第二节 基因工程及其应用

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1、基因工程及其应用基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。通俗的说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的性状。原理：基因重组操作水平：DNA分子水平操作环境：生物体外结果：定向改造生物的性状，获得人类所需要的品种。一、　基因工程目的基因供体细胞受体细胞基因操作的工具1.基因的“剪刀”──限制性内切酶（限制酶）一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切割点上将DNA分子切断。专一性基因的针线：DNA连接酶GAATTCCTTAA

2、GGAATTCCTTAAGGCTTAAAATTCGGCTTAAAATTCGGCTTAAAATTCG用同种限制酶切割被同一种限制酶切断的几个DNA是否具有相同的黏性末端？２、基因的针线──DNA连接酶连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。3、基因的运输工具——运载体常用的运载体：质粒、噬菌体和动植物病毒标记基因，便于进行检测。四个基本步骤：1）提取目的基因2）目的基因与运载体结合3）将目的基因导入受体细胞4）目的基因的检测和表达（三）基因操作的基本步骤目的基因目的基因

3、是人们所需要转移或改造的基因。如苏云金芽孢杆菌的抗虫基因，还有植物的抗病（抗病毒、抗细菌）基因、种子贮藏蛋白的基因，以及人的胰岛素基因、干扰素基因等。直接分离基因人工合成基因目的基因的提取方法（三）基因操作的基本步骤（三）基因操作的基本步骤步骤二：目的基因与运载体重组1）用一定的限制酶切割质粒，使其出现一个切口，露出黏性末端。2）用同一种限制酶切断目的基因，使其产生相同的黏性末端。3）将切下的目的基因片段插入质粒的切口处，再加入适量DNA连接酶，形成了一个重组DNA分子（重组质粒）目的基因与运载体的结合过程

4、，实际上是不同来源的基因重组的过程。（三）基因操作的基本步骤常用的受体细胞：有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等。将目的基因导入受体细胞的原理借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。步骤三：目的基因导入受体细胞（三）基因操作的基本步骤步骤四：目的基因的检测和表达四环素抗性基因氨苄青霉素抗性基因不能，受体细胞必须表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达。（三）基因操作的基本步骤受体细胞摄入DNA分子后就说明目的基因完成了表达吗？若不能表达，要对抗虫基因再进行修饰。二、基因工程的应用生长快、耐不良环

5、境、肉质好的转基因鱼(中国)乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)1、基因工程与作物育种转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转鱼抗寒基因的番茄转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯不会引起过敏的转基因大豆2、基因工程与药物研制我国生产的部分基因工程疫苗和药物许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，

6、100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！使其价格降低了30%-50%!3、基因工程与环境保护⑴环境监测：基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。⑵环境污染治理：基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质

7、。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“超级细菌”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DDT等毒害物质。利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。练习：⒈要使目的基因与对应的载体重组，所需的两种酶是（）①限制酶　　　②连接酶　　③解旋酶　　　④还原酶Ａ．①②　　　Ｂ．③④　　Ｃ．①④　　Ｄ．②③Ａ2.基因工程的正确操作步骤是（　）①使目的基因与运载体结合　　②将目的基因导入受

8、体细胞　③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求④提取目的基因Ａ．③②④①　　Ｂ．②④①③　　　　　Ｃ．④①②③　　Ｄ．③④①②C3.质粒是基因工程最常用的运载体，它的主要特点是（　　）①能自主复制②不能自主复制③结构很小④蛋白质⑤环状RNA分子⑥环状DNA⑦能“友好”地“借居”A.①③⑤⑦B.②④⑥C.①③⑥⑦D.②③⑥⑦C4.切取牛的生长激素和人的生长激素基因，用显微注射技术将它们分别注入小鼠的受精卵