基因工程及其應(yīng)用第2節(jié)基因工程及其應(yīng)用第2節(jié)能發(fā)光的水母請(qǐng)您欣賞能否能否讓熱帶魚也能發(fā)光?設(shè)想不能發(fā)光的熱帶斑馬魚能發(fā)光的水母請(qǐng)您欣賞能否能否讓熱帶魚也能發(fā)光?設(shè)想不能發(fā)光的能發(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)熒光的請(qǐng)您欣賞超級(jí)小鼠與超級(jí)魚請(qǐng)您欣賞超級(jí)小鼠與超級(jí)魚能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌請(qǐng)您欣賞能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌請(qǐng)您欣賞基因“嫁接”基因工程培訓(xùn)資料一、基因工程(geneengineering)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。原理操作環(huán)境操作水平結(jié)果基因重組生物體外DNA分子水平定向地改造生物的遺傳性狀，獲得人類所需要的品種。一、基因工程(geneengineering)原理操作環(huán)境培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的簡要過程：你認(rèn)為上述培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的關(guān)鍵步驟有哪些？普通大腸桿菌(不能分泌胰島素)人體組織細(xì)胞提取胰島素基因與運(yùn)載體DNA拼接導(dǎo)入大腸桿菌(含胰島素基因)轉(zhuǎn)基因大腸桿菌(能分泌胰島素)實(shí)例展示培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的簡要過程：你認(rèn)為上述培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的1.ONE胰島素基因從人體細(xì)胞內(nèi)提取出來2.TWO胰島素基因與運(yùn)載體DNA連接3.THREE胰島素基因?qū)胧荏w(大腸桿菌)細(xì)胞基因的“剪刀”基因的“針線”基因的運(yùn)載體培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的關(guān)鍵步驟：1.ONE胰島素基因從人體細(xì)胞內(nèi)提取出來2.TWO胰島素基因1、基因的“剪刀”——限制性核酸內(nèi)切酶

專一性：識(shí)別特定核苷酸序列，在特定的切點(diǎn)切DNA，具特異性。并裂解磷酸二酯鍵，產(chǎn)生兩個(gè)黏性末端。二、基因操作的工具1、基因的“剪刀”——限制性核酸內(nèi)切酶二、基因操作的工具黏性末端例：大腸桿菌的一種限制酶(EcoRⅠ)能識(shí)別

GAATTC序列，并在G和A之間切開。EcoRⅠ黏性末端例：大腸桿菌的一種限制酶(EcoRⅠ)能識(shí)別EcoR

被同一種限制酶切斷的幾個(gè)DNA是否具有相同的黏性末端？思考:被同一種限制酶切斷的幾個(gè)DNA是否具有相同的黏性末端？思2、基因的“針線”——DNA連接酶連接酶的作用：將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來，使之成為一個(gè)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：2、基因的“針線”——DNA連接酶連接酶的作用是：將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來，使之成為一個(gè)完整的DNA分子。連接酶的作用是：將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來，使之成基因的針線：DNA連接酶

G

AA

TT

CC

TT

AA

GG

AA

TT

CC

TT

AA

GGC

TT

AA

AA

TT

C

GG

C

TT

AA

AA

TT

C

GGC

TT

AA

AA

TT

C

G用同種限制酶切割基因的針線：DNA連接酶

GAATTCC3、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(dòng)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.

3、基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體常用的運(yùn)載體：質(zhì)粒、噬作為運(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(gè)限制酶切點(diǎn)，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(duì)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(diǎn)？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)定地三、基因工程的操作步驟三、基因工程的操作步驟從細(xì)胞中分離出DNA從大腸桿菌中提取質(zhì)粒限制酶提取目的基因限制酶目的基因與運(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)與檢測基因工程操作的基本步驟從細(xì)胞中分離出DNA從大腸桿菌中提取質(zhì)粒限制酶提取目的基四個(gè)基本步驟：1）提取目的基因2）目的基因與運(yùn)載體結(jié)合3）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4）目的基因的檢測和表達(dá)三、基因工程的操作步驟四個(gè)基本步驟：1）提取目的基因三、基因工程的操作步驟目的基因的提取方法直接分離基因人工合成基因反轉(zhuǎn)錄法根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA：鳥槍法二、基因工程的操作步驟目的基因的提取方法直接分離基因反轉(zhuǎn)錄法：鳥槍法二、基因工程的用限制酶切斷成許多片段⑴直接分離基因——鳥槍法將供體細(xì)胞中的DNA用限制酶切割為許多片段，再用運(yùn)載體將這些片段都運(yùn)載到不同的受體細(xì)胞中去，讓這些DNA片段在受體細(xì)胞中擴(kuò)增。從中找出含有目的基因細(xì)胞，并將含有目的基因的DNA片段分離出來。

該法最大的缺點(diǎn)是帶有很大的盲目性，工作量大。一般不適用于真核細(xì)胞的基因。用限制酶切斷成許多片段⑴直接分離基因——鳥槍法將供體細(xì)⑵人工合成基因法DNA合成儀②直接合成法：根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸順序推算出信使RNA核苷酸順序，再據(jù)此推算出基因DNA的脫氧核苷酸順序。用游離脫氧核苷酸直接合成相應(yīng)的基因。①反轉(zhuǎn)錄法：以信使RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下將脫氧核苷酸合成合成DNA(基因)。⑵人工合成基因法DNA合成儀②直接合成法：根據(jù)蛋白質(zhì)的氨

用與提取目的基因相同的限制酶切割質(zhì)粒使之出現(xiàn)一個(gè)切口，將目的基因插入切口處，讓目的基因的黏性末端與切口上的黏性末端互補(bǔ)配對(duì)后，在連拉酶的作用下連接形成重組DNA分子。目的基因與運(yùn)載體結(jié)合三、基因工程的操作步驟

目的基因與運(yùn)載體結(jié)合的結(jié)果可能有三種情況：目的基因與目的基因結(jié)合，質(zhì)粒與質(zhì)粒結(jié)合，目的基因與質(zhì)粒結(jié)合。所以需要篩選。作用：將外源基因送入受體細(xì)胞用與提取目的基因相同的限制酶切割質(zhì)粒使之出現(xiàn)一個(gè)切口，將常用的受體細(xì)胞：步驟三：目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動(dòng)植物細(xì)胞等。主要借鑒細(xì)菌或病毒侵然細(xì)胞的途徑導(dǎo)入方式：三、基因工程的操作步驟常用的受體細(xì)胞：步驟三：目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞1）將細(xì)菌用CaCl2處理，以增大細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性。

2）使含有目的基因的重組質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞。

3）目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)，隨其繁殖而復(fù)制，由于細(xì)菌繁殖的速度非常快，在很短的時(shí)間內(nèi)就能獲得大量的目的基因。三、基因工程的操作步驟導(dǎo)入過程：運(yùn)載體為質(zhì)粒，受體細(xì)胞為細(xì)菌1）將細(xì)菌用CaCl2處理，以增大細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性大量的受體細(xì)胞接受不多的目的基因。處理的受體細(xì)胞中真正攝入了目的基因的很少，必須將它從中檢測出來。將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)形成菌落，檢測菌落中是否有目的基因的表達(dá)產(chǎn)物。淘汰無表達(dá)產(chǎn)物的菌落，保留有表達(dá)產(chǎn)物的進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。無表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物

三、基因工程的操作步驟步驟四：目的基因的檢測和表達(dá)檢測：通過檢測標(biāo)記基因的有無，來判斷目的基因是否導(dǎo)入。表達(dá)：通過特定性狀的產(chǎn)生與否來確定目的基因是否表達(dá)。大量的受體細(xì)胞接受不多的目的基因。處理的受體細(xì)胞中真正攝受體細(xì)胞攝入DNA分子后就說明目的基因完成了表達(dá)嗎？步驟四：目的基因的檢測和表達(dá)三、基因工程的操作步驟受體細(xì)胞攝入DNA分子后就說明目的基因完成了表達(dá)嗎？步驟四：二、基因工程的操作步驟二、基因工程的操作步驟水母水母

轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花轉(zhuǎn)入蘇云金桿菌的一個(gè)抗蟲基因，是中國目前最主要的轉(zhuǎn)基因作物

四、基因工程的應(yīng)用1、基因工程與作物育種轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花轉(zhuǎn)入蘇云金桿菌的一個(gè)抗蟲基因，是中國目前最轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯不會(huì)引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因運(yùn)用基因工程技術(shù)，不但可以培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性好的農(nóng)作物及畜、禽新品種，還可以培養(yǎng)出具有特殊用途的動(dòng)、植物。乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)生長快、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國)運(yùn)用基因工程技術(shù)，不但可以培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性好的農(nóng)作物導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級(jí)羊和超級(jí)小鼠導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠超級(jí)動(dòng)物特殊動(dòng)物導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級(jí)羊和超級(jí)小鼠導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和我國生產(chǎn)的部分基因

工程疫苗和藥物⑴基因工程藥品的生產(chǎn)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(jià)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。2、基因工程在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用我國生產(chǎn)的部分基因

工程疫苗和藥物⑴基因工程藥品的生產(chǎn)胰島素從豬、牛等動(dòng)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(jià)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(jià)格降低了30%-50%!胰島素從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取通過基因工程的方式創(chuàng)造了能合成人干擾素的大腸桿菌，每1Kg的培養(yǎng)液可提取20—4０mg干擾素。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。通過基因工程的方式創(chuàng)造了能合成人干擾素的大腸桿菌，每1K基因工程人干擾素α-2b（安達(dá)芬），是我國第一個(gè)全國產(chǎn)業(yè)化基因工程。安達(dá)芬具有抗病毒，抑制腫瘤細(xì)胞增生，調(diào)節(jié)人體免疫功能的作用，廣泛用于病毒性疾病治療和多種腫瘤的治療，是當(dāng)前國際公認(rèn)的病毒性疾病治療的首選藥物和腫瘤生物治療的主要藥物?；蚬こ倘烁蓴_素α-2b（安達(dá)芬），是我國第一個(gè)全國其它基因工程藥物人造血液、白細(xì)胞介素、乙肝疫苗等通過基因工程實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，均為解除人類的病苦，提高人類的健康水平發(fā)揮了重大的作用。人造血液及其生產(chǎn)其它基因工程藥物人造血液、白細(xì)胞介素、乙肝疫苗等通過基⑵基因診斷與基因治療

診斷：用放射性同位素等標(biāo)記的“DNA探針”檢測肝炎病毒等病毒感染及遺傳缺陷，不但準(zhǔn)確而且迅速。我國研究人員正在制備用于基因治療的基因工程細(xì)胞

治療：把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的。⑵基因診斷與基因治療診斷：用放射性同位素等標(biāo)記的“DNA基因診斷——DNA探針概念：是用已知序列的DNA或RNA片段作為探針與待測樣品的DNA或RNA序列進(jìn)行核酸分子雜交，用于對(duì)待測核酸樣品中特定基因順序的探測，是基因診斷最基本的技術(shù)之一。條件：（1）必須是單鏈；（2）帶有容易被檢測出來的標(biāo)記物。

原理：DNA分子雜交（堿基互補(bǔ)配對(duì)）基因診斷——DNA探針概念：是用已知序列的DNA或RNA片基因診斷——生物芯片

從正常人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出標(biāo)準(zhǔn)圖譜；從病人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出病變圖譜通過比較、分析這兩種圖譜，就可以得出病變的DNA信息?；蛐酒\斷技術(shù)以其快速、高效、敏感、經(jīng)濟(jì)、平行化、自動(dòng)化等特點(diǎn)，將成為一項(xiàng)現(xiàn)代化診斷新技術(shù)?；蛟\斷——生物芯片從正常人的基因組中分離出DNA與基因治療——用正常的基因取代或修補(bǔ)病人細(xì)胞中有缺陷的基因，從而達(dá)到治療疾病的目的基因治療——用正常的基因取代或修補(bǔ)病人細(xì)胞中有缺陷的基因，從

1990年9月14日，安德森對(duì)一例患ADA缺乏癥的4歲女孩進(jìn)行基因治療。這個(gè)4歲女孩由于遺傳基因有缺陷，自身不能生產(chǎn)ADA，先天性免疫功能不全，只能生活在無菌的隔離帳里。他們將這個(gè)女孩的白血球進(jìn)行基因改造，使有缺陷的基因被健康的基因替代，然后把含正常白血球的溶液輸入她左臂的一條靜脈血管中。在以后的10個(gè)月內(nèi)她又接受了7次這樣的治療，同時(shí)也接受酶治療。后來，她的免疫功能日趨健全，能夠走出隔離帳，過上了正常人的生活，并進(jìn)入普通小學(xué)上學(xué)。1990年9月14日，安德森對(duì)一例患ADA缺乏癥的取患者骨髓分離干細(xì)胞病毒正?；?qū)胝；虻母杉?xì)胞注入患者體內(nèi)取患者骨髓分離干細(xì)胞病毒正常基因?qū)胝；虻母杉?xì)胞注入患者⑴環(huán)境監(jiān)測：

基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測環(huán)境中的病毒、細(xì)菌等污染。1t水中只有10個(gè)病毒也能被DNA探針檢測出來3、基因工程與環(huán)境保護(hù)⑴環(huán)境監(jiān)測：

基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢

利用基因工程培育的“指示生物”能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物。利用基因工程培育的“指示生物”能十分靈敏地反映環(huán)境污染的⑵環(huán)境污染治理：

基因工程做成的“超級(jí)細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。

通常一種細(xì)菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級(jí)細(xì)菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)。⑵環(huán)境污染治理：

基因工程做成的“超級(jí)細(xì)菌”能吞食和分

閱讀課本Ｐ１０５討論：轉(zhuǎn)基因食品安全嗎？五、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性

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(huì)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)。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)得不美國人食用轉(zhuǎn)基因食品已多年，超級(jí)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(huì)得病，甚至?xí)鹚劳觥?/p>

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(gè)案例說明它有問題。美國人食用轉(zhuǎn)基因食品已多年，超級(jí)市場上有4000多種商品是含反對(duì)派的觀點(diǎn)一英國科學(xué)家聲稱，轉(zhuǎn)基因馬鈴薯會(huì)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(huì)危害蝴蝶幼蟲及其相關(guān)生態(tài)環(huán)境。反對(duì)派的觀點(diǎn)一英國科學(xué)家聲稱，轉(zhuǎn)基因馬鈴薯會(huì)減弱老鼠免疫系統(tǒng)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(duì)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(duì)轉(zhuǎn)基因作物更加排斥，因而抵制美國GMO產(chǎn)品的進(jìn)口。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“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(shí)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(duì)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?！稗D(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?xiàng)l例》規(guī)定，不得銷售未標(biāo)識(shí)的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物，其標(biāo)識(shí)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。我國2001年6月6日，國務(wù)院公布的《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理幾種常見育種方法的比較育種方法雜交育種單倍體育種多倍體育種誘變育種基因工程育種基本原理方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)實(shí)例作業(yè)：雜交→自交→選優(yōu)基因重組不同個(gè)體的優(yōu)良性狀可集中到同一個(gè)個(gè)體上育種時(shí)間長，需及時(shí)發(fā)現(xiàn)優(yōu)良性狀雜交水稻中國荷斯坦牛花藥離體培養(yǎng)、秋水仙素誘導(dǎo)加倍染色體變異明顯縮短育種年限，后代一般都為純種技術(shù)復(fù)雜，成本高普通小麥花藥離體培養(yǎng)秋水仙素處理萌發(fā)的種子、幼苗染色體變異植物莖桿粗壯，果實(shí)、種子大，營養(yǎng)高發(fā)育延遲，結(jié)實(shí)率低無籽西瓜物理或化學(xué)方法處理動(dòng)植物、微生物基因突變提高變異頻率，大幅度改良某些性狀，加速育種進(jìn)程有利變異少，需要處理大量實(shí)驗(yàn)材料，具有不確定性青霉菌高產(chǎn)菌株的培育黑農(nóng)五號(hào)大豆基因重組將一種生物特定基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)染色體變異定向地改造生物的遺傳性狀可能引起生態(tài)危機(jī)，技術(shù)難度大轉(zhuǎn)基因抗蟲棉幾種常見育種方法的比較育種雜交單倍體多倍體誘變基因工基本方法演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！基因工程及其應(yīng)用第2節(jié)基因工程及其應(yīng)用第2節(jié)能發(fā)光的水母請(qǐng)您欣賞能否能否讓熱帶魚也能發(fā)光?設(shè)想不能發(fā)光的熱帶斑馬魚能發(fā)光的水母請(qǐng)您欣賞能否能否讓熱帶魚也能發(fā)光?設(shè)想不能發(fā)光的能發(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)熒光的請(qǐng)您欣賞超級(jí)小鼠與超級(jí)魚請(qǐng)您欣賞超級(jí)小鼠與超級(jí)魚能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌請(qǐng)您欣賞能產(chǎn)生人胰島素的大腸桿菌請(qǐng)您欣賞基因“嫁接”基因工程培訓(xùn)資料一、基因工程(geneengineering)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。原理操作環(huán)境操作水平結(jié)果基因重組生物體外DNA分子水平定向地改造生物的遺傳性狀，獲得人類所需要的品種。一、基因工程(geneengineering)原理操作環(huán)境培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的簡要過程：你認(rèn)為上述培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的關(guān)鍵步驟有哪些？普通大腸桿菌(不能分泌胰島素)人體組織細(xì)胞提取胰島素基因與運(yùn)載體DNA拼接導(dǎo)入大腸桿菌(含胰島素基因)轉(zhuǎn)基因大腸桿菌(能分泌胰島素)實(shí)例展示培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的簡要過程：你認(rèn)為上述培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的1.ONE胰島素基因從人體細(xì)胞內(nèi)提取出來2.TWO胰島素基因與運(yùn)載體DNA連接3.THREE胰島素基因?qū)胧荏w(大腸桿菌)細(xì)胞基因的“剪刀”基因的“針線”基因的運(yùn)載體培育轉(zhuǎn)基因大腸桿菌的關(guān)鍵步驟：1.ONE胰島素基因從人體細(xì)胞內(nèi)提取出來2.TWO胰島素基因1、基因的“剪刀”——限制性核酸內(nèi)切酶

專一性：識(shí)別特定核苷酸序列，在特定的切點(diǎn)切DNA，具特異性。并裂解磷酸二酯鍵，產(chǎn)生兩個(gè)黏性末端。二、基因操作的工具1、基因的“剪刀”——限制性核酸內(nèi)切酶二、基因操作的工具黏性末端例：大腸桿菌的一種限制酶(EcoRⅠ)能識(shí)別

GAATTC序列，并在G和A之間切開。EcoRⅠ黏性末端例：大腸桿菌的一種限制酶(EcoRⅠ)能識(shí)別EcoR

被同一種限制酶切斷的幾個(gè)DNA是否具有相同的黏性末端？思考:被同一種限制酶切斷的幾個(gè)DNA是否具有相同的黏性末端？思2、基因的“針線”——DNA連接酶連接酶的作用：將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來，使之成為一個(gè)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：2、基因的“針線”——DNA連接酶連接酶的作用是：將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來，使之成為一個(gè)完整的DNA分子。連接酶的作用是：將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來，使之成基因的針線：DNA連接酶

G

AA

TT

CC

TT

AA

GG

AA

TT

CC

TT

AA

GGC

TT

AA

AA

TT

C

GG

C

TT

AA

AA

TT

C

GGC

TT

AA

AA

TT

C

G用同種限制酶切割基因的針線：DNA連接酶

GAATTCC3、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(dòng)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.

3、基因的運(yùn)輸工具——運(yùn)載體常用的運(yùn)載體：質(zhì)粒、噬作為運(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(gè)限制酶切點(diǎn)，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(duì)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)粒可作為有何特點(diǎn)？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)定地三、基因工程的操作步驟三、基因工程的操作步驟從細(xì)胞中分離出DNA從大腸桿菌中提取質(zhì)粒限制酶提取目的基因限制酶目的基因與運(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)與檢測基因工程操作的基本步驟從細(xì)胞中分離出DNA從大腸桿菌中提取質(zhì)粒限制酶提取目的基四個(gè)基本步驟：1）提取目的基因2）目的基因與運(yùn)載體結(jié)合3）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4）目的基因的檢測和表達(dá)三、基因工程的操作步驟四個(gè)基本步驟：1）提取目的基因三、基因工程的操作步驟目的基因的提取方法直接分離基因人工合成基因反轉(zhuǎn)錄法根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA：鳥槍法二、基因工程的操作步驟目的基因的提取方法直接分離基因反轉(zhuǎn)錄法：鳥槍法二、基因工程的用限制酶切斷成許多片段⑴直接分離基因——鳥槍法將供體細(xì)胞中的DNA用限制酶切割為許多片段，再用運(yùn)載體將這些片段都運(yùn)載到不同的受體細(xì)胞中去，讓這些DNA片段在受體細(xì)胞中擴(kuò)增。從中找出含有目的基因細(xì)胞，并將含有目的基因的DNA片段分離出來。

該法最大的缺點(diǎn)是帶有很大的盲目性，工作量大。一般不適用于真核細(xì)胞的基因。用限制酶切斷成許多片段⑴直接分離基因——鳥槍法將供體細(xì)⑵人工合成基因法DNA合成儀②直接合成法：根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸順序推算出信使RNA核苷酸順序，再據(jù)此推算出基因DNA的脫氧核苷酸順序。用游離脫氧核苷酸直接合成相應(yīng)的基因。①反轉(zhuǎn)錄法：以信使RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下將脫氧核苷酸合成合成DNA(基因)。⑵人工合成基因法DNA合成儀②直接合成法：根據(jù)蛋白質(zhì)的氨

用與提取目的基因相同的限制酶切割質(zhì)粒使之出現(xiàn)一個(gè)切口，將目的基因插入切口處，讓目的基因的黏性末端與切口上的黏性末端互補(bǔ)配對(duì)后，在連拉酶的作用下連接形成重組DNA分子。目的基因與運(yùn)載體結(jié)合三、基因工程的操作步驟

目的基因與運(yùn)載體結(jié)合的結(jié)果可能有三種情況：目的基因與目的基因結(jié)合，質(zhì)粒與質(zhì)粒結(jié)合，目的基因與質(zhì)粒結(jié)合。所以需要篩選。作用：將外源基因送入受體細(xì)胞用與提取目的基因相同的限制酶切割質(zhì)粒使之出現(xiàn)一個(gè)切口，將常用的受體細(xì)胞：步驟三：目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動(dòng)植物細(xì)胞等。主要借鑒細(xì)菌或病毒侵然細(xì)胞的途徑導(dǎo)入方式：三、基因工程的操作步驟常用的受體細(xì)胞：步驟三：目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞1）將細(xì)菌用CaCl2處理，以增大細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性。

2）使含有目的基因的重組質(zhì)粒進(jìn)入受體細(xì)胞。

3）目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)，隨其繁殖而復(fù)制，由于細(xì)菌繁殖的速度非?？欤诤芏痰臅r(shí)間內(nèi)就能獲得大量的目的基因。三、基因工程的操作步驟導(dǎo)入過程：運(yùn)載體為質(zhì)粒，受體細(xì)胞為細(xì)菌1）將細(xì)菌用CaCl2處理，以增大細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性大量的受體細(xì)胞接受不多的目的基因。處理的受體細(xì)胞中真正攝入了目的基因的很少，必須將它從中檢測出來。將每個(gè)受體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)形成菌落，檢測菌落中是否有目的基因的表達(dá)產(chǎn)物。淘汰無表達(dá)產(chǎn)物的菌落，保留有表達(dá)產(chǎn)物的進(jìn)一步培養(yǎng)、研究。無表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物有表達(dá)產(chǎn)物無表達(dá)產(chǎn)物

三、基因工程的操作步驟步驟四：目的基因的檢測和表達(dá)檢測：通過檢測標(biāo)記基因的有無，來判斷目的基因是否導(dǎo)入。表達(dá)：通過特定性狀的產(chǎn)生與否來確定目的基因是否表達(dá)。大量的受體細(xì)胞接受不多的目的基因。處理的受體細(xì)胞中真正攝受體細(xì)胞攝入DNA分子后就說明目的基因完成了表達(dá)嗎？步驟四：目的基因的檢測和表達(dá)三、基因工程的操作步驟受體細(xì)胞攝入DNA分子后就說明目的基因完成了表達(dá)嗎？步驟四：二、基因工程的操作步驟二、基因工程的操作步驟水母水母

轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花轉(zhuǎn)入蘇云金桿菌的一個(gè)抗蟲基因，是中國目前最主要的轉(zhuǎn)基因作物

四、基因工程的應(yīng)用1、基因工程與作物育種轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花轉(zhuǎn)入蘇云金桿菌的一個(gè)抗蟲基因，是中國目前最轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯不會(huì)引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因運(yùn)用基因工程技術(shù)，不但可以培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性好的農(nóng)作物及畜、禽新品種，還可以培養(yǎng)出具有特殊用途的動(dòng)、植物。乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)生長快、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國)運(yùn)用基因工程技術(shù)，不但可以培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性好的農(nóng)作物導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級(jí)羊和超級(jí)小鼠導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠超級(jí)動(dòng)物特殊動(dòng)物導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級(jí)羊和超級(jí)小鼠導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和我國生產(chǎn)的部分基因

工程疫苗和藥物⑴基因工程藥品的生產(chǎn)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(jià)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。2、基因工程在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用我國生產(chǎn)的部分基因

工程疫苗和藥物⑴基因工程藥品的生產(chǎn)胰島素從豬、牛等動(dòng)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(jià)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(jià)格降低了30%-50%!胰島素從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取通過基因工程的方式創(chuàng)造了能合成人干擾素的大腸桿菌，每1Kg的培養(yǎng)液可提取20—4０mg干擾素。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。通過基因工程的方式創(chuàng)造了能合成人干擾素的大腸桿菌，每1K基因工程人干擾素α-2b（安達(dá)芬），是我國第一個(gè)全國產(chǎn)業(yè)化基因工程。安達(dá)芬具有抗病毒，抑制腫瘤細(xì)胞增生，調(diào)節(jié)人體免疫功能的作用，廣泛用于病毒性疾病治療和多種腫瘤的治療，是當(dāng)前國際公認(rèn)的病毒性疾病治療的首選藥物和腫瘤生物治療的主要藥物?；蚬こ倘烁蓴_素α-2b（安達(dá)芬），是我國第一個(gè)全國其它基因工程藥物人造血液、白細(xì)胞介素、乙肝疫苗等通過基因工程實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，均為解除人類的病苦，提高人類的健康水平發(fā)揮了重大的作用。人造血液及其生產(chǎn)其它基因工程藥物人造血液、白細(xì)胞介素、乙肝疫苗等通過基⑵基因診斷與基因治療

診斷：用放射性同位素等標(biāo)記的“DNA探針”檢測肝炎病毒等病毒感染及遺傳缺陷，不但準(zhǔn)確而且迅速。我國研究人員正在制備用于基因治療的基因工程細(xì)胞

治療：把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的。⑵基因診斷與基因治療診斷：用放射性同位素等標(biāo)記的“DNA基因診斷——DNA探針概念：是用已知序列的DNA或RNA片段作為探針與待測樣品的DNA或RNA序列進(jìn)行核酸分子雜交，用于對(duì)待測核酸樣品中特定基因順序的探測，是基因診斷最基本的技術(shù)之一。條件：（1）必須是單鏈；（2）帶有容易被檢測出來的標(biāo)記物。

原理：DNA分子雜交（堿基互補(bǔ)配對(duì)）基因診斷——DNA探針概念：是用已知序列的DNA或RNA片基因診斷——生物芯片

從正常人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出標(biāo)準(zhǔn)圖譜；從病人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出病變圖譜通過比較、分析這兩種圖譜，就可以得出病變的DNA信息?；蛐酒\斷技術(shù)以其快速、高效、敏感、經(jīng)濟(jì)、平行化、自動(dòng)化等特點(diǎn)，將成為一項(xiàng)現(xiàn)代化診斷新技術(shù)?；蛟\斷——生物芯片從正常人的基因組中分離出DNA與基因治療——用正常的基因取代或修補(bǔ)病人細(xì)胞中有缺陷的基因，從而達(dá)到治療疾病的目的基因治療——用正常的基因取代或修補(bǔ)病人細(xì)胞中有缺陷的基因，從

1990年9月14日，安德森對(duì)一例患ADA缺乏癥的4歲女孩進(jìn)行基因治療。這個(gè)4歲女孩由于遺傳基因有缺陷，自身不能生產(chǎn)ADA，先天性免疫功能不全，只能生活在無菌的隔離帳里。他們將這個(gè)女孩的白血球進(jìn)行基因改造，使有缺陷的基因被健康的基因替代，然后把含正常白血球的溶液輸入她左臂的一條靜脈血管中。在以后的10個(gè)月內(nèi)她又接受了7次這樣的治療，同時(shí)也接受酶治療。后來，她的免疫功能日趨健全，能夠走出隔離帳，過上了正常人的生活，并進(jìn)入普通小學(xué)上學(xué)。1990年9月14日，安德森對(duì)一例患ADA缺乏癥的取患者骨髓分離干細(xì)胞病毒正?；?qū)胝；虻母杉?xì)胞注入患者體內(nèi)取患者骨髓分離干細(xì)胞病毒正?；?qū)胝；虻母杉?xì)胞注入患者⑴環(huán)境監(jiān)測：

基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測環(huán)境中的病毒、細(xì)菌等污染。1t水中只有10個(gè)病毒也能被DNA探針檢測出來3、基因工程與環(huán)境保護(hù)⑴環(huán)境監(jiān)測：

基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢

利用基因工程培育的“指示生物”能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物。利用基因工程培育的“指示生物”能十分靈敏地反映環(huán)境污染的⑵環(huán)境污染治理：

基因工程做成的“超級(jí)細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。

通常一種細(xì)菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級(jí)細(xì)菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)。⑵環(huán)境污染治理：

基因工程做成的“超級(jí)細(xì)菌”能吞