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基因工程及其应用第6章第2节你知道为什么能把人的基因“嫁接”到细菌上吗？你能推测出，这种基因的“嫁接”是怎么实现的吗？你能举出一些类似的、与你的生活关系很密切的例子吗？“嫁接”了人胰岛素基因的工程菌导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠超级动物特殊动物图为2001年12月底出生的5只可爱的转基因克隆小猪。据培育者英国PPL医疗公司称，这些转基因小猪将为研究和“生产”适用于人体移植手术使用的动物器官提供巨大的帮助。首只转基因猴诞生，人类未来忧喜参半用口径为1μm的DNA注射器，将大量的目的基因片段注入到受精卵的核内，然后把经过注射的受精卵移植到另一只雌性动物的子宫内，使受精卵发育为转基因动物。•什么叫显微注射技术？基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的性状。原理：基因重组操作水平：DNA分子水平操作环境：生物体外结果：定向地改造生物的性状，获得人类所需要的品种。目的基因供体细胞受体细胞一、基因工程的概念：又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。原理操作环境操作对象操作水平基本过程结果基因重组生物体外基因/DNA分子水平剪切→拼接→导入→表达人类需要的基因产物甲生物乙生物取出优秀基因“剪切”“拼接”新类型表达新的生物产品基因敲除技术转基因技术生物新类型敲除不利基因新的生物产品转基因西红柿转基因驱蚊草转入荧光素酶蛋白基因的发荧光烟草转基因超级小鼠•1、基因的剪刀—限制性内切酶（简称限制酶）二、基因操作的工具限制酶是在生物体(主要是微生物)内的一种酶，能将外来的DNA切断，由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性内切酶。特点：特异性。即一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子。•基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）大肠杆菌(E.coli)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。限制酶•基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）限制酶重播DNA被限制酶切断后有两个反向互补的“黏性末端”。被同一种限制切断的几个DNA具有相同的黏性末端，能够通过互补进行配对。•什么叫黏性末端？被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。•2、基因的针线——DNA连接酶二、基因操作的工具DNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合”起来，即把梯子两边扶手的断口连接起来，这样一个重组的DNA分子就形成了。磷酸二酯键２、基因的针线──DNA连接酶连接酶的作用是：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。２、基因的针线──DNA连接酶连接酶的作用是：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。重播3、基因的运载体——质粒或病毒作用：将外源基因送入受体细胞。条件：1）能在宿主细胞内复制并稳定地保存。2)具有多个限制酶切点。3)具有某些标记基因。种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。运载体3、基因的运输工具——运载体常用的运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒标记基因，便于进行检测。•四个基本步骤：三、基因操作的基本步骤1）提取目的基因2）目的基因与运载体结合3）将目的基因导入受体细胞4）目的基因的检测和表达三、基因操作的基本步骤目的基因是人们所需要转移或改造的基因。如苏云金芽孢杆菌的抗虫基因，还有植物的抗病（抗病毒、抗细菌）基因，以及人的胰岛素基因、干扰素基因等。•第一步：提取目的基因方法：1、直接分离法2、人工合成法第二步、目的基因与运载体结合用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口上的黏性末端互补配对后，在连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。第三步：将目的基因导入受体细胞导入扩增常用的受体细胞：菌类和动植物细胞第四步、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。将每个受体细胞单独培养形成菌落，检测菌落中是否有目的基因的表达产物。淘汰无表达产物的菌落，保留有表达产物的进一步培养、研究。无表达产物无表达产物有表达产物无表达产物从细胞中分离出DNA从大肠杆菌中提取质粒限制酶提取目的基因限制酶目的基因与运载体结合DNA连接酶目的基因导入受体细胞目的基因的表达与检测基因工程操作的基本步骤一、基因工程与作物育种生长快、肉质好的转基因鱼(中国)乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)转基因鲑鱼抗虫害的玉米抗虫害的玉米抗虫棉转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基因的番茄2、基因工程与药物研制我国生产的部分基因工程疫苗和药物许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！使其价格降低了30%-50%!产品名称菌株或细胞应用人胰岛素大肠杆菌人生长激素大肠杆菌表皮生长因子大肠杆菌白细胞介素-2大肠杆菌a—干扰素酵母菌乙型肝炎疫苗酵母菌溶血栓剂哺乳动物细胞治疗糖尿病治疗生长缺陷症治疗烫伤、胃溃疡治疗某些癌症治疗癌症或病毒感染预防病毒性肝炎治疗心血管病（心脏病）3、环境保护基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵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。转基因食品安全吗?!转基因生物和转基因食品的安全性•你认为应该如何对待转基因生物和转基因食品的安全性问题？目前，大多数专家认为，已经投入商品化生产的转基因番茄、玉米等农产品都是安全的。迄今为止尚无食用转基因生物产品引起任何严重问题的科学报道。转基因抗虫棉、耐贮藏番茄、抗病毒甜椒及基因工程疫苗等已获得生产应用安全证书。几种常见育种方法的比较育种方法杂交育种单倍体育种多倍体育种诱变育种基因工程育种基本原理方法优点缺点实例作业：杂交→自交→选优基因重组不同个体的优良性状可集中到同一个个体上育种时间长，需及时发现优良性状杂交水稻中国荷斯坦牛花药离体培养、秋水仙素诱导加倍染色体变异明显缩短育种年限，后代一般都为纯种技术复杂，成本高普通小麦花药离体培养秋水仙素处理萌发的种子、幼苗染色体变异植物茎杆粗壮，果实、种子大，营养高发育延迟，结实率低无籽西瓜物理或化学方法处理动植物、微生物基因突变提高变异频率，大幅度改良某些性状，加速育种进程有利变异少，需要处理大量实验材料，具有不确定性青霉菌高产菌株的培育黑农五号大豆基因重组将一种生物特定基因转移到另一种生物体内定向地改造生物的遗传性状可能引起生态危机，技术难度大转基因抗虫棉练习：⒈要使目的基因与对应的运载体重组，所需的两种酶是（）①限制酶②连接酶③解旋酶④还原酶Ａ．①②Ｂ．③④Ｃ．①④Ｄ．②③⒉实施基因工程的第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限制性内切酶。一种限制性内切酶能识别ＤＮＡ分子的ＧＡＡＴＴＣ顺序，切点在Ｇ和Ａ之间，这是利用了酶的（）Ａ．高效性Ｂ．专一性Ｃ．多样性Ｄ．催化活性易受外界影响ＡＢ⒊基因工程的正确操作步骤是（）①使目的基因与运载体结合②将目的基因导入受体细胞③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求④提取目的基因Ａ．③②④①Ｂ．②④①③Ｃ．④①②③Ｄ．③④①②⒋采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的作法正确的是（）（２００３理综第７题）①将毒素蛋白注射到棉受精卵中②将编码毒素蛋白的ＤＮＡ序列，注射到棉受精卵中③将编码毒素蛋白的ＤＮＡ序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，在进行组织培养④将编码毒素蛋白的ＤＮＡ序列，与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵中Ａ．①②Ｂ．②③Ｃ．③④Ｄ．④①ＣＣ·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B4、切取牛的生长激素或人的生长激素基因,用显微注射技术将它们分别注入小鼠的受精卵中,从而获得了”超级鼠”,次项技术遵循的原理是（A.基因突变DNARNA蛋白质B.基因工程RNADNA蛋白质C.细胞工程DNARNA蛋白质D.基因工程DNARNA蛋白质D）5、有关基因工程的叙述中，错误的是（）A、DNA连接酶将黏性末端的碱基对连接起来B、限制性内切酶用于目的基因的获得C、目的基因须由运载体导入受体细胞D、人工合成目的基因不用限制性内切酶A6、以下说法正确的是（）A、所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列B、质粒是基因工程中唯一的运载体C、运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接D、基因控制的性状都能在后代表现出来CD