第六章第二節(jié)基因工程及其應(yīng)用從大腸桿菌說起質(zhì)?；虼竽c桿菌能合成人得胰島素嗎？能合成干擾素嗎？從大腸桿菌說起胰島素每100kg豬或牛得胰腺中提取4~5g胰島素

79年,利用大腸桿菌得DNA分子重組,2000L培養(yǎng)液提取100g,相當(dāng)于2噸豬胰腺中提取得量從大腸桿菌說起干擾素:一千克純得干擾素價(jià)值可達(dá)440億美元。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法:血液中提出白細(xì)胞,然后用病毒去感染它,這時(shí)會產(chǎn)生干擾素,1個(gè)細(xì)胞最多生產(chǎn)100~1000個(gè)干擾素分子基因工程:改造得大腸桿菌發(fā)酵生產(chǎn):一天內(nèi)便可生產(chǎn)20萬個(gè)干擾素分子。1KG培養(yǎng)物中可以得到20~40mg干擾素一、基因工程——分子水平改變生命基因工程又叫做基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)。這種技術(shù)就是在生物體外,通地對DNA分子進(jìn)行人工剪切與拼接,對生物得基因進(jìn)行改造與重新組合,然后導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行無性繁殖,使重組基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá),產(chǎn)生人類所需要得基因產(chǎn)物。

通俗地說,就就是按照人們得意愿,把一種生物得個(gè)別基因復(fù)制出來,加以修飾改造,然后放到另一種生物得細(xì)胞里,定向地改造生物得遺傳性狀(目得)?；虻眉舻丁拗菩詢?nèi)切酶(簡稱限制酶)(一)基因操作得工具限制酶就是在生物體(主要就是微生物)內(nèi)得一種酶,能將外來得DNA切斷,由于這種切割作用就是在DNA分子內(nèi)部進(jìn)行得,故名限制性內(nèi)切酶。特點(diǎn):特異性。即一種限制酶只能識別一種特定得核苷酸序列,并且能在特定得切點(diǎn)上切割DNA分子?；虻眉舻丁拗菩詢?nèi)切酶(簡稱限制酶)大腸桿菌(E、coli)得一種限制酶能識別GAATTC序列,并在G與A之間切開。限制酶基因得剪刀——限制性內(nèi)切酶(簡稱限制酶)限制酶什么叫黏性末端？被限制酶切開得DNA兩條單鏈得切口,帶有幾個(gè)伸出得核苷酸,她們之間正好互補(bǔ)配對,這樣得切口叫黏性末端?；虻冕樉€——DNA連接酶(二)基因操作得工具

DNA連接酶可把黏性末端之間得縫隙“縫合”起來,即把梯子兩邊扶手得斷口連接起來,這樣一個(gè)重組得DNA分子就形成了。磷酸二酯鍵外源基因(如抗蟲基因)怎樣才能導(dǎo)入受體細(xì)胞(如棉花細(xì)胞)？(二)基因操作得工具導(dǎo)入過程需要運(yùn)輸工具——運(yùn)載體。運(yùn)載體得作用有哪些？作用一:作為運(yùn)載工具,將外源基因(抗蟲基因)轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞(棉花細(xì)胞)中去。作用二:利用運(yùn)載體在受體細(xì)胞(棉花細(xì)胞)內(nèi),對外源基因(抗蟲基因)進(jìn)行大量復(fù)制。大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)基因得運(yùn)載工具——運(yùn)載體:常用得運(yùn)載體主要有兩類:

1)細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)得質(zhì)粒

2)噬菌體或某些動(dòng)植物病毒質(zhì)粒:質(zhì)粒就是染色體外能夠進(jìn)行自主復(fù)制得遺傳單位,包括真核生物得細(xì)胞器與細(xì)菌細(xì)胞中核區(qū)外得DNA分子?，F(xiàn)在習(xí)慣上用來專指細(xì)菌、酵母菌與放線菌等生物中核以外得DNA分子。質(zhì)粒就是基因工程最常用得運(yùn)載體。絕大多數(shù)細(xì)菌質(zhì)粒都就是閉合環(huán)狀DNA分子。有得一個(gè)細(xì)菌中有一個(gè),有得一個(gè)細(xì)菌中有多個(gè)。大腸桿菌得質(zhì)粒:最常用得質(zhì)粒就是大腸桿菌得質(zhì)粒,其中常含有抗藥基因,如四環(huán)素得標(biāo)記基因。質(zhì)粒得存在與否對宿主細(xì)胞生存沒有決定性作用,但復(fù)制只能在宿主細(xì)胞內(nèi)成。四個(gè)基本步驟:(三)基因操作得基本步驟1)提取目得基因2)目得基因與運(yùn)載體結(jié)合3)將目得基因?qū)胧荏w細(xì)胞4)目得基因得檢測與表達(dá)目得基因(三)基因操作得基本步驟目得基因就是人們所需要轉(zhuǎn)移或改造得基因。如蘇云金芽孢桿菌得抗蟲基因,還有植物得抗病(抗病毒、抗細(xì)菌)基因、種子貯藏蛋白得基因,以及人得胰島素基因、干擾素基因等。直接分離基因人工合成基因目得基因得提取方法(三)基因操作得基本步驟步驟二:目得基因與運(yùn)載體重組

1)用一定得限制酶切割質(zhì)粒,使其出現(xiàn)一個(gè)切口,露出黏性末端。

2)用同一種限制酶切斷目得基因,使其產(chǎn)生相同得黏性末端。

3)將切下得目得基因片段插入質(zhì)粒得切口處,再加入適量DNA連接酶,形成了一個(gè)重組DNA分子(重組質(zhì)粒)目得基因與運(yùn)載體得結(jié)合過程,實(shí)際上就是不同來源得基因重組得過程。(三)基因操作得基本步驟常用得受體細(xì)胞:有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌與動(dòng)植物細(xì)胞等。將目得基因?qū)胧荏w細(xì)胞得原理借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞得途徑。步驟三:目得基因?qū)胧荏w細(xì)胞(三)基因操作得基本步驟步驟四:目得基因得檢測與表達(dá)四環(huán)素抗性基因氨芐青霉素抗性基因不能,受體細(xì)胞必須表現(xiàn)出特定得性狀,才能說明目得基因完成了表達(dá)。(三)基因操作得基本步驟受體細(xì)胞攝入DNA分子后就說明目得基因完成了表達(dá)嗎？若不能表達(dá),要對抗蟲基因再進(jìn)行修飾。二、基因工程得應(yīng)用運(yùn)用基因工程技術(shù),不但可以培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性好得農(nóng)作物及畜、禽新品種,還可以培養(yǎng)出具有特殊用途得動(dòng)、植物。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)1、基因工程與作物育種轉(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?；ǜ淖兞嘶ㄉ獳:紫外光照射下得轉(zhuǎn)綠色熒光蛋白得Eustoma(Lisianthus)花。B:轉(zhuǎn)沒有綠色熒光蛋白得空質(zhì)粒得花,會發(fā)光得轉(zhuǎn)基因魚導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級羊和超級小鼠導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠超級動(dòng)物特殊動(dòng)物圖為2001年12月底出生得5只可愛得轉(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)基因小豬將為研究與“生產(chǎn)”適用于人體移植手術(shù)使用得動(dòng)物器官提供巨大得幫助。首只轉(zhuǎn)基因猴誕生,人類未來憂喜參半2、

2002年,中國轉(zhuǎn)基因棉花達(dá)到150萬公頃,已經(jīng)占到棉花產(chǎn)量得1／3、

我國大豆食用油近七成就是“轉(zhuǎn)基因”產(chǎn)品與雜交育種、誘變育種相比較,基因工程育種得優(yōu)點(diǎn)有哪些？目得性強(qiáng)、克服遠(yuǎn)源雜交不親與性、育種周期短

1993年我國科學(xué)工作者培育成得抗棉鈴蟲得轉(zhuǎn)基因抗蟲棉,其抗蟲基因來源于()A、普通棉花得基因突變B、棉鈴蟲變異形成得致死基因C、寄生在棉鈴蟲體內(nèi)得線蟲D、蘇云金芽孢桿菌體內(nèi)得抗蟲基因D2、基因工程與藥物研制我國生產(chǎn)的部分基因

工程疫苗和藥物1、微生物基因工程:即把目得基因?qū)氪竽c桿菌等菌中,通過微生物表達(dá)目得基因得產(chǎn)物。2、細(xì)胞基因工程:即用哺乳動(dòng)物細(xì)胞株表達(dá)目得產(chǎn)物3、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物:即將目得基因直接導(dǎo)入鼠、兔、羊與豬體內(nèi),使目得基因在哺乳動(dòng)物體內(nèi)表達(dá),從兒獲得目得產(chǎn)物產(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(dòng)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)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(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。將合成得胰島素基因?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得藥品產(chǎn)量問題,還使其價(jià)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(shí)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)2、不屬于基因工程方法生產(chǎn)得藥物就是()A、干擾素B、白細(xì)胞介素C、青霉素D、乙肝疫苗

C3、基因工程與環(huán)境保護(hù)⑴環(huán)境監(jiān)測:

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

基因工程做成得“超級細(xì)菌”能吞食與分解多種污染環(huán)境得物質(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)。

2006年3月14日綠色與平組織發(fā)布消息,稱亨氏營養(yǎng)米粉含有轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲水稻成分。

那么轉(zhuǎn)基因食品到底安全嗎？什么樣得轉(zhuǎn)基因食品才能上市？如何面對市場上得轉(zhuǎn)基因食品呢？

四、基因食品得安全性1、轉(zhuǎn)基因生物可能對人體健康產(chǎn)生不利影響,嚴(yán)重得可以致癌與其她疾病。2、轉(zhuǎn)基因生物可能對環(huán)境質(zhì)量、生態(tài)系統(tǒng)或生態(tài)系統(tǒng)得穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。3、基因武器可能給人類帶來毀滅性得危險(xiǎn)。1)以下說法正確得就是()

A、所有得限制酶只能識別一種特定得核苷酸序列

B、質(zhì)粒就是基因工程中唯一得運(yùn)載體

C、運(yùn)載體必須具備得條件之一就是:具有多個(gè)限制酶切點(diǎn),以便與外源基因連接

D、基因控制得性狀都能在后代表現(xiàn)出來C練習(xí)2)有關(guān)基因工程得敘述正確得就是()

A、限制酶只在獲得目得基因時(shí)才用

B、重組質(zhì)粒得形成在細(xì)胞內(nèi)完成

C、質(zhì)粒都可作為運(yùn)載體

D、蛋白質(zhì)得結(jié)構(gòu)可為合成目得基因提供資料D3)有關(guān)基因工程得敘述中,錯(cuò)誤得就是()

A、DNA連接酶將黏性末端得堿基對連接起來