1、第2节 基因工程及其应用,能发光的水母,能否让热带斑马鱼也发光?,设想,不能发光的热带斑马鱼,基因工程,它们能通过传统的育种方法获得吗？,1.简述基因工程的基本原理、操作工具和基本过程。（重点） 2.举例说明基因工程在农业、医药领域的应用。 3.关注转基因生物和转基因食品的安全性。,1.概念：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，又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。,一、基因工程的原理,2.原理：基因重组 3.操作水平：DNA分子水平操作对象：DNA分子操作环境：主要在生物体外 4.优点： 克服了远缘杂交不亲和的障碍；
2、 周期短； 目的性强。,过程：剪切、拼接、导入、表达 结果：定向地改造生物的遗传性状，获得人类所需的基因产物。,缺点：技术复杂、操作要求精细、难度大,水母（发出绿色荧光）,绿色荧光基因,重组质粒(重组DNA分子),猫的受精卵（含绿色荧光基因）,猫（不能发出绿色荧光）,绿色荧光猫,提取（剪切）,运输工具,结合（拼接）,导入,例子：转基因荧光猫的培育过程,指“ 限制性核酸内切酶 ”,主要存在于微生物,一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定的切点上切割DNA分子,来源:,特点:,“ ”,作用于：,磷酸二酯键,二、基因工程的操作工具 1.基因的“剪刀”限制性核酸内切酶(简称限制酶),限制酶（
3、EcoR）作用过程,被同一种限制酶切断的DNA分子是否具有相同的黏性末端？,【思考】,提示：是,2.基因的“针线”DNA连接酶,催化对象：两个具有相同黏性末端的DNA分子。 催化位置：脱氧核糖与磷酸之间的缺口。 催化结果：形成重组DNA分子。,（2）条件,能够在宿主细胞中复制并稳定保存,具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接,具有标记基因，便于进行筛选,（3）常用 的运载体：,质粒、噬菌体和动植物病毒等,（1）运载体的概念,3.基因的运输工具运载体,抗生素抗性基因,标记基因，便于进行检测。,其中质粒存在于许多细菌和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。,（4
4、）它们的共同特点是：,都有侵染或进入宿主细胞的能力,【例】基因工程的正确操作步骤是（ ） 使目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞 检测目的基因的表达是否符合特定性状要求 提取目的基因 ,C,三、基因工程的步骤,点拨： (1)切割目的基因和运载体必须使用同一种限制酶，以获得相同的黏性末端。 (2)基因工程基本操作步骤中，只有第三步将目的基因导入受体细胞不需碱基互补配对，其余三步都涉及碱基互补配对。 (3)检测目的基因是否导入受体细胞，一般是检测标记基因；目的基因的受体细胞是否成功表达，需要检测目的基因是否表达出了相应产物。,1.基因工程与作物育种,四、基因工程的应用,转基因抗虫棉与普通棉
5、对照,【思考】转基因抗虫棉有性生殖产生的后代都具有抗虫特性吗？为什么？ 提示：不一定，由于性状分离或变异，抗虫棉的子代可能会失去抗虫特性。,转基因龙胆花色奇异,转基因蓝猪耳改变花色,转基因牵牛花改变花色,2.基因工程与药物研制,生产基因工程药品（如：胰岛素）,糖尿病并发症,胰岛素从猪、牛等家畜的胰腺中提取，100kg胰腺只能提取45g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。,将能够产生胰岛素的基因导入大肠杆菌，每2 000 L大肠杆菌培养液就能提取100 g胰岛素！,干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去从人血中提取，300 L血才提取1 mg！其“珍贵”程度自不用多说。,利用基因工程培育
6、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,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，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。,基因工程的应用及实例总结,转基因食品,安全吗?,课,究,探,后,课题：利用网络资源并结合教材中的资料分析,就“转基因生物和转基因食品的安全性”以小论文的形式发表个人见解。,基因 工程,操作步骤：,（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）目的基因的检测与鉴定,应用：,原理,操作工具,限制性核酸内切酶,运载体 DNA连接酶：,基因重组：,作物育种 药物研制,C,1.如图所示是一
7、项重要生物技术的关键步骤，其中 X( ),A.一定是能合成胰岛素的细菌 B.一定是能合成抗体的人类细胞 C.有可能是能合成胰岛素的细菌 D.一定不是能合成胰岛素的细菌,2人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗生素 抗性基因，该抗性基因的主要作用是（ ） A提高受体细胞在自然环境中的耐药性 B增加质粒分子的相对分子质量 C有利于对目的基因是否导入受体细胞进行检测 D便于与外源基因连接,C,3下列属于运载体所必须具有的条件是（ ） 具有标记基因 具有环状的DNA分子 能够在宿主细胞中复制 具有多个限制性核酸内切酶 A B C D,C,C,4.基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的， 在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配对 的步骤是 （ ） A人工合成基因 B目的基因与运载体结合 C将目的基因导入受体细胞 D目的基因的检测与鉴定,
