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(共47张PPT)
1、杂交育种可集中两个品种的优良性状。
2、诱变育种可在短时间内获得更多优良的变 异类型。
能发光的水母
不能发光的热带斑马鱼
能否让热带鱼也能发光
第2节 基因工程及其应用
每100kg 猪或牛的胰腺中提取 4~5g胰岛素
治疗一个患者需宰杀40－50头牛
问题探讨
怎样把人胰岛素基因“嫁接”到大肠杆菌中去？
1979年，利用大肠杆菌的DNA分子重组，2000L培养液 提取100g ， 相当于2吨猪胰腺中提取的量
一、基因工程
（一) 概念：
基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。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，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
1、原 理：
2、特 点：
不同生物间的基因重组
目的性强，育种周期短，克服远缘杂交不亲和的障碍
3、目 的：
定向改造生物的遗传性状
DNA基本单位： 脱氧核糖核苷酸
碱 基
磷酸
脱氧
核糖
A
G
C
T
腺嘌呤脱氧核苷酸
鸟嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶脱氧核苷酸
胸腺嘧啶脱氧核苷酸
脱氧核苷酸的种类
C
G
C
G
T
G
A
T
A
C
A
A
T
T
1 .基因的剪刀—限制性核酸内切酶（限制酶）
（二）操作工具
分布：主要来源于原核生物
作用：切割工具，能将DNA 切断
特点：专一性（一种限制酶只能识别一种 特定的核苷酸序列）
G A A T T C
C T T A A G
↓
限制酶
↓
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。
1 .基因的剪刀—限制性核酸内切酶（限制酶）
↓
限制酶
↓
C T T A A
G
A A T T C
G
1 .基因的剪刀—限制性核酸内切酶（限制酶）
C T T A A
G
A A T T C
G
黏性末端
黏性末端
1 .基因的剪刀—限制性核酸内切酶（限制酶）
CTTCATG AATTCCCTAA
GAAGTACTTAA GGGATT
GGCATCTTAA
AATTCCGTAG
练习使用EcoRI 剪切目的基因
CTTCATG AATTCCCTAA
GAAGTACTTAA GGGATT
GGCATCTTAA
AATTCCGTAG
目的基因
黏性末端
3、运输工具——运载体。
作用一：将目的基因转移到受体细 胞中。
作用二：在受体细胞内，对目的基因进行大量复制。
（二） 操作工具
A、条件：
*能够在宿主细胞中复制并稳定地保存
*具多个限制酶切点，以便与外源基因连接
*具有标记基因，便于进行筛选
B、常用的运载体：
质粒、噬菌体和动植物病毒等
3、运输工具——运载体。
标记基因，便于进行检测。
质粒
*能自主复制
*具标记基因
*相对分子量小
*具限制酶识别位点
3、运输工具——运载体。
2.基因的针线——DNA连接酶
（二） 操作工具
磷酸二酯键
概念：将两种来源不同的DNA片段连接起来的酶
（三）基因工程的基本步骤
1）提取目的基因
2）目的基因与运载体结合
3）将目的基因导入受体细胞
4）目的基因的检测和鉴定
（一）基因工程与作物育种
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。
二、基因工程的应用
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
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。
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”。
导入人基因具特殊用途的猪和小鼠
特殊动物
图为2001年12月底出生的5只可爱的转基因克隆小猪。据培育者英国PPL医疗公司称，这些转基因小猪将为研究和“生产”适用于人体移植手术使用的动物器官提供巨大的帮助。
（二）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
高效率、高质量、低成本。
如生产胰岛素、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。
人造血液及其生产
（三）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
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。
三、转基因生物与转基因食品的安全性
两种观点
不安全：证据
安全：证据
你们的观点？
安全观点：
1、转基因食品与非转基因食品的构成是一样的；
2、减少农药使用、减少环境污染；
3、节省生产成本，降低粮食售价；
4、增加食品营养、提高食品产量等。
不安全观点：
1、可能产生抗除草剂的超级杂草；
2、可能使疾病的散播跨越物种障碍；
3、可能损害农作物的生物多样性；
4、认为创造新物种，可能干扰生态系统的 稳定性；
5、可能产生新毒素和新过敏源。
关于转基因生物的争论主要表现在如下几个方面？
1.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。
2.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遗传病。
3.基因武器可能给人类带来毁灭性的危险。
课堂小结：
基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶
基因的“针线”——DNA连接酶
基因的运输工具——运载体（质粒）
1.基因工程的概念
2.基因工程操作的基本工具
3.基因操作的基本步骤
目的基因提取
目的基因与运载体结合
目的基因导入受体细胞
目的基因的检测与鉴定
（1）要将目的基因与运载体连接起来，在基因操作中应选用
A、只需DNA连接酶
B、同一种限制酶和DNA连接酶
C、只需限制酶
D、不同的限制酶和DNA连接酶
练 习
（2）下列各项中，说明目的基因完成了表达的是
A、棉珠中含有杀虫蛋白基因
B、大肠杆菌中具有胰岛素基因
C、酵母菌中产生了干扰素
D、抗病毒基因导入土豆细胞中
（9）不属于基因工程方法生产的药物是
A、干扰素 B、白细胞介素
C、青霉素 D、乙肝疫苗
（8）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
Ａ、③②④① Ｂ、②④①③
Ｃ、④①②③ Ｄ、③④①②
（一）基因工程的基本工具
1 基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶
G A A T T C
C T T A A G
↓
限制酶
↓
（一）基因工程的基本工具
1 基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶
↓
限制酶
↓
C T T A A
G
A A T T C
G
（一）基因工程的基本工具
1 基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶
↓
限制酶
↓
C T T A A
G
A A T T C
G
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。
同一种限制酶切割出的黏性末端是互补的，且两者序列相同。
1.提取目的基因
（三）基因工程的基本步骤
目的基因是所需要转移或改造的基因。
（如抗虫基因、抗病毒基因、人的胰岛素基因等）
直接分离基因
人工合成基因
目的基因的提取方法
（三）基因工程的基本步骤
2.目的基因与运载体结合
1）用同一种限制酶切割质粒和目的 基因。
2）加入适量DNA连接酶
3）质粒和目的基因结合成一个重组DNA分子
思考：目的基因与运载体结合这一步可能出现的结合方式有几种？
A 目的基因与目的基因结合
B 运载体与运载体结合
C 目的基因与运载体结合
（三）基因工程的基本步骤
B 常用的受体细胞：
动、植物细胞和微生物（大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌）等。
根据基因操作目的不同，可选不同的受体细胞。
A 原理
主要借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。
3.将目的基因导入受体细胞
（三）基因工程的基本步骤
4.目的基因的检测和鉴定
四环素
抗性基因
氨苄青霉
素抗性基因
A 检测：通过检测受体细胞是否具有标记基因，判断目的基因是否导入
　杂交 　育种 　诱变 　育种 多倍体育　　　　　　 　 种 单倍体育 　 种 基因
工程
　方法 　杂交 射线、辐射处理 　秋水 　仙素 花药离体 培养 基因
转移
　原理 　基因 　重组 基因突变 染色体变 　 异　 染色体变 　 异　　　 基因
重组
　优点 集“优” 提高突变 频率，产生新基因 果实大营养丰富　　　　　　　　　　　　　　　　　　 缩短育种年限 　　 定向改变生物性状
　缺点 育种时间 　 长　　 　　　 需要处理大量材料 发育迟结实率低　　　　　　　　　　　 技术复杂 操作
复杂
小结：五种育种方式的比较
（12）在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的
A、人工合成目的基因
B、目的基因与运载体结合
C、将目的基因导入受体细胞
D、目的基因的检测和表达
（11）转基因动物是指
A、提供基因的动物
B、基因组中增加外源基因的动物
C、能产生白蛋白的动物
D、能表达基因信息的动物
（13）下列各项中，与基因工程无关的是
A、选择“工程菌”生产胰岛素
B、培育转基因抗虫棉
C、人工诱导多倍体
D、利用DNA探针检测应用水是否含有病毒

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