1、第3节 基因工程与转基因生物,Chimera -客迈拉,英招,这是what？,思考：,1、为什么能把一种生物的基因“嫁接”到另一种生物上？2、推测这种“嫁接”怎样能实现？3、这种“嫁接”对品种的改良有什么意义？,遗传赋于物种的稳定，保证物种的延续不断。变异赋于物种的进化，保证物种对各种环境的适应。,在生物演变的长河中，自然发生的变异是非常缓慢的，随着生物科学的发展，人类开始学会干预生物的变异。,杂交育种,1.只能利用已有基因的重组，不能创造新的基因。 2.育种进程缓慢，过程繁琐。 3. 不能跨越物种界限。,基因工程,基因工程,1.概念,依据预先设计的蓝图，用人工方法将某种生物的基因，接合到另一
2、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。,原 理：,操作水平：,结 果：,基因重组,DNA分子水平,定向改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。,苏云金芽孢杆菌,抗虫基因,运载体（DNA）,导入,普通棉花（无抗虫特性）,棉花细胞（含抗虫基因）,棉花植株（有抗虫特性）,提取,基因工程,抗虫棉,基因的“剪刀”,基因的“浆糊”,基因的“运输工具”,需要三种工具：,限制性核酸内切酶,DNA连接酶,运载体,基因工程,1、 基因的“剪刀”,工具,限制酶,种类:,来源:,特点:,主要存在于微生物,一种限制酶只能识别一种特定的核苷
3、酸序列,并在特定切点切割DNA分子,已发现的有200多种,限制性内切酶（EcoR）作用过程,被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？,思考:,形成的黏性末端不同,不同的限制酶呢？,具有,基因工程,工具,2、 基因的“浆糊”,DNA连接酶,作用：,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。,DNA连接酶的作用过程,DNA连接酶,作用位点：,相邻的两个脱氧核苷酸的切口。,DNA连接酶,用同种限制酶切割,抗虫基因,运载体基因,基因工程,工具,3、 基因的“分子运输车”,运载体,能在宿主细胞内自我复制并稳定地保存,具有多个限制酶切点,具有标记基因,基因工程,工具,3
4、、 基因的“分子运输车”,运载体,质粒,最常用,双链闭环DNA分子,能自我复制,带抗性基因,基因工程的基本过程,1.获取目的基因,什么是目的基因？ 获得目的基因的方法有哪些？,基因工程的基本过程,1.获取目的基因,2.目的基因与运载体重组,此处的运载体是什么？ 为什么切取目的基因和切开质粒一般要用相同的限制酶？,基因工程的基本过程,1.获取目的基因,2.目的基因与运载体重组,3.重组DNA分子导入受体细胞,什么是受体细胞？ 受体细胞有哪些？,基因工程的基本过程,1.获取目的基因,2.目的基因与运载体重组,3.重组DNA分子导入受体细胞,4.筛选含目的基因的受体细胞,基因工程的基本过程,怎样检验
5、抗虫基因在棉细胞内是否表达呢？,没有抗虫基因 的棉植株,有抗虫基因的棉植株,棉铃虫,虫没有死,虫被杀死,没有表达,目的基因表达,基因工程的基本过程, 获取目的基因, 目的基因与运载体重组, 重组DNA分子导入受体细胞, 筛选含目的基因的受体细胞,四个步骤：,要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是（ ） 限制酶 连接酶 解旋酶 还原酶 ,随,练习,堂,实施基因工程的第一步的一种方法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分子的顺序，切点在和之间，这是利用了酶的（ ）高效性 专一性 多样性 催化活性易受外界影响,随,练习,堂,转基因技术的应用,将目的基
6、因转入受体细胞,细菌,植物,动物,基因工程菌,转基因植物,转基因动物,发酵工程,细胞工程,优良动植物品系,转基因技术的应用,1.微生物基因工程, 制药方面,胰岛素、生长激素、干扰素、白细胞介素、乙肝疫苗等,长期以来治疗糖尿病的特效药胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，100kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，治疗一位糖尿病患者，每年所需的胰岛素用量，需要40头牛或50头猪的胰脏。1978年9月，科学家成功实现了由大肠杆菌生产人胰岛素。他们2000L的大肠杆菌培养液中，获得了100kg胰岛素，相当于从1吨猪胰脏中获得的产量。从此，大规模生产胰岛素开始了。1980年，世界上第一家用基因工程生产人胰岛素
7、的工厂开始建造。两年后，基因工程生产的人胰岛素正式进入市场。这是人类第一个基因工程产业化的产品。,转基因技术的应用,1.微生物基因工程, 环境保护方面,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。,转基因技术的应用,2.植物基因工程,抗虫棉,抗寒油菜,抗旱玉米,转基因番茄,在食品、医药等领的 应用： 获得抗逆性、高产、 高营养价值的农作 物等,成果：,转基因技术的应用,3.动物基因工程,特点： 以受精卵作为受体细胞用显微注射
8、的方法将目的 基因导入受精卵使受精卵发育成转基因动物,巨型小鼠（内含外源生长激素基因）,转基因技术的应用,3.动物基因工程,（1）获取具有优良性状的动物新品种。,成果：,转基因技术的应用,3.动物基因工程,（2）乳腺生物发生器：从动物的乳汁中获得人源性蛋白质药物。,成果：,转基因技术的应用,3.动物基因工程,（3）基因治疗,成果：,P65页 “发现之路”,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。,转基因生物产品的安全性,转基因生物安全吗?,转基因食品已经走进我国百姓的生活。国内尚没有转基因作物的大规模生产近几年我国大量从美国、阿根廷等国进口大豆，其中大部分是转基
9、因大豆。我国有一半以上的大豆色拉油含有转基因成分。,转基因生物产品的安全性,现在国内都有哪些转基因食品？,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,转基因生物安全吗?,转基因生物产品的安全性,支持派认为：如果转基因农业生物技术得不到社会支持，这一研究将被扼杀，并且强调，迄今为止并没有发现转基因食品危害人体健康和环境的确切证据。,转基因生物安全吗?,转基因生物产品的安全性,一英国科学家声称，转基因马铃薯会减弱 老鼠免疫系统功能；美国康乃
10、尔大学也发现，转基因玉米会危害蝴蝶幼虫及其相关生态环境。,环保团体认为这种违反自然的转基因作物及产品，未经长期安全测试，长期食用可能对人类及生态环境造成负面影响。尤其是注重环境和生态保护的欧盟国家，对转基因作物更加排斥，因而抵制美国GMO产品的进口。,转基因生物产品的安全性,1、转基因生物本身是否会对生物环境造成不利的影响？,A、转基因植物演变成农田杂草的可能性。,B、诱发病虫产生抗性。,转基因生物产品的安全性,2、转基因生物本身是否会对人体健康造成不利的影响？,有毒物质过敏性,转基因安全事件,英国“普兹台事件”：1998年，英国罗伊特研究所普兹台教授说他的实验证明，幼鼠食用转基因土豆会使内脏
11、和免疫系统受损。,转基因安全事件,美国的“斑蝶事件”：1999年美国康乃尔大学副教授约翰罗西在自然上发表文章说，一种转基因玉米可产生杀死害虫的花粉，而身为益虫的一种美州大蝴蝶食用了这种转基因玉米花粉后有44死亡。,基因工程的基本过程,目的基因是人们为了得到其表达产物而把它转入到 新的生物体中去的基因,从生物体细胞中分离,基因定位,用限制酶从DNA分子中切取,mRNA,DNA,逆转录酶,通过化学方法人工合成,1.获取目的基因,基因工程的基本过程,目的基因是人们为了得到其表达产物而把它转入到 新的生物体中去的基因,从生物体细胞中分离,基因定位,用限制酶从DNA分子中切取,通过化学方法人工合成,1.
12、获取目的基因,基因工程的基本过程,1.概念：导入的生物细胞，即能接纳重组DNA的活细胞 。,受体细胞,2.种类：大肠杆菌植物细胞动物细胞微生物细胞,基因工程的基本过程,1.获取目的基因,2.目的基因与运载体重组,3.重组DNA分子导入受体细胞,4.筛选含目的基因的受体细胞,此处目的基因具体 是什么基因？ 获得目的基因的方 法有哪些？,此处的运载体是什么？ 为什么切取目的基因和切开质粒一般要用相同的限制酶？,什么是受体细胞？ 受体细胞有哪些？,基因工程的基本过程,筛选含目的基因的受体细胞,将重组DNA分子导入受体细胞的频率一般仅在 10 -7左右。得到目的基因的受体细胞极少，大量的是未成功导入的细胞。,筛选！,