第六章從雜交育種到基因工程

第二節(jié)基因工程及其應(yīng)用（第二課時）高中生物組：馬海強溫故知新基因工程的概念基因工程的工具基因工程的基本步驟無性繁殖1）提取目的基因2）目的基因與運載體結(jié)合3）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4）目的基因的檢測和表達（核心）工具酶作用磷酸二酯鍵基因工程自20世紀(jì)70年代興起后，短短幾十年的時間已經(jīng)取得了突飛猛進的發(fā)展。目前已經(jīng)成為生物科學(xué)的核心技術(shù)。在一些實際應(yīng)用領(lǐng)域也展示出了美好的前景。生長快、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國)乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)：舉例說出基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)境保護等領(lǐng)域的應(yīng)用。能力目標(biāo)：收集“轉(zhuǎn)基因生物的轉(zhuǎn)基因食品的”相關(guān)信息的能力；情感態(tài)度和價值觀：

1.通過了解基因工程的成果及發(fā)展前景，關(guān)注科學(xué)技術(shù)在社會中的相互作用；

2.關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品的安全性。基因工程的應(yīng)用農(nóng)牧業(yè)醫(yī)藥衛(wèi)生環(huán)境保護1998年英國一位生物學(xué)家在電視節(jié)目中宣布：老鼠食用了轉(zhuǎn)基因的馬鈴薯后腎、脾和消化道都出現(xiàn)了損傷，體重和器官重量減輕，免疫系統(tǒng)遭到破壞。結(jié)果不可信！

轉(zhuǎn)基因食品

安全嗎?!辯論會轉(zhuǎn)基因生物與轉(zhuǎn)基因食品的安全性安全？不安全？如何辨別轉(zhuǎn)基因食品？常見的轉(zhuǎn)基因食品木瓜據(jù)悉，市場上95%的木瓜都是轉(zhuǎn)基因的已批準(zhǔn)安全證書的有棉花、水稻、玉米和番木瓜；只有棉花、番木瓜批準(zhǔn)商業(yè)化種植基因工程育種缺點優(yōu)點常用方法原理多倍體育種單倍體育種誘變育種雜交育種類型雜交基因重組操作簡單，目的性強時間長輻射、射線誘變，化學(xué)藥劑誘變等基因突變育種年限縮短，改良某些性狀有利不多，需大量處理花藥離體培養(yǎng)再秋水仙素處理幼苗染色體變異年限短，易穩(wěn)定技術(shù)復(fù)雜，且需與雜交育種配合秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗果大，莖稈粗，營養(yǎng)物豐富發(fā)育遲，結(jié)實低，在動物中無法開展基因重組運用基因工程將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞并得以表達目的強，育種時間短，克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙有可能產(chǎn)生一些負(fù)面影響，如生物安全受威脅小結(jié)學(xué)生展示一環(huán)境保護方面的應(yīng)用基因工程與環(huán)境保護

⑴環(huán)境監(jiān)測：

基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測環(huán)境中的病毒、細(xì)菌等污染。1t水中只有10個病毒也能被DNA探針檢測出來利用基因工程培育的“指示生物”能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物。⑵環(huán)境污染治理：

基因工程做成的“超級細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。通常一種細(xì)菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級細(xì)菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)。學(xué)生展示二醫(yī)藥衛(wèi)生的應(yīng)用基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生方面的應(yīng)用我國生產(chǎn)的部分基因

工程疫苗和藥物

用基因工程的方法生產(chǎn)胰島素、干擾素、白細(xì)胞介素、凝血因子、以及預(yù)防乙肝、霍亂、傷寒、瘧疾等的疫苗。提高生產(chǎn)產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本。胰島素是治療糖尿病的特效藥，長期以來只能依靠從豬、牛等動物的胰腺中提取，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！大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)不但解決了這種比黃金還貴的藥品產(chǎn)量問題，還使其價格降低了30%-50%!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。人造血液、白細(xì)胞介素、乙肝疫苗等通過基因工程實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，均為解除人類的病苦，提高人類的健康水平發(fā)揮了重大的作用。人造血液及其生產(chǎn)產(chǎn)品名稱菌株或細(xì)胞應(yīng)用人胰島素大腸桿菌人生長激素大腸桿菌表皮生長因子大腸桿菌白細(xì)胞介素-2大腸桿菌a—干擾素酵母菌乙型肝炎疫苗酵母菌溶血栓劑哺乳動物細(xì)胞治療糖尿病治療生長缺陷癥治療燙傷、胃潰瘍治療某些癌癥治療癌癥或病毒感染預(yù)防病毒性肝炎治療心血管病（心臟病）從中國農(nóng)科院傳出重大消息，國家“863”計劃生物領(lǐng)域項目“利用轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)乙型肝炎口服疫苗”科研課題小組，繼成功研制出轉(zhuǎn)基因植物———抗乙肝馬鈴薯之后，近日又成功地培育出抗乙肝番茄(西紅柿)，可用于藥物生產(chǎn)。用轉(zhuǎn)基因的植物生產(chǎn)藥物

轉(zhuǎn)基因抗乙肝西紅柿(中國)，雖然不能治愈乙肝，但一年只吃幾個抗乙肝西紅柿，就完全能代替注射乙肝疫苗?？挂腋挝骷t柿屬于轉(zhuǎn)基因食品，就是將乙肝疫苗植入西紅柿內(nèi)，經(jīng)過多代繁殖，使轉(zhuǎn)入的基因穩(wěn)定化。用轉(zhuǎn)基因的植物生產(chǎn)藥物用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物基因工程技術(shù)還可以是哺乳動物本身變成“批量生產(chǎn)藥物的工廠”?？茖W(xué)家將藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動子等調(diào)控組件重組在一起，通過一定的方法導(dǎo)入哺乳動物的受精卵中，然后，將受精卵送入母體內(nèi)，使其生長發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物。轉(zhuǎn)基因動物進入哺乳期后，可通過分泌的乳汁來生產(chǎn)所需的藥品。目前，科學(xué)家已在牛和山羊等動物乳腺生物反應(yīng)器中表達出了抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素和α-抗胰蛋白酶等重要醫(yī)藥產(chǎn)品轉(zhuǎn)有人α-抗胰蛋白酶基因的轉(zhuǎn)基因羊?qū)肴嘶蚓咛厥庥猛镜呢i和小鼠特殊動物

圖為2001年12月底出生的5只可愛的轉(zhuǎn)基因克隆小豬。據(jù)培育者英國PPL醫(yī)療公司稱，這些轉(zhuǎn)基因小豬將為研究和“生產(chǎn)”適用于人體移植手術(shù)使用的動物器官提供巨大的幫助。展示三農(nóng)牧業(yè)的應(yīng)用基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

培育抗逆性品種

將細(xì)菌的抗蟲、抗病毒、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等抗性基因轉(zhuǎn)移到作物體內(nèi)，將從根本上改變作物的特性。如轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。

抗蟲基因作物的意義：減少農(nóng)藥的用量，降低了生產(chǎn)的成本，減少了農(nóng)藥對環(huán)境的污染。轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯不會引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆轉(zhuǎn)基因龍膽花色奇異轉(zhuǎn)基因藍(lán)豬耳改變花色轉(zhuǎn)基因牽牛花改變了花色A：紫外光照射下的轉(zhuǎn)綠色熒光蛋白的Eustoma(Lisianthus)花。B：轉(zhuǎn)沒有綠色熒光蛋白的空質(zhì)粒的花，基因工程在畜牧業(yè)的應(yīng)用

繁殖具有抗病能力、高產(chǎn)仔率、高產(chǎn)奶率和高質(zhì)量的皮毛等優(yōu)良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因動物（如奶牛）。該過程的重要步驟是重組DNA轉(zhuǎn)移到動物受精卵中。

將人的生長激素基因和牛的生長素基因分