第2节 基因工程及其应用

从大肠杆菌说起－－干扰素 干扰素（抗病毒的特效药，也可治疗乳腺癌、骨髓 一千克纯的干扰素价值可达440亿美元。 癌、淋巴癌等癌症和某些白血病） 一千克纯的干扰素价值可达440亿美元。 传统生产方法：血液中提出白细胞，然后用病毒去感染它，这时会产生干扰素，1个细胞最多生产100~1000个干扰素分子 基因工程：改造的大肠杆菌发酵生产：一天内便可生产20万个干扰素分子。1KG培养物中可以得到20~40mg干扰素

定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。 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。 供体细胞 目的基因 受体细胞 获得新性状

你认为上述培育转基因大肠杆菌的关键步骤有哪些？ 实例展示： 培育转基因大肠杆菌的简要过程 普通大肠杆菌 (不能分泌胰岛素) 人体组织细胞 提取 与运载体DNA拼接 导入 胰岛素基因 大肠杆菌(含胰岛素基因) 转基因大肠杆菌 (能分泌胰岛素) 你认为上述培育转基因大肠杆菌的关键步骤有哪些？

培育转基因大肠杆菌的关键步骤 胰岛素基因导入受体(大肠杆菌)细胞 胰岛素基因从人体细胞内提取出来 胰岛素基因与运载体DNA连接 1.ONE 胰岛素基因从人体细胞内提取出来 2.TWO 胰岛素基因与运载体DNA连接 3.THREE 胰岛素基因导入受体(大肠杆菌)细胞 基因的“剪刀” 基因的“针线” 基因的运载体

基因操作的工具 基因的“剪刀”—限制性核酸内切酶（限制酶） 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：专一性，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。

大肠杆菌(EcoRI)的一种限制酶能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。

练习使用EcoRI 剪切目的基因 黏性末端 CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAA AATTCCGTAG CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT 黏性末端 GGCATCTTAA AATTCCGTAG 目的基因

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。

基因操作的工具 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，这样一个重组的DNA分子就形成了。

使用DNA连接酶制作重组DNA分子 重组DNA分子 重组DNA分子(含抗虫基因)怎样才能导入受体细胞(如棉花细胞)？ GGCATCTTAA AATTCCGTAG 甲片段 CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT 乙片段 GGCATCTTAA AATTCCGTAG 重组DNA分子 重组DNA分子(含抗虫基因)怎样才能导入受体细胞(如棉花细胞)？

（二）基因操作的工具 基因的运载工具——运载体： 常用的运载体主要有两类： 1）细菌细胞质的质粒 2）噬菌体或某些动植物病毒

质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物的细胞中，是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子。 质粒： 质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物的细胞中，是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状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。有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。

二、基因工程的应用 1、基因工程与作物育种 　　运用基因工程技术，获得了高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各种抗逆性的作物新品种。

将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。 基因工程在农业上的应用 培育抗逆性品种 将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。 抗虫基因作物的意义： 减少农药的用量，降低了生产的成本，减少了农药对环境的污染。

转黄瓜抗青枯病基因的甜椒 转鱼抗寒基因的番茄 转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯 不会引起过敏的转基因大豆

目的性强、克服远源杂交不亲和性、育种周期短 2002年，中国转基因棉花达到150万公顷，已经占到棉花产量的1／3. 我国大豆食用油近七成是“转基因”产品 与杂交育种、诱变育种相比较，基因工程育种的优点有哪些？ 目的性强、克服远源杂交不亲和性、育种周期短

将人的生长激素基因和牛的生长素基因分别注射到小白鼠受精卵中，得到的“超级小鼠”。 基因工程在畜牧业的应用 繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮毛等优良品质的转基因动物（如奶牛）。 该过程的重要步骤是重组DNA转移到动物受精卵中。 将人的生长激素基因和牛的生长素基因分别注射到小白鼠受精卵中，得到的“超级小鼠”。

2、基因工程与药物研制 用基因工程的方法生产胰岛素、干扰素、白细胞介素、凝血因子、以及预防乙肝、霍乱、伤寒、疟疾等的疫苗。 提高生产产量、降低生产成本。 我国生产的部分基因 工程疫苗和药物

　　胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、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！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了30%-50%!

　　干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去从人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍贵”程度自不用多说。 　　人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程实现工业化生产，均为解除人类的病苦，提高人类的健康水平发挥了重大的作用。 人造血液及其生产

1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来 3、基因工程与环境保护 ⑴ 环境监测： 　　基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。 1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来

　　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。

⑵ 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。 ⑵ 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。