1、你见过萤火虫发光，可是你见过会发光的烟草吗？能能发发光光的的萤萤火火虫虫不发光的烟草不发光的烟草能能发发光光的的水水母母不能发光的热带斑马鱼不能发光的热带斑马鱼你见过水母发光，可是你见过会发光的热带鱼吗？转入人的胰岛素基因的大肠杆菌转入人的胰岛素基因的大肠杆菌怎样才能把人的胰岛素基因转入到大肠杆菌中去？基因工程基因工程及其应用及其应用第第2节节 基因工程：又叫做基因工程：又叫做 或或 。通俗的说，就是按照人们的意愿，把。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物一种生物的的某种某种基因基因提取出来，加以提取出来，加以修饰改造修饰改造，然后放到，然后放到另一另一种生物种生物的细胞里，的细胞里，地改
2、造生物的地改造生物的 。原原 理：理：操作水平：操作水平：结结 果：果：基因重组基因重组DNADNA分子水平分子水平定向定向地改造生物的遗传性状，地改造生物的遗传性状，获得人类所需要的品种。获得人类所需要的品种。获得新性状获得新性状一、基因工程的概念一、基因工程的概念供体细胞供体细胞目的基因目的基因受体细胞受体细胞基因拼接技术基因拼接技术DNADNA重组技术重组技术定向定向遗传性状遗传性状（3）作用于：）作用于：磷酸二酯键磷酸二酯键1.限制性核酸内切酶（简称限制酶）限制性核酸内切酶（简称限制酶）二、基因工程的操作工具二、基因工程的操作工具（1）来源：）来源：（2）特性：）特性：（4）切割结果：
3、）切割结果：限制性内切酶限制性内切酶（EcoREcoR）作用过程作用过程练一练练一练1.1.某种限制酶某种限制酶a a能识别的序列和切能识别的序列和切点是点是-A ACGTT-A ACGTT-，尝试写出此限制，尝试写出此限制酶作用后的黏性末端酶作用后的黏性末端2.2.某种限制酶某种限制酶b b能识别的序列和切点是能识别的序列和切点是-G GATCC-G GATCC-，尝试写出此限制酶作用后，尝试写出此限制酶作用后的黏性末端的黏性末端-AACGTT-AACGTT-TTGCAA-TTGCAA-GGATCC-GGATCC-CCTAGG-CCTAGG-TTGCA-TTGCA-A -A ACGTT-AC
4、GTT-A-A-G-G-CCTAG-CCTAGGATCC-GATCC-G-G-1.1.如果几个不同的如果几个不同的DNADNA被同一种限制酶切断是被同一种限制酶切断是否具有相同的黏性末端？否具有相同的黏性末端？思考思考:黏性末端一般不同黏性末端一般不同2.2.用不同的限制酶呢？用不同的限制酶呢？具有具有3.3.某个基因用限制酶切断一次形成几个切口？某个基因用限制酶切断一次形成几个切口？可产生几个黏性末端？可产生几个黏性末端？一个切口，产生两个黏性末端。一个切口，产生两个黏性末端。GAATTCCGTAGAATTCGGATT CTTCATGAATTCCCTAA GAAGTACTTAAGGGATT
5、CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 练习使用练习使用EcoRI 剪切目的基因剪切目的基因生物甲生物甲生物乙生物乙作用作用：将两个具有：将两个具有相同黏性末端相同黏性末端的的DNADNA连接起来，连接起来，使之成为一个完整的使之成为一个完整的DNADNA分子。分子。二、基因工程的操作工具二、基因工程的操作工具2.DNA2.DNA连接酶连接酶作用位点作用位点：相邻的两个脱氧核苷酸的切口。：相邻的两个脱氧核苷酸的切口。即生成：即生成：磷酸二酯键磷酸二酯键DNA连接酶的作用过程
6、连接酶的作用过程基因的针线：基因的针线：DNA连接酶连接酶G A A T T CC T T A A GG A A T T CC T T A A GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C GG C T T A A A A T T C G用同种限制酶切割用同种限制酶切割DNA连接酶连接连接酶连接的是的是DNA骨架上骨架上的缺口，的缺口，不是不是碱碱基间的氢键基间的氢键1 1依下图，有关工具酶功能的叙述中，不依下图，有关工具酶功能的叙述中，不正确的是（正确的是（）A A切断切断a a处的酶是限制性内切酶处的酶是限制性内切酶B B切断切断b b处的酶是
7、解旋酶处的酶是解旋酶C C连接连接b b处的酶为处的酶为DNADNA连接酶连接酶D D限制性内切酶和限制性内切酶和DNADNA连接酶均作用于连接酶均作用于a a处处课堂巩固课堂巩固（2 2）种类：种类：（3 3）质粒存在于许多质粒存在于许多细细菌和酵母菌菌和酵母菌等生物中等生物中,是是拟核或细胞核外拟核或细胞核外能够能够自主复制自主复制的很小的的很小的环状环状DNADNA分子分子.标记基标记基因，便因，便于进行于进行检测。检测。二、基因工程的操作工具二、基因工程的操作工具3.3.运载体运载体（1）作用：作用：将外源基因送入受体细胞将外源基因送入受体细胞质粒、噬菌体和动植物病质粒、噬菌体和动植物
8、病毒等毒等具有一到多个限制酶的酶切具有一到多个限制酶的酶切位点位点,以便与外源基因连接以便与外源基因连接;能能进入进入受体细胞并在受体细受体细胞并在受体细胞内稳定存在并能复制、胞内稳定存在并能复制、表达表达；具有具有标记基因标记基因,便于目的基因便于目的基因的筛选的筛选.运载体必须同时满足三个要求：运载体必须同时满足三个要求：具有具有标记基因标记基因,便于目的基因的筛选便于目的基因的筛选.抗性基因抗性基因基因工程的基因工程的“四步曲四步曲”提取提取目的基因目的基因1目的基因与运载体目的基因与运载体结合结合2将目的基因将目的基因导入导入受体细胞受体细胞3目的基因的目的基因的检测检测和和表达表达4
9、 基因工程的实质：基因工程的实质：广义的基因重组：广义的基因重组：基因重组基因重组基因工程基因工程自由组合自由组合+交叉互换交叉互换基因工程的操作工具基因工程的操作工具1.基因的剪刀基因的剪刀 限制酶限制酶2.基因的针线基因的针线 连接酶连接酶 3.基因的运输工具基因的运输工具 运载体运载体 基因工程的操作步骤基因工程的操作步骤1.目的基因的目的基因的提取提取2.目的基因与运载体目的基因与运载体结合结合3.目的基因目的基因导入导入受体细胞受体细胞4.目的基因的目的基因的检测检测与与鉴定鉴定基因工程的原理基因工程的原理 细菌和人是差异非常细菌和人是差异非常大的两种生物大的两种生物,为什么通过为什
10、么通过基因重组后基因重组后,细菌能够合成细菌能够合成人体的某些蛋白质呢人体的某些蛋白质呢?思维拓展（一）、基因工程与作物育种（一）、基因工程与作物育种 1、在农作物生产方面、在农作物生产方面 2、在畜牧养殖方面、在畜牧养殖方面(二）、基因工程与药物研制二）、基因工程与药物研制（三）、环境保护（三）、环境保护 “超级细菌超级细菌”通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因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工程培育成功的“超级细菌超级细菌”却能分解石油中的多种烃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，分解类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分
11、解DDTDDT等毒害物质。等毒害物质。我国的行动 2001年年5月，国务院公布月，国务院公布农业转基因生物农业转基因生物安全管理条例安全管理条例，对农业转基因生物的研，对农业转基因生物的研究和试验、生产和加工、经营和进出口等究和试验、生产和加工、经营和进出口等作了具体规定。作了具体规定。趋利避害，不能因噎废食。趋利避害，不能因噎废食。5种育种方法的比较育种育种方法方法杂交杂交育种育种单倍体单倍体育种育种多倍体多倍体育种育种诱变诱变育种育种基因工基因工程育种程育种基本基本原理原理方法方法优点优点缺点缺点实例实例杂交杂交自交自交选优选优自交自交基因重组基因重组不同个体的优良不同个体的优良性状可集中
12、到同性状可集中到同一个个体上一个个体上育种年限长育种年限长杂交水稻杂交水稻中国荷斯坦牛中国荷斯坦牛花药离体培花药离体培养、秋水仙养、秋水仙素诱导加倍素诱导加倍染色体变异染色体变异明显缩短育种明显缩短育种年限年限技术复杂、技术复杂、成功率低成功率低普通小麦花普通小麦花药离体培养药离体培养秋水仙素处秋水仙素处理萌发的种理萌发的种子、幼苗子、幼苗染色体变异染色体变异植物茎杆粗壮，植物茎杆粗壮，果实、种子大果实、种子大发育延迟，发育延迟，结实率低结实率低无籽西瓜无籽西瓜物理或化学方物理或化学方法处理动植物法处理动植物、微生物、微生物基因突变基因突变提高变异频提高变异频率，大幅度率，大幅度改良某些性改良某些性状状有利变异少，有利变异少，需要处理大量需要处理大量实验材料实验材料青霉菌高产菌青霉菌高产菌株的培育株的培育黑农五号大豆黑农五号大豆基因重组基因重组将一种生物特定将一种生物特定基因转移到另一基因转移到另一种生物体内种生物体内定向地定向地改造生改造生物的遗传性状物的遗传性状可能引起生可能引起生态危机，技态危机，技术难度大术难度大转基因抗转基因抗虫棉虫棉
