基因工程及其应用

水母

转基因超级鼠

转基因西红柿 转基因鲑鱼

一、 基因工程 基因拼接技术或DNA重组技术 原理：基因重组 操作水平：DNA分子水平 操作环境：生物体外 一、　基因工程 基因拼接技术或DNA重组技术 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。 供体细胞 目的基因 受体细胞

（一）基因操作的工具

基因的剪刀： 限制性核酸内切酶（简称限制酶） 基因的“针线”：DNA连接酶 基因的运载体: 质粒.噬菌体.动植物病毒

特点：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上将DNA 分子切断。 1.基因的“剪刀”──限制性内切酶（限制酶） 特点：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上将DNA 分子切断。 如：EcoRI的限制酶，能够专一识别 GAATTC序列，并在G和A之间切开。

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。

　　被同一种限制切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？

2、基因的针线——DNA连接酶 磷酸二酯键 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。

基因的针线：DNA连接酶 G A A T T C C T T A A G G A A T T C C T T A A G G 用同种限制酶切割 G C T T A A A A T T C 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。

3、基因的运载工具——运载体 常用的运载体主要有： 1）细菌细胞质的质粒 2）噬菌体 3）某些动植物病毒

质粒： 质粒是染色体外能够进行自主复制的遗传单位，指细菌、酵母菌和放线菌等生物中拟核或细胞核以外的DNA分子。 质粒是基因工程最常用的运载体。 绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNA分子。

标记基因，便于进行检测。

三、工程基本步骤 提取目的基因 目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞 目的基因的表达和检测

第一步：获取目的基因：

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 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。 　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 有表达产物

四、　基因工程的应用

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)

转黄瓜抗青枯病基因的甜椒

转鱼抗寒基因的番茄

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。 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%!

基因诊断与基因治疗 　　运用基因工程设计制造的“DNA探针”检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷，不但准确而且迅速。 　　通过基因工程给患有遗传病的人体内导入正常基因可“一次性”解除病人的疾苦。

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。 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。

小结：基因工程的应用 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。 高效率的生产出高质量、低成本的药品，如胰岛素、干扰素和乙肝疫苗等 利用转基因细菌降解有毒有害的化合物，保护环境。

四、基因食品的安全性 1、转基因生物可能对人体健康产生不利影响，严重的可以致癌和其他疾病。 2、转基因生物可能对环境质量、生态系统或生态系统的稳定性产生不利影响。 3、基因武器可能给人类带来毁灭性的危险。

练习： ⒈要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是（ ）　 ①限制酶②连接酶③解旋酶 ④还原酶　　　 Ａ．①②　　　Ｂ．③④　　Ｃ．①④　　Ｄ．②③ Ａ

⒉实施基因工程的第一步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 Ｂ

Ｃ ⒊ 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 Ａ③②④① Ｂ②④①③　　　　　 Ｃ④①②③ Ｄ③④①②