湖南省懷化市湖天中學(xué)高中生物 第6章 第2節(jié) 基因工程及其應(yīng)用課件 新人教版必修2

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1、 蜘蛛能夠吐出蛛絲蜘蛛能夠吐出蛛絲資料二：蛛絲是自資料二：蛛絲是自然界最奇特的物質(zhì)然界最奇特的物質(zhì)之一，它具有極強之一，它具有極強的韌度，其韌度是的韌度，其韌度是同樣直徑鋼材的好同樣直徑鋼材的好幾倍。但與家蠶不幾倍。但與家蠶不同，蜘蛛不能家養(yǎng)，同，蜘蛛不能家養(yǎng)，因為它們會互相吞因為它們會互相吞食，所以不可能建食，所以不可能建立人工飼養(yǎng)蜘蛛的立人工飼養(yǎng)蜘蛛的農(nóng)場。農(nóng)場。30多年來，多年來，科學(xué)家們一直試圖科學(xué)家們一直試圖找到利用其他生物找到利用其他生物體來制造蛛絲的辦體來制造蛛絲的辦法。法?；蚬こ碳盎蚬こ碳捌鋺?yīng)用其應(yīng)用第第2 2節(jié)節(jié)美國麻省的國家陸軍生物化學(xué)美國麻省的國家陸軍生物化學(xué)指揮中心

2、和加拿大魁北克內(nèi)克指揮中心和加拿大魁北克內(nèi)克夏生物科技公司從蜘蛛身上抽夏生物科技公司從蜘蛛身上抽取出取出蜘蛛基因蜘蛛基因植入山羊體內(nèi)，植入山羊體內(nèi)，讓羊奶具有讓羊奶具有蜘蛛絲蛋白蜘蛛絲蛋白，再利，再利用特殊的紡絲程序，將羊奶中用特殊的紡絲程序，將羊奶中的蜘蛛絲蛋白紡成人造基因蜘的蜘蛛絲蛋白紡成人造基因蜘蛛絲，這種絲又稱為生物鋼。蛛絲，這種絲又稱為生物鋼?；蚬こ蹋夯蚬こ蹋杭醇?。通。通俗的說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種俗的說，就是按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，物的細(xì)胞里， 地改造生

3、物的地改造生物的 。原原 理：理：操作水平：操作水平：結(jié)結(jié) 果：果：基因重組基因重組DNADNA分子水平分子水平定向定向地改造生物的遺傳性狀，獲得人類地改造生物的遺傳性狀，獲得人類所需要的品種。所需要的品種?；蚱唇蛹夹g(shù)或基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)重組技術(shù)定向定向遺傳性狀遺傳性狀克服遠(yuǎn)緣雜交的不親和的障礙；克服遠(yuǎn)緣雜交的不親和的障礙；定向改變生物體的性狀定向改變生物體的性狀優(yōu)優(yōu) 點：點：專一性專一性CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG EcoRI 剪切目的基因剪切目的基因CTTCATG AATTCCCTAA GA

4、AGTACTTAA GGGATT GGCATCTTAAAATTCCGTAG 目的基因目的基因黏性末端黏性末端作用結(jié)果：一般產(chǎn)生黏性末端作用結(jié)果：一般產(chǎn)生黏性末端1.1.被同一種限制酶切斷的幾個被同一種限制酶切斷的幾個DNADNA產(chǎn)生的產(chǎn)生的黏性末端有什么特點？黏性末端有什么特點？2.2.從圖上可知限制酶切割的是什么部位？從圖上可知限制酶切割的是什么部位？思考思考: :產(chǎn)生相同的黏性末端，相同的黏性末端可以堿基互產(chǎn)生相同的黏性末端，相同的黏性末端可以堿基互補配對補配對磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵（2 2）常用）常用的運載體：的運載體：質(zhì)粒、噬菌體和動、植物病毒等質(zhì)粒、噬菌體和動、植物病毒等（1 1）概念

5、）概念 標(biāo)記基標(biāo)記基因，便因，便于進(jìn)行于進(jìn)行檢測。檢測。質(zhì)粒質(zhì)粒存在于許多存在于許多細(xì)細(xì)菌和酵母菌菌和酵母菌等生物等生物中中, ,是能夠自主復(fù)是能夠自主復(fù)制的制的很小的環(huán)狀很小的環(huán)狀DNADNA分子分子。使用使用DNA連接酶制作重組連接酶制作重組DNA分子分子目的基因目的基因CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT 運載體運載體GGCATCTTAAAATTCCGTAG GGCATCTTAAAATTCCGTAG 使用使用DNA連接酶制作重組連接酶制作重組DNA分子分子目的基因目的基因CTTCATG AATTCCCTAA GAAGTACTTAA GGGATT 運載

6、體運載體GGCATCTTAAAATTCCGTAG DNADNA連接酶的作用位點連接酶的作用位點是：是：DNADNA骨架上的切口。骨架上的切口。即生成：即生成：磷酸二酯鍵。磷酸二酯鍵。從細(xì)胞中分從細(xì)胞中分離出離出DNA從大腸桿菌從大腸桿菌中提取質(zhì)粒中提取質(zhì)粒限制限制 酶酶提取目的基因提取目的基因限制酶限制酶目的基因與目的基因與運載體結(jié)合運載體結(jié)合DNA連連 接酶接酶目的基因?qū)康幕驅(qū)胧荏w細(xì)胞入受體細(xì)胞目的基因的目的基因的表達(dá)與檢測表達(dá)與檢測三、基因工程操作的基本步驟三、基因工程操作的基本步驟抗蟲棉抗蟲棉抗抗CMVCMV甜椒甜椒1、基因工程與作物育種生長快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因生長快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因

7、魚魚( (中國中國) )乳汁中含有人生長激素的乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛轉(zhuǎn)基因牛( (阿根廷阿根廷) )轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄因的番茄2 2、基因工程與藥物研制、基因工程與藥物研制我國生產(chǎn)的部分基因我國生產(chǎn)的部分基因工程疫苗和藥物工程疫苗和藥物許多藥品的生產(chǎn)許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取是從生物組織中提取的。受材料來源限制的。受材料來源限制產(chǎn)量有限，其價格往產(chǎn)量有限，其價格往往十分昂貴。往十分昂貴。微生物生長迅速，容易控制，適于大規(guī)模工微生物生長迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成相應(yīng)藥物成分的基因?qū)I(yè)化生產(chǎn)。若將生物合

8、成相應(yīng)藥物成分的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞內(nèi)，讓它們產(chǎn)生相應(yīng)的藥物，不但入微生物細(xì)胞內(nèi)，讓它們產(chǎn)生相應(yīng)的藥物，不但能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。胰島素從豬、牛等動物的胰胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，腺中提取，100Kg100Kg胰腺只能提取胰腺只能提取4-5g4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價的胰島素，其產(chǎn)量之低和價格之高可想而知。格之高可想而知。將合成的胰島將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿素基因?qū)氪竽c桿菌，每菌，每2000L2000L培養(yǎng)液培養(yǎng)液就能產(chǎn)生就能產(chǎn)生100g100g胰島胰島素！使其價格降低素！使其價格降低了了30%-50%!30%-50%!

9、臨床常見的生長激素，干擾素和乙肝疫苗等藥物都臨床常見的生長激素，干擾素和乙肝疫苗等藥物都可以用基因工程來大規(guī)模生產(chǎn)可以用基因工程來大規(guī)模生產(chǎn)1987年開始上市的干擾素年開始上市的干擾素基因工程做成的基因工程做成的“超級細(xì)菌超級細(xì)菌”能吞食和能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。通常一種假單孢通常一種假單孢桿菌只能分解石油中桿菌只能分解石油中的一種烴類用基因的一種烴類用基因工程培育成功的工程培育成功的“超超級細(xì)菌級細(xì)菌”卻能分解石卻能分解石油中的多種烴類化合油中的多種烴類化合物。物。 科學(xué)家還培育出能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分科學(xué)家還培育出能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解解DDT

10、DDT等毒害物質(zhì)的細(xì)菌。等毒害物質(zhì)的細(xì)菌。3、環(huán)境污染治理、環(huán)境污染治理 利用基因工程培育的利用基因工程培育的“指示生物指示生物”能十分靈敏能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物。 安全嗎安全嗎?!轉(zhuǎn)基因植物的安全性爭論轉(zhuǎn)基因植物的安全性爭論 支持派認(rèn)為：如果轉(zhuǎn)基因農(nóng)業(yè)生物技術(shù)得不到社會支持，支持派認(rèn)為：如果轉(zhuǎn)基因農(nóng)業(yè)生物技術(shù)得不到社會支持，這一研究將被扼殺，并且強調(diào)，迄今為止并沒有發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基這一研究將被扼殺，并且強調(diào)，迄今為止并沒有發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因食品危害人體健康和環(huán)境的確切證

11、據(jù)。因食品危害人體健康和環(huán)境的確切證據(jù)。美國人食用轉(zhuǎn)基因食品已多年，超級美國人食用轉(zhuǎn)基因食品已多年，超級市場上有市場上有4000多種商品是含有轉(zhuǎn)基因多種商品是含有轉(zhuǎn)基因植物成分的，還沒有事例證明人吃了植物成分的，還沒有事例證明人吃了以后會得病，甚至?xí)鹚劳?。以后會得病，甚至?xí)鹚劳觥＜幽么?、澳大利亞也是轉(zhuǎn)基因食品的加拿大、澳大利亞也是轉(zhuǎn)基因食品的生產(chǎn)大國，均有幾千萬人在吃，到現(xiàn)生產(chǎn)大國，均有幾千萬人在吃，到現(xiàn)在為止也沒有在為止也沒有個案例說明它有問題個案例說明它有問題 。反對派的觀點反對派的觀點一英國科學(xué)家聲稱，轉(zhuǎn)基因馬鈴薯會減一英國科學(xué)家聲稱，轉(zhuǎn)基因馬鈴薯會減弱老鼠免疫系統(tǒng)功能；弱老鼠免

12、疫系統(tǒng)功能；美國康乃爾大學(xué)也發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因玉米會美國康乃爾大學(xué)也發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因玉米會危害蝴蝶幼蟲及其相關(guān)生態(tài)環(huán)境。危害蝴蝶幼蟲及其相關(guān)生態(tài)環(huán)境。 環(huán)保團(tuán)體認(rèn)為這種違反自然的轉(zhuǎn)基因作物及產(chǎn)品，未環(huán)保團(tuán)體認(rèn)為這種違反自然的轉(zhuǎn)基因作物及產(chǎn)品，未經(jīng)長期安全測試，長期食用可能對人類及生態(tài)環(huán)境造經(jīng)長期安全測試，長期食用可能對人類及生態(tài)環(huán)境造成負(fù)面影響。成負(fù)面影響。 尤其是注重環(huán)境和生態(tài)保護(hù)的歐盟國家，對轉(zhuǎn)基因作尤其是注重環(huán)境和生態(tài)保護(hù)的歐盟國家，對轉(zhuǎn)基因作物更加排斥，因而抵制美國物更加排斥，因而抵制美國GMO產(chǎn)品的進(jìn)口。產(chǎn)品的進(jìn)口?；蚬こ痰牟僮鞴ぞ呋蚬こ痰牟僮鞴ぞ?.基因的剪刀基因的剪刀 限制酶限制酶2.基因的針線基因的針線 連接酶連接酶 3.基因的運輸工具基因的運輸工具 運載體運載體 基因工程的操作步驟基因工程的操作步驟1.目的基因的目的基因的提取提取2.目的基因與運載體目的基因與運載體結(jié)合結(jié)合3.目的基因目的基因?qū)雽?dǎo)入受體細(xì)胞受體細(xì)胞4.目的基因的目的基因的檢測檢測與與表達(dá)表達(dá)一、基因工程的原理二、基因工程的應(yīng)用三、轉(zhuǎn)基因和轉(zhuǎn)基因食品的安全性