16基因工程

生物现代技术-----基因工程起始于上个世纪70年代，上世纪70年代初美国科学家科恩第一次实现不同物种生物间的DNA重组并导入大肠杆菌，对于这一重要成果，在当时谁也不清楚它的用途。但是四十年后的今天，在这一成果的基础上己经形成一个年产值千亿美元以上的新兴产业，这就是生物基因工程专业。基因工程的兴起标志着人类从认识、揭示生命的奥秘到按照人们的愿望改造生物的巨大飞跃。第三节基因工程与转基因生物1、基因工程概念基因工程：是指依据预先设计的蓝图，用人工方法将某种生物的基因，结合到另一种生物的基因组DNA中并使其表达，使后者获得新的遗传性状，产生出人类所需要的产物，或创造出新的生物类型的现代生物技术。基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平基本过程剪切→拼接→导入→表达结果人类需要的基因产物•基因工程生产胰岛素简要过程：基因工程的基本过程人的细胞提取胰岛素基因与运载体DNA拼接导入细菌(含胰岛素基因)生产胰岛素上述生产胰岛素的关键步骤是什么？•解决胰岛素生产的关键步骤需要哪些工具？基因操作的工具分子手术刀——限制性内切酶分子缝合针——DNA连接酶分子运输车——运载体（质粒）限制性内切酶的作用限制性内切酶能识别特定的碱基序列从而切断特定部位的脱氧核苷酸。限制性内切酶作用过程DNA连接酶的作用过程返回2、基因工程过程示意图①从细胞中分离出DNA①②③④⑤⑥②限制酶截取DNA片断③分离大肠杆菌中的质粒④DNA重组⑤用重组质粒转化大肠杆菌⑥培养大肠杆菌克隆大量基因A、提取目的基因人工基因合成法1.逆转录法：以信使RNA为模板，在逆转录酶的作用下将脱氧核苷酸合成合成DNA(基因)。2.直接合成法：根据蛋白质的氨基酸顺序推算出信使RNA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。DNA合成仪PCR扩增仪提取目的基因将需要的基因从供体生物的细胞内提取出来。取出DNA用限制酶切断DNA目前被较广泛提取使用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病基因等。2、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，再连接酶的作用下连接形成重组DNA分子。提取质粒并用限制酶切割用连接酶将目的基因和质粒连接目的基因与质粒的连接基因工程的基本过程关键步骤一：目的基因的获取关键步骤二：目的基因与运载体DNA连接关键步骤三：重组DNA分子导入受体(大肠杆菌)细胞关键步骤四：筛选含有目的基因的受体细胞转基因作物在全球市场的价值1995年0.75亿美元1996年2.35亿美元1997年6.70亿美元2000年30亿美元2004年47.0亿美元2005年超50亿美元2010年可望增至200亿美元3、转基因技术的应用微生物基因工程、植物基因工程、动物基因工程。转基因成果令人叹为观止1.1972年美国斯坦福大学的伯格第一次重组DNA获得成功.将动物病毒DNA与噬菌体DNA连接在一起。抗虫棉普通棉科学家从苏云金芽孢杆菌中提取出毒蛋白基因，并成功的导入棉细胞内使之合成毒蛋白。抗虫转基因棉使棉铃虫幼虫虫体发育不正常。微生物基因工程因其技术成熟、操作容易、研制周期短，能大量生产而广泛应用于药用蛋白质的规模化生产。植物基因工程使人类获得了具有各种抗性特点或提高作物产量、品质的转基因植物。动物基因工程常以受精卵作为受体细胞以显微注射方式导入目的基因。以使人类获得优良性状的新品种动物，利用乳腺生物反应器生产人源性药用蛋白质。转基因动物你吃过转基因食品吗？不管您愿不愿意，您己经或正在把转基因食品吃进肚里第一批列入目录的农业转基因生物是：大豆：大豆种子、大豆、大豆粉、大豆油、豆粕玉米：玉米种子、玉米、玉米油、玉米粉油菜：油菜种子、油菜籽、油菜籽油、油菜籽粕、棉花种子番茄：番茄种子、鲜番茄、番茄酱现在国内都有哪些转基因食品？4、转基因生物产品的安全性1、食物安全性因素-----对人类健康的可能影响（1）转基因产物的直接影响：包括营养成分、毒性或增加食物过敏性物质的可能；（2）转基因间接影响：经遗传工程修饰的基因片段导入后，引发基因突变或改变代谢途径，致使其最终产物可能含有新的成分或改变现有成分的含量所造成的间接影响；（3）植物里导入了具有抗除草剂或毒杀虫功能的基因后，它是否也象其他有害物质一样能通过食物链进入人体内；（4）转基因食品经由胃肠道的吸收而将基因转移至胃肠道微生物中，从而对人体健康造成影响2、环境安全性因素-----对生态环境可能的影响（1）转基因生物对农业和生态环境的影响；（2）产生超级杂草的可能；（3）种植抗虫转基因作物后可能使害虫产生免疫并遗传、从而产生更加难以消灭的“超级害虫”；（4）转基因向非目标生物漂移的可能性；（5）其他生物吃了转基因食物是否会产生畸变或灭绝；（6）转基因生物是否会破坏生物的多样性等。巩固复习1、在基因工程中，切割载体和含有对应目的基因的DNA片段时，需使用A、同种限制酶B、两种限制酶C、同种连接酶D、两种连接酶2、基因工程中，科学家常用细菌、酵母菌等微生物作为受体细胞，主要原因是这些微生物A、个体微小，性状较多B、繁殖迅速，遗传操作较容易C、遗传物质含量少，简单D、性状稳定，变异较少3、下列关于基因工程的叙述，正确的是A、基因工程经常以抗生素的抗性基因为目的基因B、细菌质粒是基因工程最常用的运载体C、通常选用不同的限制性内切酶分别处理含目的基因DNA和运载体DNAD、为育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体ABB5、质粒是基因工程最常用的运载体，它的主要特点是①能自主复制②无独立性③结构很小④蛋白质⑤环状RNA⑥环状DNA⑦能“友好”地“借居”A、①②③④⑤⑥⑦B、②④⑥C、①③⑥⑦D、②③⑥⑦6、下列关于基因工程的说法，正确的是A、基因工程的设计和施工都是在细胞水平上进行的B、目前基因工程所有目的基因都是从供体细胞中直接分离得到的C、基因工程能使科学家打破物种界限，定向改造生物性状D、只要检测出受体细胞中含目的基因，那么目的基因一定能成功进行表达。8、基因工程的正确操作步骤是①目的基因与运载体重组②重组DNA分子导入受体细胞③筛选含目的基因的受体细胞④获取目的基因A、③④②①B、②④①③C、④①②③D、③④①②CCC8、下图是将人的生长激素基因导入细菌D的细胞内，产生“工程菌”的示意图。所用的载体为质粒A。请回答：若知细菌D的细胞内不含质粒A上的基因，质粒A导入细菌后，其上的基因能得到表达。1）图中A和B产生的C叫，它通常在体外完成。此过程必须用到的工具酶为。2）在导入完成后的细菌中，实际上有的根本没有导入质粒，有的导入普通质粒，只有少数导入C。所以在基因工程操作步骤中必须要有这一步骤。3）若将C导入细菌D后，目的基因在“工程菌”中表达成功的标志是什么？。“工程菌”能合成人的生长激素目的基因的检测和筛选限制酶、DNA连接酶重组DNA