6.2 基因工程及其应用

设想
能否能否让热 带鱼也能发光?
能发光的水母
不能发光的热带斑马鱼
能产生人胰岛素的大肠杆菌
基因“嫁接”
第2节 基因工程及 其应用
教学目标
•知识目标 简述基因工程的基本原理 举例说出基因工程 在农业、医药等领域的应用; •能力目标 利用课本以外的资料和信息解决课内探究内 学习中发现的问题，培养自主学习的能力； •情感态度价值观目标 关注转基因生物和转基因食品的安全性。
“ ”
指“
限制性核酸内切酶 ”
来源: 主要存在于微生物
种类: 已发现的有200多种
一种限切酶只能识别一种特定的核苷 特点: 酸序列,并在特定切点切割DNA分子
作用于：磷酸二酯键
限制性内切酶（EcoRⅠ）作用过程
思考:
被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有 相同的黏性末端？ 具有 不同的限制酶呢？
形成的黏性末端不同
2、基因工程的
“ ” 指“DNA连接酶”
作用：将互补配对的两个粘性末端 连接起来，使之成为一个完 整的DNA分子
DNA连接酶的作用过程
DNA连接酶的作用位点是：相邻的两个
脱氧核苷酸的切口。即生成：磷酸二酯键。

3、基因的运载体
（1）运载体的概念
（2）①能够在宿主细胞中复制并稳定地保存 条 件 ②具有多个限制酶切点，以便与外源基
因连接
③具有标记基因，便于进行筛选
（3）常用 质粒、噬菌体和动、植物病 的运载体： 毒等
（4）它们的共同特点是
都有侵染或进入 宿主细胞的能力 其中质粒存在于 许多细菌和酵母菌等 生物中,是细胞染色体 外能够自主复制的很 小的环状DNA分子.
标记基 因，便 于进行 检测。
第一步：
获取目的基因
1、直接分离基因——鸟枪法
该法最大的缺点是带有很大 的盲目性，工作量大，成功率低。 且不能将真核生物的基因转移到 原核生物中去。
⑵人工合成基因法 有两种方法： ①逆转录法：以信使RNA为模板，在 逆转录酶的作用下利用脱氧核苷酸合成 DNA(基因)。 ②化学合成法：根据蛋白质的氨基 酸顺序推算出信使RNA核糖核苷酸顺序， 再据此推算出基因DNA的脱氧核苷酸顺序。 用游离脱氧核苷酸直接合成相应的基因。
基因工程：即 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 定向 地改造生物的 遗传性状 。 生物的细胞里，
原 理： 基因重组 操作水平：DNA分子水平 结 果：定向地改造生物的遗传性状， 获得人类所需要的品种。
1、基因工程的
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
1、基因工程与作物育种
4、环境污染治理
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。
通常一种假单孢 杆菌只能分解石油中 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。 科学家还培育出能吞食转化汞、镉等重金属，分 解DDT等毒害物质的细菌。
转基因食品
安全吗?!
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%!
3、环境监测
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 。
第二步：
目的基因与运载体结合
注意：要用同一种限制酶切取目的基因 和运载体，并用DNA连接酶连接。
第三步：将目的基因导入受体细胞
1、常用的受体细胞： 大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌、动植 物细胞等 2、常用微生物作受体细胞的原因： 微生物增殖快、代谢快、目的产物多
第四步:
目的基因的检测和表达
(1)检测的意义：鉴别目的基因是否真正导 入受体细胞。 (2)检测方法：大肠杆菌质粒具有抗青霉素 基因（标记基因），只要检测受体细胞具有抗青 霉素的能力，就说明导入了目的基因。 (3)目的基因的表达：受体细胞表现出特定 性状，说明目的基因导入和完成表达过程。
获得高产、稳产和具有优 良品质的农作物和具有抗 逆性的作物新品种。 转鱼抗寒基 因的番茄
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
2、基因工程与药物研制
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，其价格往 往十分昂贵。
我国生产的部分基因 工程疫苗和药物
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。