生物变异在生产上的应用
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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)
与药物研制
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， 我国生产的部分基因 其价格往往十分昂 工程疫苗和药物 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。
染色体加倍后的草莓（上） 野生草莓（下）
多倍体水稻
1.多倍体细胞通常比二倍体的细胞大，细胞 内有机物对含量高、抗逆性强。 2.但发育延迟，结实率低。
多倍体育种方法
用秋水仙素或低温处理处理
Q：秋水仙素处理法的具体做法是什么？原理又是什么？ 萌发的种子 或_______ 幼苗 。 方法：用秋水仙素处理___________ 分裂 的细胞时，能够抑 原理：当秋水仙素作用于正在______ 染色体 不能_ 移向两极 纺锤体 的形成，导致_______ 制________ _______， 数目加倍 。染色体数目加倍 从而引起细胞内染色体__________ 有丝 分裂，将来就可能发育成 的细胞继续进行_______ 多倍体 植株。 ________
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。
• 基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）
限制 酶
• 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。
• 基因的针线——DNA连接酶
重组DNA分子
• 1998年英国生物学家在电视台上宣布一个 实验：老鼠使用了转基因马铃薯后肾、脾和 消化道都出现了损伤，体重和器官重量都下 降，免疫系统遭到了破坏。
亨氏米粉中发现抗虫的转Bt基因，米粉中含有一种能够杀死昆虫的蛋白质。
生物工程技术的诞生和应 用，为我们的生活带来了种种可 喜的变化，并为我们展示了一个 充满神奇和梦想的未来世界。
但是，就在我们为扮演了上 帝造物主的角色而沾沾自喜之时， 一片阴云也袭上人们的心头：我 们在干预具体某一生命过程的同 时，是否也破坏了生命世界应有 的和谐与秩序？ 这一切，确令我们感到科学 技术是一把“双刃剑”，关键是 看我们如何冷静而科学地运用这 些技术……
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
转鱼抗寒基因的 番茄
花药离体培养
单倍体
人工诱导多倍体
二倍体 aabbdd
杂交育种 杂交 Ｐ 自交 Ｆ１ 选优 Ｆ 高抗 ２ 高、抗 DDTT 低、不抗病 ddtt
高、抗 DdTt 高不抗 矮抗 矮不抗 ddTT ddTt 矮抗 ddTt 矮抗 矮不抗 ddTT ddTt
自交 选优
矮抗 ddTT F3 矮抗 ddTT
多倍体植株的特点
大肠杆菌
DNA双螺旋结构相同；共用 一套遗传密码
目的基因
请大胆地设想如何将目的基因嫁接到大肠杆菌 体内的质粒中，并使大肠杆菌能分泌胰岛素？
目的基因的提取 剪
接 重组DNA(重组质粒) 导入到受体细胞中 基因的表达（转录和翻译）、 目的基因产物的检测
基因工程操作的基本步骤 • 四个基本步骤：
1）提取目的基因
磷酸二酯键
目的基因的检测和表达
• 质粒：
质粒真核生物的细胞器和细菌细胞中核区外的DNA 分子，能进行自主复制。通常存在于细菌、酵母菌和放 线菌中。对于寄主细胞没有危害,能友好地“借居”。 绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子。有的一 个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。
能够在宿主细胞中复制并稳定的保存、 多个限制酶切点、具有标志基因（用来检测目的基因的导入）； 常用质粒、噬菌体、动植物病毒等。
第二节 生物变异在生产上的应用
第二课时
动物养殖品种改良
野猪
家猪
瓯柑
现有三个瓯柑品种，A品种基因型为AABBdd, B品 种为AAbbDD,C品种为aaBBDD，3种性状独立遗传。 请利用已学知识，尽可能多地想出办法来获得 aabbdd的瓯柑，并用遗传图解画出其培育过程。
单倍体育种
F1
配子
AaBbDd ABD ABD ABd ABd abd abd abD…. abD….
二倍体
秋水仙
素处理
四倍体
秋水仙
素处理
八倍体
帕 米 尔 高 原
＊据统计,帕米尔高原上的植物65%以上 是多倍体。
人 工 诱 导 多 倍 体 的 产 生
• 胰岛素是治疗糖尿病的特效药。以往胰岛素 都是从猪、牛羊体内的胰腺中获得的。但 100kg的胰腺中只能获得4-5g胰岛素。 • 那么，有没有办法能大量生产胰岛素呢？
基因工程
操作水平
操作环境 原理 结果 应用举例
DNA分子
水平
细胞 外 。
人工基因重组 定向
改变生物性状
胰岛素、干扰素、生长激素等的 生产转基因植物、转基因动物、 超级菌（分解石油）
在2006年10月2日 诞生的这只名叫“安 迪”(Andi)的恒河猴， 它是由一粒被植入追踪 基因（水母的发绿光的 基因）的未受精卵孕育 而成。《科学》杂志刊 出一篇专文，介绍它的 诞生。科学家称：猴子 比老鼠更加接近人类， 因此希望能填补基因转 移的老鼠研究与人类之 间的科学差距，加速发 现人类有关疾病的新基 因疗法。
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%!
2）目的基因与质粒（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 基因工程的遗传学原理是什么？是基因突变？基因重组？ 染色体变异？
限制性内切酶 DNA连接酶 质粒（运载体）
• 基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）
特异性（专一性）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。
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)
与药物研制
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， 我国生产的部分基因 其价格往往十分昂 工程疫苗和药物 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。
染色体加倍后的草莓（上） 野生草莓（下）
多倍体水稻
1.多倍体细胞通常比二倍体的细胞大，细胞 内有机物对含量高、抗逆性强。 2.但发育延迟，结实率低。
多倍体育种方法
用秋水仙素或低温处理处理
Q：秋水仙素处理法的具体做法是什么？原理又是什么？ 萌发的种子 或_______ 幼苗 。 方法：用秋水仙素处理___________ 分裂 的细胞时，能够抑 原理：当秋水仙素作用于正在______ 染色体 不能_ 移向两极 纺锤体 的形成，导致_______ 制________ _______， 数目加倍 。染色体数目加倍 从而引起细胞内染色体__________ 有丝 分裂，将来就可能发育成 的细胞继续进行_______ 多倍体 植株。 ________
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。
• 基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）
限制 酶
• 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。
• 基因的针线——DNA连接酶
重组DNA分子
• 1998年英国生物学家在电视台上宣布一个 实验：老鼠使用了转基因马铃薯后肾、脾和 消化道都出现了损伤，体重和器官重量都下 降，免疫系统遭到了破坏。
亨氏米粉中发现抗虫的转Bt基因，米粉中含有一种能够杀死昆虫的蛋白质。
生物工程技术的诞生和应 用，为我们的生活带来了种种可 喜的变化，并为我们展示了一个 充满神奇和梦想的未来世界。
但是，就在我们为扮演了上 帝造物主的角色而沾沾自喜之时， 一片阴云也袭上人们的心头：我 们在干预具体某一生命过程的同 时，是否也破坏了生命世界应有 的和谐与秩序？ 这一切，确令我们感到科学 技术是一把“双刃剑”，关键是 看我们如何冷静而科学地运用这 些技术……
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
转鱼抗寒基因的 番茄
花药离体培养
单倍体
人工诱导多倍体
二倍体 aabbdd
杂交育种 杂交 Ｐ 自交 Ｆ１ 选优 Ｆ 高抗 ２ 高、抗 DDTT 低、不抗病 ddtt
高、抗 DdTt 高不抗 矮抗 矮不抗 ddTT ddTt 矮抗 ddTt 矮抗 矮不抗 ddTT ddTt
自交 选优
矮抗 ddTT F3 矮抗 ddTT
多倍体植株的特点
大肠杆菌
DNA双螺旋结构相同；共用 一套遗传密码
目的基因
请大胆地设想如何将目的基因嫁接到大肠杆菌 体内的质粒中，并使大肠杆菌能分泌胰岛素？
目的基因的提取 剪
接 重组DNA(重组质粒) 导入到受体细胞中 基因的表达（转录和翻译）、 目的基因产物的检测
基因工程操作的基本步骤 • 四个基本步骤：
1）提取目的基因
磷酸二酯键
目的基因的检测和表达
• 质粒：
质粒真核生物的细胞器和细菌细胞中核区外的DNA 分子，能进行自主复制。通常存在于细菌、酵母菌和放 线菌中。对于寄主细胞没有危害,能友好地“借居”。 绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子。有的一 个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。
能够在宿主细胞中复制并稳定的保存、 多个限制酶切点、具有标志基因（用来检测目的基因的导入）； 常用质粒、噬菌体、动植物病毒等。
第二节 生物变异在生产上的应用
第二课时
动物养殖品种改良
野猪
家猪
瓯柑
现有三个瓯柑品种，A品种基因型为AABBdd, B品 种为AAbbDD,C品种为aaBBDD，3种性状独立遗传。 请利用已学知识，尽可能多地想出办法来获得 aabbdd的瓯柑，并用遗传图解画出其培育过程。
单倍体育种
F1
配子
AaBbDd ABD ABD ABd ABd abd abd abD…. abD….
二倍体
秋水仙
素处理
四倍体
秋水仙
素处理
八倍体
帕 米 尔 高 原
＊据统计,帕米尔高原上的植物65%以上 是多倍体。
人 工 诱 导 多 倍 体 的 产 生
• 胰岛素是治疗糖尿病的特效药。以往胰岛素 都是从猪、牛羊体内的胰腺中获得的。但 100kg的胰腺中只能获得4-5g胰岛素。 • 那么，有没有办法能大量生产胰岛素呢？
基因工程
操作水平
操作环境 原理 结果 应用举例
DNA分子
水平
细胞 外 。
人工基因重组 定向
改变生物性状
胰岛素、干扰素、生长激素等的 生产转基因植物、转基因动物、 超级菌（分解石油）
在2006年10月2日 诞生的这只名叫“安 迪”(Andi)的恒河猴， 它是由一粒被植入追踪 基因（水母的发绿光的 基因）的未受精卵孕育 而成。《科学》杂志刊 出一篇专文，介绍它的 诞生。科学家称：猴子 比老鼠更加接近人类， 因此希望能填补基因转 移的老鼠研究与人类之 间的科学差距，加速发 现人类有关疾病的新基 因疗法。
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%!
2）目的基因与质粒（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 基因工程的遗传学原理是什么？是基因突变？基因重组？ 染色体变异？
限制性内切酶 DNA连接酶 质粒（运载体）
• 基因的剪刀——限制性内切酶（简称限制酶）
特异性（专一性）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。