基因工程及其應(yīng)用,第2節(jié),基因“嫁接”,一、基因工程 又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。通俗的說，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，然后放到另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。,小結(jié),定向地改造生物的遺傳性狀，獲得人類所需要的品種。,DNA分子水平,生物體外,基因重組,1、 基因的“剪刀”限制性核酸內(nèi)切酶 專一性： 識(shí)別特定核苷酸 序列，在特定的切點(diǎn)切DNA， 具特異性。并裂解磷酸二酯 鍵，產(chǎn)生兩個(gè)黏性末端。,二、基因操作的工具,黏性末端,例：大腸桿菌的一種限制酶(EcoR)能識(shí)別 GAATTC序列，并在G和A之間切開。,EcoR,被同一種限制酶切斷的幾個(gè)DNA是否具有相同的黏性末端？ 要想獲得某個(gè)特定性狀的基因必須要用限制酶切幾個(gè)切口？可產(chǎn)生幾個(gè)黏性末端？,思考:,2、基因的“針線” DNA連接酶 連接酶的作用： 將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來，使之成為一個(gè)完整的DNA分子。 連接的部位： 生成磷酸二酯鍵 DNA連接酶的作用過程：,連接酶的作用是：將互補(bǔ)配對(duì)的兩個(gè)黏性末端連接起來，使之成為一個(gè)完整的DNA分子。,基因的針線：DNA連接酶,3、基因的運(yùn)輸工具運(yùn)載體,常用的運(yùn)載體： 質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒等,標(biāo)記基因，便于進(jìn)行檢測(cè)。,質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌和酵母菌等生物中,是細(xì)胞染色體外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子.,三、基因工程的操作步驟,從細(xì)胞中分離出DNA,從大腸桿菌中提取質(zhì)粒,提取目的基因,目的基因與運(yùn)載體結(jié)合,DNA連 接酶,目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,目的基因的檢測(cè)與鑒定,基因工程操作的基本步驟,四個(gè)基本步驟：,1）提取目的基因 2）目的基因與運(yùn)載體結(jié)合 3）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 4）目的基因的檢測(cè)與鑒定,轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花,轉(zhuǎn)入蘇云金桿菌的一個(gè)抗蟲基因，是中國目前最主要的轉(zhuǎn)基因作物,1、基因工程與作物育種,四、基因工程的應(yīng)用,轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒,轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯,不會(huì)引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆,運(yùn)用基因工程技術(shù)，不但可以培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性好的農(nóng)作物及畜、禽新品種，還可以培養(yǎng)出具有特殊用途的動(dòng)、植物。,乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷),生長快、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國),導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級(jí)綿羊和超級(jí)小鼠,我國生產(chǎn)的部分基因 工程疫苗和藥物,許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來源限制產(chǎn)量有限，其價(jià)格往往十分昂貴。,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)胛⑸锛?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。,2、基因工程與藥物研制,胰島素從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價(jià)格之高可想而知。,將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價(jià)格降低了30%-50%!,通過基因工程的方式創(chuàng)造了能合成人干擾素的大腸桿菌，每1Kg的培養(yǎng)液可提取204mg干擾素。,干擾素治療病毒感染簡直是“萬能靈藥”！過去從人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍貴”程度自不用多說。,1998年英國的研究人員普斯陶伊通過新聞媒體向人展示了他的研究成果：實(shí)驗(yàn)鼠在食用轉(zhuǎn)基因土豆十天后，其腎、脾和消化道都出現(xiàn)了不同程度的損傷。 你們?cè)鯓涌创D(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性呢？,五、轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性,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(huì)支持，這一研究將被扼殺，并且強(qiáng)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)境的確切證據(jù)。,美國人食用轉(zhuǎn)基因食品已多年，超級(jí)市場(chǎng)上有4000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以后會(huì)得病，甚至?xí)鹚劳觥?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)在為止也沒有個(gè)案例說明它有問題 。,反對(duì)派的觀點(diǎn),一英國科學(xué)家聲稱，轉(zhuǎn)基因馬鈴薯會(huì)減弱老鼠免疫系統(tǒng)功能； 美國康乃爾大學(xué)也發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因玉米會(huì)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，未經(jīng)長期安全測(cè)試，長期食用可能對(duì)人類及生態(tài)環(huán)境造成負(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(duì)轉(zhuǎn)基因作物更加排斥，因而抵制美國GMO產(chǎn)品的進(jìn)口。,我國政策法規(guī),2001年5月，國務(wù)院公布的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理?xiàng)l例規(guī)定，不得銷售未標(biāo)識(shí)的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物，其標(biāo)識(shí)應(yīng)注明產(chǎn)品中含有轉(zhuǎn)基因成分的主要原料名稱；有特殊銷售范圍的還應(yīng)注明并在指定范圍內(nèi)銷售。,