要筛选——为了便于筛选，常让载体带有某种抗药性基因作为标志基因细菌质粒限制酶提取DNADNA目的基因DNA连接酶重组质粒质粒导入受体细胞筛选细胞增殖表达产物化学合成基因工程的基本过程概括1、获取：目的基因2、重组：目的基因与运载体3、导入：重组DNA分子导入受体细胞4、筛选：含目的基因的受体细胞基因工程—兴起20世纪70年代—成为生命科学的核心技术—将给农业、工业、医学和环境保护等领域带来实质性变革基因工程主要包括三大分支：［1］微生物基因工程微生物特点：繁殖迅速、结构简单、遗传损伤较容易微生物基因工程特点：技术较成熟、研制周期较短、可通过发酵大量生产例:生产人胰岛素-蛋白质类1977年6月:哈佛大学等将鼠的胰岛素基因转移到大肠杆菌中，表达成功1978年9月:加州大学将合成的胰岛素基因与质粒重组，转移到大肠杆菌生产出人胰岛素。现在1000L细菌培养液可获50g胰岛素，相当于从500kg猪胰脏中的提取量B生产人生长激素-蛋白质类1979年:加州大学等用化学方法和酶促反应合成人生长激素基因，引入大肠杆菌中表达20世纪80年代：投放市场，225kg细菌的发酵液生长激素产量相当于6万人垂体生长激素提取量［2］植物基因工程分离抗虫、抗病、抗除草剂、抗旱、抗盐碱、抗冻、改变花色、提高作物产量或品质的基因转移到农作物或园艺植物，培育具有优良性状的转基因植物［3］动物基因工程通常以动物的受精卵作为受体细胞用显微注射的方法将目的基因导入动物的受精卵中再使受精卵发育成个体而获得转基因动物例：将生长激素基因导入绵羊体内，使转基因绵羊生长速率比一般绵羊提高30%，体型增大50%实验表明：外源生长激素基因的表达可使转基因动物生长得更快例：1982年英国帕尔米特等培育成“巨型小鼠”用重组DNA技术从大鼠中分离得到大鼠生长激素基因连接到运载体上构建重组DNA显微注射导入到小鼠受精卵的雄性原核将170个导入后的受精卵植入代孕小鼠体内结果产出21只小鼠，其中7只带有大鼠生长激素基因♀♂♀♂受精卵负压固定管外源基因(大鼠)代孕母小鼠转基因小鼠显微注射针♀♂小鼠雌性原核雄性原核♀♂♀♂受精卵负压固定管外源基因(大鼠)代孕母鼠转基因小鼠显微注射针小鼠♀♂关注问题1：转基因生物是否会对生态环境造成不利的影响？主要担心转基因植物，可能与野生植物杂交，产生具生存优势的杂交种，改变现有的生态系统结构，影响生物多样性例：某些转基因树种具令昆虫讨厌的气味，会影响食物链对策：对栽培地周围的环境实行严格的控制和监测关注问题2：转基因生物产品是否会对人类的健康造成损害？主要担心转基因食品中可能含致敏物质原理：转基因动植物体内出现新的蛋白质，可能成为某些人的致敏物质对策：严格的致敏性检验+有醒目的标签标明有人认为转基因技术可能使餐桌出现奇怪食品有人认为转基因技术可能生产出秀珍宠物有人认为转基因技术可能生产出怪物诺贝尔医学或生理学奖得主克里蒂安·德迪韦：生物学家做事时很小心。社会要求的是一种零风险水平，而技术进步却要求大胆行事，这两者是不相容的。我们应当保护生物多样性，但不应当由此将自然神圣化再见