第二節基因工程及其應用能發光的水母不能發光的熱帶斑馬魚請您欣賞能否能否讓熱帶魚也能發光?設想能發熒光的熱帶斑馬魚普通熱帶斑馬魚是不發熒光的請您欣賞超級小鼠與超級魚請您欣賞抗蟲害的玉米抗蟲棉能產生人胰島素的大腸桿菌從大腸桿菌說起－－胰島素胰島素每100kg豬或牛的胰腺中提取4~5g胰島素1979年，利用大腸桿菌的DNA分子重組，2000L培養液提取100g，相當于2噸豬胰腺中提取的量從大腸桿菌說起－－干擾素

干擾素一千克純的干擾素價值可達440億美元。傳統生產方法：血液中提出白細胞，然后用病毒去感染它，這時會產生干擾素，1個細胞最多生產100~1000個干擾素分子基因工程：改造的大腸桿菌發酵生產：一天內便可生產20萬個干擾素分子。1KG培養物中可以得到20~40mg干擾素一、基因工程原理基因工程又叫做基因拼接技術或DNA重組技術。通俗地說，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胞里，定向地改造生物的遺傳性狀（目的）。原理：操作水平：結果：目的基因供體細胞受體細胞基因重組DNA分子水平定向地改造生物的遺傳性狀，獲得人類所需要的品種。獲得新性狀提取培育轉基因大腸桿菌的簡要過程你認為上述培育轉基因大腸桿菌的關鍵步驟有哪些？普通大腸桿菌(不能分泌胰島素)人體組織細胞胰島素基因與運載體DNA拼接導入大腸桿菌(含胰島素基因)轉基因大腸桿菌(能分泌胰島素)實例展示：培育轉基因大腸桿菌的關鍵步驟1.ONE胰島素基因從人體細胞內提取出來2.TWO胰島素基因與運載體DNA連接3.THREE胰島素基因導入受體(大腸桿菌)細胞基因的“剪刀”基因的“針線”基因的運載體基因的剪刀—限制性核酸內切酶（簡稱限制酶）（一）基因操作的工具限制酶是在生物體(主要是微生物)內的一種酶，能將外來的DNA切斷，由于這種切割作用是在DNA分子內部進行的，故名限制性核酸內切酶。特點：專一性。即一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且能在特定的切點上切割DNA分子。大腸桿菌(EcoRI)的一種限制酶能識別GAATTC序列，并在G和A之間切開。限制酶

EcoRⅠ黏性末端

黏性末端Goback

EcoRⅠ黏性末端

黏性末端什么叫黏性末端？被限制酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個伸出的核苷酸，他們之間正好互補配對，這樣的切口叫黏性末端。CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG練習使用EcoRI剪切目的基因CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATTGGCATCTTAAAATTCCGTAG

目的基因黏性末端基因的針線——DNA連接酶（二）基因操作的工具

DNA連接酶可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，即把梯子兩邊扶手的斷口連接起來，這樣一個重組的DNA分子就形成了。磷酸二酯鍵可把黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，E·coliDNA連接酶或T4DNA連接酶即恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵使用DNA連接酶制作重組DNA分子甲片段CTTCATGAATTCCCTAAGAAGTACTTAAGGGATT乙片段GGCATCTTAAAATTCCGTAG

重組DNA分子GGCATCTTAAAATTCCGTAG……GAATTC…………CTTAAG…………GAATTC…………CTTAAG……EcoRⅠ……GAATTC…………CTTAAG…………GAATTC…………CTTAAG……不同來源的DNA片段混合將不同種來源的DNA片段連接起來生物A基因片段生物B基因片段……GAATTC…………CTTAAG…………GAATTC…………CTTAAG……酶切（二）基因操作的工具導入過程需要運輸工具——運載體。運載體的作用有哪些？作用一：作為運載工具，將外源基因(抗蟲基因)轉移到受體細胞(棉花細胞)中去。作用二：利用運載體在受體細胞(棉花細胞)內，對外源基因(抗蟲基因)進行大量復制。外源基因(如抗蟲基因)怎樣才能導入受體細胞(如棉花細胞)？基因的運載體：常用的運載體主要有兩類：1）細菌細胞質的質粒2）噬菌體或某些動植物病毒質粒：質粒是染色體外能夠進行自主復制的遺傳單位，包括真核生物的細胞器和細菌細胞中核區外的DNA分子。現在習慣上用來專指細菌、酵母菌和放線菌等生物中核以外的DNA分子。

質粒是基因工程最常用的運載體。絕大多數細菌質粒都是閉合環狀DNA分子。有的一個細菌中有一個，有的一個細菌中有多個。大腸桿菌的質粒

最常用的質粒是大腸桿菌的質粒，其中常含有抗藥基因，如四環素的標記基因。質粒的存在與否對宿主細胞生存沒有決定性作用，但復制只能在宿主細胞內成。運載體應該具有什么特點呢?？胰島素基因運載體1.能夠在宿主細胞內復制并穩定保存；2.具有多個限制酶切點以便與外源基因相連；3.具有標記基因，便于進行篩選．四個基本步驟：（三）基因操作的基本步驟1）提取目的基因2）目的基因與運載體結合3）將目的基因導入受體細胞4）目的基因的檢測和表達提取目的基因（三）基因操作的基本步驟目的基因是人們所需要轉移或改造的基因。如蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因，還有植物的抗病（抗病毒、抗細菌）基因、種子貯藏蛋白的基因，以及人的胰島素基因、干擾素基因等。直接分離基因人工合成基因目的基因的提取方法（三）基因操作的基本步驟目的基因與運載體重組1）用一定的限制酶切割質粒，使其出現一個切口，露出黏性末端。2）用同一種限制酶切斷目的基因，使其產生相同的黏性末端。3）將切下的目的基因片段插入質粒的切口處，再加入適量DNA連接酶，形成了一個重組DNA分子（重組質粒）目的基因與運載體的結合過程，實際上是不同來源的基因重組的過程。（三）基因操作的基本步驟常用的受體細胞：有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農桿菌、酵母菌和動植物細胞等。將目的基因導入受體細胞的原理借鑒細菌或病毒侵染細胞的途徑。目的基因導入受體細胞（三）基因操作的基本步驟目的基因的檢測和表達采用一定的方法檢測目的基因是否進入受體細胞受體細胞接受目的基因后就說明目的基因完成了表達嗎？不能，受體細胞必須表現出特定的性狀，才能說明目的基因完成了表達。（三）基因操作的基本步驟若不能表達，要對抗蟲基因再進行修飾。二、基因工程的應用運用基因工程技術，不但可以培養優質、高產、抗性好的農作物及畜、禽新品種，還可以培養出具有特殊用途的動、植物。生長快、耐不良環境、肉質好的轉基因魚(中國)乳汁中含有人生長激素的轉基因牛(阿根廷)1、基因工程與作物育種基因工程在農業上的應用培育抗逆性品種

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

抗蟲基因作物的意義：減少農藥的用量，降低了生產的成本，減少了農藥對環境的污染。轉黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉魚抗寒基因的番茄轉黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯不會引起過敏的轉基因大豆轉基因龍膽花色奇異轉基因藍豬耳改變花色轉基因牽牛花改變了花色A：紫外光照射下的轉綠色熒光蛋白的Eustoma(Lisianthus)花。B：轉沒有綠色熒光蛋白的空質粒的花，2002年，中國轉基因棉花達到150萬公頃，已經占到棉花產量的1／3.

我國大豆食用油近七成是“轉基因”產品與雜交育種、誘變育種相比較，基因工程育種的優點有哪些？目的性強、克服遠源雜交不親和性、育種周期短基因工程在畜牧業的應用繁殖具有抗病能力、高產仔率、高產奶率和高質量的皮毛等優良品質的轉基因動物（如奶牛）。該過程的重要步驟是重組DNA轉移到動物受精卵中。

將人的生長激素基因和牛的生長素基因分別注射到小白鼠受精卵中，得到的“超級小鼠”。導入人基因具特殊用途的豬和小鼠特殊動物圖為2001年12月底出生的5只可愛的轉基因克隆小豬。據培育者英國PPL醫療公司稱，這些轉基因小豬將為研究和“生產”適用于人體移植手術使用的動物器官提供巨大的幫助。2、基因工程與藥物研制我國生產的部分基因

工程疫苗和藥物

用基因工程的方法生產胰島素、干擾素、白細胞介素、凝血因子、以及預防乙肝、霍亂、傷寒、瘧疾等的疫苗。提高生產產量、降低生產成本。1、微生物基因工程：2、細胞基因工程：3、轉基因動物：即把目的基因導入大腸桿菌等菌中，通過微生物表達目的基因的產物。即用哺乳動物細胞株表達目的產物即將目的基因直接導入鼠、兔、羊和豬體內，使目的基因在哺乳動物體內表達，從兒獲得目的產物產品名稱菌株或細胞應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防病毒性肝炎治療心血管病（心臟病）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，其產量之低和價格之高可想而知。將合成的胰島素基因導入大腸桿菌，每2000L培養液就能產生100g胰島素！大規模工業化生產不但