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第2节基因工程及其应用第6章从杂交育种到基因工程•豆科植物的根瘤能够固定空气中的氮资料一：目前，全球的氮肥生产耗费世界总电力的3%-4%，且农作物只能吸收氮肥的1/10,造成了大面积土壤和水质的污染。资料分析引入•蜘蛛能够吐出蛛丝资料二：蛛丝是自然界最奇特的物质之一，它具有极强的韧度，其韧度是同样直径钢材的好几倍。但与家蚕不同，蜘蛛不能家养，因为它们会互相吞食，所以不可能建立人工饲养蜘蛛的农场。30多年来，科学家们一直试图找到利用其他生物体来制造蛛丝的办法。资料三以往，治疗糖尿病的胰岛素是从动物胰腺中提取的，从100千克猪、牛等动物的胰腺只能提取3－4克胰岛素，治疗一个患者需宰杀40－50头牛，这种药物的造价就可想而知了。微生物可以有分泌产物，且微生物繁殖速率快设想一能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮？能否让细菌“吐出”蛛丝？设想二能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等珍贵的药物？设想三经过多年的努力，科学家于20世纪70年代创立了可以定向改造生物的新技术——基因工程。知识点一、基因工程概念基因工程：又叫基因拼接技术或DNA重组技术。就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰和改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向的改变生物的遗传性状。？基因工程是在分子水平的设计和施工，需要有专门的工具，生物体内有哪些专门的工具呢？知识点二、基因工程操作的工具1.基因的剪刀——限制性核酸内切酶（限制酶）。2.基因的针线——DNA连接酶。3.基因的运输工具——运载体。一、限制性核酸内切酶（限制酶）1.分布：主要在微生物中。2.特点：专一性和特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。3.结果：产生黏性未端（碱基互补配对）。4.举例：大肠杆菌的一种限制酶（EcoRⅠ）能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将DNA分子切断。目前已发现的限制酶有200多种。2、基因工程的工具(1)基因的剪刀限制性内切酶GAATTCGCTTAA（黏性末端）（黏性末端）DNA连接酶•连接酶的作用：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。？基因进行了切割以后就有了切口，怎样才能将有切口的基因与其他基因缝合在一起呢？(2)基因的针线DNA连接酶GAATTCGCTTAA(3)基因的运输工具运载体②作用：③运载体具备的条件：①常用的运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒注：限制酶与连接酶作用的位点都是磷酸二酯键大肠杆菌DNA质粒（环状DNA分子）控制质粒DNA转移的基因抗生素抗性基因利用质粒将外源基因运载入受体细胞中知识点三、基因操作的基本步骤？如何让大肠杆菌生产人胰岛素？①从细胞中分离出DNA①②③④⑤⑥②限制酶截取DNA片断③分离大肠杆菌中的质粒④DNA重组⑤用重组质粒导入大肠杆菌⑥培养大肠杆菌克隆大量基因目的基因的检测和表达（3）（1）为什么要检测？能够摄入重组DNA分子的受体细胞很少。（2）怎样检测？受体细胞是否有运载体所特有标记基因所控制的特有性状（3）目的基因表达了吗？通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。二、基因工程的成果与发展前景（一）基因工程于医药卫生1、生产基因工程药品（1）传统的某些药品（如动物激素）生产：从动物组织中提取，生产量小，价格昂贵。（2）基因工程方法生产药品的方法：控制某种物质合成基因转基因“工程菌”基因工程药品基因表达产物基因工程发酵分离提取（3）基因工程生产的药品：胰岛素、干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、人造血液代用品、各类疫苗等2、用于基因诊断与基因治疗②实例：苯丙氨酸羟化酶基因探针检测苯丙酮尿症等（1）基因诊断①概念：是用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上遗传信息，达到检测疾病的目的。（2）基因治疗：把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。（二）基因工程与农牧业、食品工业1、基因工程与农业（1）通过基因工程技术获得高产、稳产和具有优良品质的农作物。（2）用基因工程的方法培育出具有各种抗逆性的作用新品种。2、基因工程与畜牧养殖业科学家已将某些特定基因与病毒DNA构成重组DNA，然后通过感染或显微注射技术将重组DNA转移到动物受精卵中，从而培育出可以获得人们所需要的各种优良品质的品种。我国培育的抗青枯病马铃薯在大棚中繁殖显微注射技术超级鼠3、基因工程与食品工业为人类开辟新的食品来源，如利用细菌生产人类所需要的卵清蛋白等（三）基因工程与环境保护1、基因工程方法可以用环境监测如用DNA探针检测水中病毒的含量。2、基因工程可以用于被污染环境的净化。如培养出分解石油多种成分的“超级细菌”，培养出能分解环境中有害物质的细菌等。·练一练·1.下列有关基因工程技术的叙述正确的是（）A.重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体。B.所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列C.选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖速度快。D.只要目的基因进入受体细胞就能实现表达。C2.基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操作的步骤中，不进行碱基互补配对的是（）A.人工合成目的基因。B.目的基因与运载体结合。C.将目的基因导入受体细胞。D.目的基因的检测和表达。C3.能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是（）A.单倍体育种B.基因工程育种C.杂交育种D.多倍体育种B2010、9、10制作