专题1基因工程复习课件课件 高二生物人教版选修三.pptx

2023/2/11不育不育设想设想一一一一能否让禾本科的能否让禾本科的植物植物也能够也能够固固定空定空气中的气中的氮氮？能否让能否让细菌细菌“吐出吐出”蚕丝蚕丝？设想设想二二二二能否让能否让微生物产生微生物产生出出人的胰岛素、人的胰岛素、干扰素等干扰素等珍贵的珍贵的药物药物？设想三设想三 经过多年的努力，科学家于经过多年的努力，科学家于2020世纪世纪7070年年代创立了可以定向改造生物的新技术代创立了可以定向改造生物的新技术 基因工程基因工程。异想天开？异想天开？基因工程 按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。基因工程的基因工程的别名别名操作环境操作环境操作对象操作对象操作水平操作水平基本过程基本过程结果结果基因拼接技术或基因拼接技术或DNA重组技术重组技术生物体外生物体外基因（基因（DNA）DNA分子水平分子水平剪切剪切拼接拼接导入导入表达表达得到人类需要的基因产物，得到人类需要的基因产物，克服远缘杂交克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改造生物的遗传性状不亲和的障碍，定向改造生物的遗传性状基基因因操操作作的的基基本本步步骤骤示示意意图图提取目的基因提取目的基因目的基因与载体目的基因与载体结合结合将目的基因导入将目的基因导入受体细胞受体细胞目的基因的检测目的基因的检测与鉴定与鉴定实现DNA重组技术需要的基本工具1、准确切割、准确切割DNA的的“手术刀手术刀”2、将、将DNA片段再连接起来的片段再连接起来的“缝合针缝合针”3、将体外重组好的、将体外重组好的DNA导入受体细胞的导入受体细胞的“运输工具运输工具”苏云金芽孢杆菌（有抗虫特性）苏云金芽孢杆菌（有抗虫特性）抗虫基因抗虫基因普通棉花（无抗虫特性）普通棉花（无抗虫特性）棉花细胞（含抗虫基因）棉花细胞（含抗虫基因）导入导入与运载体与运载体DNA拼接拼接棉花植株（有抗虫特性）棉花植株（有抗虫特性）关键步骤一：关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取抗虫基因从苏云金芽孢杆菌细胞内提取关键步骤一的工具：关键步骤一的工具：基因的剪刀基因的剪刀限制性内切酶限制性内切酶一、基因操作的工具一、基因操作的工具苏云金芽孢杆菌（有抗虫特性）苏云金芽孢杆菌（有抗虫特性）抗虫基因抗虫基因普通棉花（无抗虫特性）普通棉花（无抗虫特性）棉花细胞（含抗虫基因）棉花细胞（含抗虫基因）导入导入与运载体与运载体DNA拼接拼接棉花植株（有抗虫特性）棉花植株（有抗虫特性）关键步骤二：关键步骤二：抗虫基因与运载体抗虫基因与运载体DNA连接连接关键步骤二的工具：关键步骤二的工具：基因的针线基因的针线DNA连接酶连接酶一、基因操作的工具一、基因操作的工具一、基因操作的工具一、基因操作的工具苏云金芽孢杆菌（有抗虫特性）苏云金芽孢杆菌（有抗虫特性）抗虫基因抗虫基因普通棉花（无抗虫特性）普通棉花（无抗虫特性）棉花细胞（含抗虫基因）棉花细胞（含抗虫基因）导入导入与运载体与运载体DNA拼接拼接棉花植株（有抗虫特性）棉花植株（有抗虫特性）关键步骤三：关键步骤三：抗虫基因进入棉细胞抗虫基因进入棉细胞关键步骤三的工具：关键步骤三的工具：基因的运输工具基因的运输工具运载体运载体1 1.“基因剪刀基因剪刀”一、基因操作的工具一、基因操作的工具指指限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶，只能识别，只能识别DNADNA分分子中子中特定的核苷酸序列特定的核苷酸序列，且只能在每，且只能在每一条链中特定的部位进行切割。一条链中特定的部位进行切割。由于这种切割作用是在由于这种切割作用是在DNADNA分子内分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶部进行的，故名限制性核酸内切酶(简简称称限制酶限制酶)。来源：主要从原核细胞中分离纯化而来。特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点。作用：使特定DNA分子，特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。结果：产生黏性末端或平末端。结果：产生黏性末端或平末端。（1）黏性末端：错位切，切下后的两端形成一种回文式的单链末端（回文序列），就是在切割部位，一条链正向读的碱基顺序，与另一条链反向读的顺序完全一致（2）平末端：平切，在两条链的特定序列的相同部位切割，形成一个无黏性末端的平口；CTTAAG AATTCG黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端分布与举例：分布与举例：主要在微生物中主要在微生物中。例如：大肠杆菌的一种限制酶能识别例如：大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序列，序列，并在并在G和和A之间切开。之间切开。被同一种限制酶切断的被同一种限制酶切断的DNADNA具有相同的具有相同的黏性末端黏性末端ACGTGCTTAAAATTCCCATTGGGTAAGGCATCTTAAAATTCCGTAGGGCATCTTAAAATTCCGTAG 被同一种限制酶切断的几个被同一种限制酶切断的几个DNADNA是否具有是否具有相同的黏性末端？相同的黏性末端？思考思考:CTTCATGGAAGTACTTAAGGGATTAATTCCCTAAACGTGCTTAAAATTCCCATTGGGTAAGGCATCTTAAAATTCCGTAGGGCATCTTAAAATTCCGTAG目的基因目的基因思考思考:要想要想获得某个目的基因必须要获得某个目的基因必须要用限制酶切几个切口用限制酶切几个切口？可产生几个黏性？可产生几个黏性末端？一个目的基因有几个黏性末端？末端？一个目的基因有几个黏性末端？要切两个切口，产生四个黏性末端，两个。要切两个切口，产生四个黏性末端，两个。思考思考:含有某种限制酶的细胞，会不会含有某种限制酶的细胞，会不会切割自身的切割自身的DNADNA呢？呢？含有某种限制酶的细胞，其含有某种限制酶的细胞，其DNADNA分子中或者分子中或者不具备这种限制酶的识别序列，或者该序列不具备这种限制酶的识别序列，或者该序列被甲基化被甲基化思考思考:这类酶存在于原核生物中的作用是什么？原核生物容易受到自然界外源原核生物容易受到自然界外源DNADNA入侵，入侵，但是在长期的进化过程中形成了一套完但是在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，善的防御机制，当外源当外源DNADNA侵入时，会侵入时，会利用限制酶将外源利用限制酶将外源DNADNA切割掉，以保证切割掉，以保证自身安全。自身安全。被同一种限制酶切断的几个被同一种限制酶切断的几个DNADNA具有具有相同相同的黏的黏性末端，碱基能够通过互补进行配对。性末端，碱基能够通过互补进行配对。CTTCATGGAAGTACTTAAGGGATTAATTCCCTAAACGTGCTTAAAATTCCCATTGGGTAAGGCATCTTAAAATTCCGTAGGGCATCTTAAAATTCCGTAG目的基因目的基因 黏性末端的碱基之间形成氢键，这黏性末端的碱基之间形成氢键，这样就真的合成重组的样就真的合成重组的DNADNA分子了分子了?运载体的基因运载体的基因2 2.“基因针线基因针线”DNADNA连接酶连接酶作用：将双链DNA片段连接起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。CTTCATGGAAGTACTTAAGGGATTAATTCCCTAAGGCATCTTAAAATTCCGTAG连连接接酶酶连接的部位：连接的部位：生成磷酸二酯键生成磷酸二酯键一、基因操作的工具一、基因操作的工具分类：按来源分为EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶。a.EcoliDNA连接酶：从大肠杆菌中分离得到的，只能连接互补的黏性末端，不能连接平末端。b.T4DNA连接酶：从T4噬菌体中分离出来的，既能连接互补的黏性末端，又能连接平末端，但连接平末端的效率比较低。思考思考:用用DNADNA连接酶连接两个相同的连接酶连接两个相同的黏性未端要连接几个磷酸二酯键？黏性未端要连接几个磷酸二酯键？2 2个个思考思考:DNADNA连接酶和连接酶和DNADNA聚合酶有什么聚合酶有什么联系与区别联系与区别？3.3.基因的运输工具基因的运输工具运载体运载体(1)(1)作用：作用：将外源基因送入受体将外源基因送入受体细胞细胞(2)(2)种类：种类：质粒质粒、噬菌体和动、噬菌体和动、植物病毒等植物病毒等一、基因操作的工具一、基因操作的工具要将外源基因送入受体细胞，还需要有专门的运输工具，就是运载体。质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子。注意：质粒的存在与否对宿主细胞注意：质粒的存在与否对宿主细胞生存没有决定性的作用。生存没有决定性的作用。思考思考:运载体具备的条件载体具备的条件？对受体细胞无害，不影响受体细胞正常的生命活动。对受体细胞无害，不影响受体细胞正常的生命活动。注意：天然质粒等需要经人工改造后再使用。注意：天然质粒等需要经人工改造后再使用。能在受体细胞中复制并稳定保存，否则可能会使重组能在受体细胞中复制并稳定保存，否则可能会使重组DNA丢失。丢失。具有标记基因，供重组具有标记基因，供重组DNA进行筛选和鉴别。进行筛选和鉴别。一个或多个限制酶切点，供外源基因插入其中。这些一个或多个限制酶切点，供外源基因插入其中。这些供目的基因插入的限制酶切点所处位置必须是在质粒本供目的基因插入的限制酶切点所处位置必须是在质粒本身需要的基因之外，这样才不至于因目的基因身需要的基因之外，这样才不至于因目的基因(外源基因外源基因)插入而失活。插入而失活。大小适合，便于操作大小适合，便于操作二、基因工程的基本程序二、基因工程的基本程序质粒质粒：环状：环状DNADNA分子，它的分子量较小，可以自由地进入细菌分子，它的分子量较小，可以自由地进入细菌细胞，还能独立自主地复制，具有一套与细胞核染色体相对独细胞，还能独立自主地复制，具有一套与细胞核染色体相对独立的遗传信息。立的遗传信息。基因工程的基本程序是基因工程的基本程序是：（：（1 1）获得目的基因（外源）获得目的基因（外源DNADNA片段）片段）（2 2）将目的基因连接到载体上，得杂化载体；（）将目的基因连接到载体上，得杂化载体；（3 3）将杂化载体）将杂化载体（环状的（环状的DNADNA）引入宿主细胞（受体细胞），使目的基因及载体上）引入宿主细胞（受体细胞），使目的基因及载体上其它基因得以转录和翻译。其它基因得以转录和翻译。载体质粒载体质粒外源外源DNADNA片段片段外源外源DNADNA插入插入剪切剪切引入宿引入宿主细胞主细胞选出含有重选出含有重组组DNADNA的细的细胞扩增胞扩增abbAAb从供体细胞的从供体细胞的DNA中中直接分离基因直接分离基因方法：鸟枪法方法：鸟枪法（1）鸟枪法的过程：）鸟枪法的过程：（一）提取目的基因的途径（一）提取目的基因的途径反转录法反转录法（2）反转录法的过程：）反转录法的过程：根据已知氨基酸序列根据已知氨基酸序列合成合成DNA人工合成基因（真核细胞）人工合成基因（真核细胞）运载体运载体供体细胞中供体细胞中DNA许多许多DNA片段片段限制酶限制酶载入载入导入导入受体细胞受体细胞产生特定性状产生特定性状目的基因目的基因分离分离外源外源DNA 扩增扩增目的基因的目的基因的mRNA单链单链DNA反转录反转录双链双链DNA（即目的基因）（即目的基因）合成合成（3）根据已知氨基酸序列合成）根据已知氨基酸序列合成DNA的过程的过程蛋白质的氨基酸序列蛋白质的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列结构基因的核苷酸序列目的基因目的基因推测推测化学合成化学合成推测推测DNA合成仪合成仪另一条途径是另一条途径是根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的信使测出相应的信使RNARNA序列序列，然后，然后按照碱基互补配对按照碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通过再通过化学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因化学方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。如人。如人的血红蛋白基因，胰岛素基因等就可以通过人工合的血红蛋白基因，胰岛素基因等就可以通过人工合成基因的方法获得。成基因的方法获得。目前人工合成基因的方法目前人工合成基因的方法主要有两条途径。一条途主要有两条途径。一条途径是径是以目的基因转录成的以目的基因转录成的信使信使RNARNA为模板为模板，反转录反转录成互补的单链成互补的单链DNADNA，然后，然后在酶的作用下合成双链在酶的作用下合成双链DNADNA，从而获得所需要的从而获得所需要的基因。基因。基因的运输工具基因的运输工具运载体运载体1.作用：作用：2.具备的条件具备的条件能在宿主细胞内复制并稳定地保存能在宿主细胞内复制并稳定地保存具有多个限制酶切点具有多个限制酶切点具有某些标记基因具有某些标记基因3.种类种类：4.质粒质粒的特点的特点细胞染色体外能自主复制的小型环状细胞染色体外能自主复制的小型环状DNA分子分子质粒是基因工程中最常用的运载体质粒是基因工程中最常用的运载体最常用的质粒是大肠杆菌的质粒最常用的质粒是大肠杆菌的质粒存在于许多细菌及酵母菌等生物中存在于许多细菌及酵母菌等生物中质粒的存在对宿主细胞无影响质粒的存在对宿主细胞无影响质粒的复制只能在宿主细胞内完成质粒的复制只能在宿主细胞内完成质粒、噬菌体和动植物病毒质粒、噬菌体和动植物病毒将外源基因送入受体细胞将外源基因送入受体细胞基基因因操操作作的的基基本本步步骤骤示示意意图图 例题解析例题解析1 1、农业上大量使用化肥存在许多负面影响，农业上大量使用化肥存在许多负面影响，“生物固氮生物固氮”已已成为一项重要研究课题，实验证明，生物固氮是某些微生物（如成为一项重要研究课题，实验证明，生物固氮是某些微生物（如根瘤菌、蓝藻等）将空气中的根瘤菌、蓝藻等）将空气中的N N2 2固定为固定为NHNH3 3的过程。的过程。（1 1）与人工合成）与人工合成NHNH3 3所需的高温、高压条件相比，生物固氮的顺所需的高温、高压条件相比，生物固氮的顺利进行是因为根瘤菌、蓝藻体内含有特定的利进行是因为根瘤菌、蓝藻体内含有特定的 ，这类物质，这类物质的化学本质是的化学本质是 。（2 2）人们正在着力研究转基因固氮植物（如固氮水稻、固氮小）人们正在着力研究转基因固氮植物（如固氮水稻、固氮小麦等），某科学家将根瘤菌、细胞中的固氮基因，通过基因工程麦等），某科学家将根瘤菌、细胞中的固氮基因，通过基因工程方法转移到水稻植株细胞中，经检测，转基因水稻具备了固氮功方法转移到水稻植株细胞中，经检测，转基因水稻具备了固氮功能。据上述材料分析：能。据上述材料分析：固氮基因已经整合到水稻细胞的固氮基因已经整合到水稻细胞的 中。中。写出水稻细胞中固氮基因得到表达的反应式。写出水稻细胞中固氮基因得到表达的反应式。酶酶蛋白质蛋白质DNADNA 转录转录 翻译翻译 DNADNA（固氮基因）固氮基因）RNA RNA 蛋白质蛋白质2 2、干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升、干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升只能提取只能提取0.05g0.05g干扰素，因而其价格昂贵，平民干扰素，因而其价格昂贵，平民百姓用不起。但美国有一家公司用遗传工程方法合百姓用不起。但美国有一家公司用遗传工程方法合成了价格低廉、药性一样的干扰素，其具体做法是：成了价格低廉、药性一样的干扰素，其具体做法是：（1 1）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的 ，并使之与一种叫做质粒的，并使之与一种叫做质粒的DNADNA结合，然后移植到结合，然后移植到酵母菌内，从而用酵母菌来酵母菌内，从而用酵母菌来 。（2 2）酵母菌能用）酵母菌能用 方式繁殖，速度很快，方式繁殖，速度很快，所以，能在较短的时间内大量生产所以，能在较短的时间内大量生产 。利用这种方法不仅产量高，并且成本也较低。利用这种方法不仅产量高，并且成本也较低。基因基因产生产生干扰素干扰素出芽出芽干扰素干扰素二二 基因工程的成果基因工程的成果与发展前景与发展前景主要内容主要内容1）基因工程与）基因工程与医药卫生医药卫生2）基因工程与）基因工程与农牧业、食品工业农牧业、食品工业3）基因工程与）基因工程与环境保护环境保护（一）基因工程与医药卫生（一）基因工程与医药卫生1）生产基因）生产基因药品药品2）基因诊断基因诊断与与基因治疗基因治疗基因工程在医药卫生领域的应用基因工程在医药卫生领域的应用在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素直接生物体的哪些结构中提取？干扰素直接生物体的哪些结构中提取？药品直接从生物的药品直接从生物的组织、细胞组织、细胞或或血液血液中提取。中提取。（一）基因工程与医药卫生（一）基因工程与医药卫生传统生产方法的缺点传统生产方法的缺点由于受原料来源的限制，由于受原料来源的限制，价格价格十分十分昂贵昂贵。可利用什么方法来解决上述问题？可利用什么方法来解决上述问题？利用利用基因工程基因工程方法制造方法制造“工程菌工程菌”，可，可高效率高效率地生产出各种地生产出各种高质量、低成本高质量、低成本的药品。的药品。（一）基因工程与医药卫生（一）基因工程与医药卫生 胰岛素是胰岛素是治疗糖尿病治疗糖尿病的的特效药特效药。一般临。一般临床上使用的胰岛素主要从床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰猪、牛等家畜的胰腺腺中提取，每中提取，每100kg胰腺只能提取胰腺只能提取45g胰岛胰岛素。用该方法生产的胰岛素素。用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂产量低，价格昂贵贵，远不能满足社会需要远不能满足社会需要。1979年，科学家年，科学家将动物体内的将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌胰岛素基因与大肠杆菌DNA分分子重组子重组，并在大肠杆菌内实现了表达。，并在大肠杆菌内实现了表达。1982年，美国一家基因公司用基因工程方法生产年，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰岛素投入市场，售价降低了的胰岛素投入市场，售价降低了30%50%。基因工程药品基因工程药品 胰岛素胰岛素（一）基因工程与医药卫生（一）基因工程与医药卫生 干扰素是干扰素是病毒侵入细胞后产生病毒侵入细胞后产生的一种的一种糖糖蛋白蛋白。干扰素几乎能。干扰素几乎能抵抗所有抵抗所有病毒引起的病毒引起的感感染，染，是一种是一种抗病毒抗病毒的的特效药特效药。此外干扰素对。此外干扰素对治疗治疗某些某些癌症癌症和和白血病白血病也有一定疗效。也有一定疗效。传统的干扰素生产方法是从人血液中的传统的干扰素生产方法是从人血液中的白细胞内提取白细胞内提取，每，每300L血液只能提取出血液只能提取出1mg干扰素。干扰素。19801982年，科学家用基因工程年，科学家用基因工程方法在方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素，素，是传统的生产量的是传统的生产量的12万倍。万倍。1987年上述年上述干扰素大量投放市场。干扰素大量投放市场。基因工程药品基因工程药品 干扰素干扰素（一）基因工程与医药卫生（一）基因工程与医药卫生 治疗侏儒症治疗侏儒症的的唯一方法唯一方法，是向人体注射，是向人体注射生长激素。而生长激素的获得很困难。以前，生长激素。而生长激素的获得很困难。以前，要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底部部摘取垂体摘取垂体，并从中提取生长激素。，并从中提取生长激素。现可利用基因工程方法，将人的现可利用基因工程方法，将人的生长激生长激素基因导入大肠杆菌素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。中，使其生产生长激素。人们从人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于激素，相当于6万具尸体的全部产量。万具尸体的全部产量。基因工程药品基因工程药品 生长激素生长激素（一）基因工程与医药卫生（一）基因工程与医药卫生转基因动物的转基因动物的乳腺乳腺。就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？是指把人或哺乳动物的某种是指把人或哺乳动物的某种基因导入基因导入到到哺乳动物哺乳动物(如鼠、兔、羊和猪如鼠、兔、羊和猪)的的受精卵受精卵里，里，目的基因若与受精卵染色体目的基因若与受精卵染色体DNA整合整合，细胞，细胞分裂时，该基因随染色体的分裂时，该基因随染色体的倍增倍增而倍增，使而倍增，使每个细胞中都带有目的基因，使每个细胞中都带有目的基因，使性状得以表性状得以表达达，并，并稳定地遗传稳定地遗传给后代，从而给后代，从而获得基因产获得基因产品品。这样一种新的个体，称为。这样一种新的个体，称为转基因动物转基因动物。什么叫转基因动物？什么叫转基因动物？（一）基因工程与医药卫生（一）基因工程与医药卫生 1）乳腺是一个外分泌器官，）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入乳汁不进入体内循环，不会影响体内循环，不会影响转基因动物本身的转基因动物本身的生理生理代谢反应。代谢反应。2）从乳汁中获取目的基因产物，）从乳汁中获取目的基因产物，产量高，产量高，易提纯易提纯，表达的，表达的蛋白质已经过充分的修饰加蛋白质已经过充分的修饰加工工，具有，具有稳定的生物活性稳定的生物活性。3）从乳汁中）从乳汁中源源不断源源不断获得目的基因的产获得目的基因的产物的同时，物的同时，转基因动物转基因动物又可又可无限繁殖。无限繁殖。为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？（一）基因工程与医药卫生（一）基因工程与医药卫生基因诊断：基因诊断：也称为也称为DNADNA诊断诊断或或基因探针技术基因探针技术，即在，即在DNADNA水平分析检测某一基因，从而对特定的水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。疾病进行诊断。探针制备：探针制备：放射性同位素放射性同位素(如如3232P)P)、荧光、荧光分子分子等标记的等标记的DNADNA分子；分子；原原 理：利用理：利用DNADNA分子杂交原理；分子杂交原理；（一）基因工程与医药卫生（一）基因工程与医药卫生基因探针：基因探针：基因探针就是一段与目的基因或基因探针就是一段与目的基因或DNADNA互补的互补的特异核苷酸序列特异核苷酸序列。它包括整个基因，。它包括整个基因，或基因的一部分；可以是或基因的一部分；可以是DNADNA本身，也可本身，也可以是由之转录而来的以是由之转录而来的RNARNA。（一）基因工程与医药卫生（一）基因工程与医药卫生DNA分子杂交原理：分子杂交原理：DNA DNA分子杂交是基因诊断最基本的方分子杂交是基因诊断最基本的方法之一。其基本原理是：法之一。其基本原理是：互补的互补的DNADNA单链单链能够在一定条件下能够在一定条件下结合成双链结合成双链，即能够进行，即能够进行杂交。这种结合是杂交。这种结合是特异特异的，即严格按照碱基的，即严格按照碱基互补配对进行。因此，当用一段互补配对进行。因此，当用一段已知基因的已知基因的核苷酸序列作为探针核苷酸序列作为探针，与被测基因进行接触，与被测基因进行接触，若两者的碱基完全配对成双链，则表明被测若两者的碱基完全配对成双链，则表明被测基因中含有已知的基因序列。基因中含有已知的基因序列。（一）基因工程与医药卫生（一）基因工程与医药卫生基因诊断技术在什么方面发展迅速？基因诊断技术在什么方面发展迅速？在在诊断遗传性疾病诊断遗传性疾病方面发展迅速。目前方面发展迅速。目前已经可以对几十种遗传病进行已经可以对几十种遗传病进行产前诊断。产前诊断。1 1）珠蛋白的珠蛋白的DNADNA探针探针 镰刀状细胞贫镰刀状细胞贫血症血症 2 2）苯丙氨酸羧化酶基因探针）苯丙氨酸羧化酶基因探针 苯丙酮尿症苯丙酮尿症 3 3）白血病患者细胞中分离出的癌基因制备）白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的的DNADNA探针探针 白血病白血病举例举例（一）基因工程与医药卫生（一）基因工程与医药卫生基因治疗：基因治疗：是指是把是指是把健康的外源基因导入有基因缺健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。中，达到治疗疾病的目的。患半乳糖血症的患者，由于细胞内半乳患半乳糖血症的患者，由于细胞内半乳糖苷转移酶糖苷转移酶基因缺陷基因缺陷而缺少半乳糖苷转移酶，而缺少半乳糖苷转移酶，使过多的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等使过多的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等功能受损。功能受损。19711971年，美国科学家在体外做了试验，年，美国科学家在体外做了试验，用用带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体组织细胞者的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞，结果发现这些组织细胞能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换的能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换的方法治疗这种遗传病是可能的。方法治疗这种遗传病是可能的。（二）基因工程与农牧业（二）基因工程与农牧业基因工程在农业上的应用：基因工程在农业上的应用：1）高产、稳产高产、稳产和具和具优良品质优良品质的品种的品种 用基因工程的方法可以改善粮食作物的用基因工程的方法可以改善粮食作物的蛋白质含量。如蛋白质含量。如“向日葵豆向日葵豆”植株。植株。2）抗逆性抗逆性品种品种 将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。如转物体内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。基因抗虫棉。（二）基因工程与农牧业（二）基因工程与农牧业 繁殖具有繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶抗病能力、高产仔率、高产奶率率和和高质量的皮毛高质量的皮毛等优良品质的等优良品质的转基因动物。转基因动物。该过程的重要步骤是通过该过程的重要步骤是通过感染感染或或显微注显微注射技术射技术将重组将重组DNA转移到动物受精卵中。转移到动物受精卵中。基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么？基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么？将人的将人的生长激素生长激素基因基因和牛的生长素基和牛的生长素基因分别注射到小白鼠因分别注射到小白鼠受精卵中，得到的受精卵中，得到的“超级小鼠超级小鼠”。（二）基因工程与农牧业（二）基因工程与农牧业 用口径为用口径为1m的的DNA注射器注射器，将大量的目的基，将大量的目的基因片段注入到因片段注入到受精卵的核受精卵的核内，然后把经过注射的受内，然后把经过注射的受精卵精卵移植移植到另一只雌性动到另一只雌性动物的物的子宫子宫内，使内，使受精卵发受精卵发育育为转基因动物。为转基因动物。什么叫显微注射技术？什么叫显微注射技术？（二）基因工程与食品业（二）基因工程与食品业基因工程为人类开辟基因工程为人类开辟新的食物来源。新的食物来源。1）鸡蛋白基因鸡蛋白基因在大肠杆菌和酵母菌中在大肠杆菌和酵母菌中表达获得成功。这表明，未来能用发酵罐表达获得成功。这表明，未来能用发酵罐培养的大肠杆菌或酵母菌来生产人类所需培养的大肠杆菌或酵母菌来生产人类所需要的要的卵清蛋白。卵清蛋白。2）用基因工程的方法）用基因工程的方法从微生物中获得从微生物中获得人们所需要的人们所需要的糖类、脂肪和维生素糖类、脂肪和维生素等产品。等产品。基因工程为食品工业中提供了什么前景？基因工程为食品工业中提供了什么前景？（三）基因工程与环境保护（三）基因工程与环境保护1）用于）用于环境监测。环境监测。2）用于被污染）用于被污染环境的净化环境的净化。基因工程在环保方面有什么应用？基因工程在环保方面有什么应用？例如：用例如：用DNA探针探针可以检测可以检测饮用水中饮用水中病毒病毒的含量。此方法的特点是的含量。此方法的特点是快速、灵敏快速、灵敏，1吨水中有吨水中有10个病毒也能检测出来。个病毒也能检测出来。通过基因工程方法怎样进行环境监测通过基因工程方法怎样进行环境监测？1）用基因工程产物）用基因工程产物“超级细菌超级细菌”分解石分解石油，可以大大提高细菌分解石油的效率。具体油，可以大大提高细菌分解石油的效率。具体方法：将能分解三种烃类的方法：将能分解三种烃类的假单孢杆菌假单孢杆菌的基因的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的创造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌超级细菌”。2）用基因工程培养出）用基因工程培养出“吞噬吞噬”汞和降解土壤汞和降解土壤中中DDT的的细菌细菌，以及能够，以及能够净化镉污染净化镉污染的的植物植物。3）通过基因重组构建新的）通过基因重组构建新的杀虫剂杀虫剂，取代生产，取代生产过程中耗能多、易造成环境污染的农药，并试过程中耗能多、易造成环境污染的农药，并试图通过基因工程图通过基因工程回收和利用工业废物。回收和利用工业废物。通过基因工程方法怎样净化被污染的环境？通过基因工程方法怎样净化被污染的环境？（二）基因操作的工具（二）基因操作的工具3 3、细菌通常是具有双链环状、细菌通常是具有双链环状DNADNA的单细胞生物。现有甲、的单细胞生物。现有甲、乙两种细菌，基因型分别是乙两种细菌，基因型分别是abdabd和和ABDABD，通过基因工程使甲，通过基因工程使甲细菌后代产生出乙细菌细菌后代产生出乙细菌B B基因所控制的产物，具体过程如基因所控制的产物，具体过程如图所示，试据图回答。图所示，试据图回答。（1 1）从细胞的结构看，细菌属于）从细胞的结构看，细菌属于 生物。生物。（2 2）图中剪切）图中剪切DNADNA的的“剪刀剪刀”和粘接和粘接DNADNA的的“胶水胶水”，其，其实是两种不同的酶，它们都只能在实是两种不同的酶，它们都只能在DNADNA的一定位置进行剪的一定位置进行剪切和粘接，说明它们具有切和粘接，说明它们具有 的特点。的特点。（3 3）新细菌与甲、乙细菌的表现都不同，从变异来源看，）新细菌与甲、乙细菌的表现都不同，从变异来源看，这是人工条件下的一种这是人工条件下的一种 。（4 4）假如）假如B B基因是来自人体细胞，则甲子代也可产生出基因是来自人体细胞，则甲子代也可产生出相应的人体物质，这说明在翻译过程中，细菌和人类共相应的人体物质，这说明在翻译过程中，细菌和人类共套套 。（5 5）在）在DNADNA分子中分子中“拼接拼接”上某个基因或上某个基因或“切割切割”掉某掉某个基因，并不影响各基因的功能，这说明基因具有个基因，并不影响各基因的功能，这说明基因具有 原核原核专一性专一性基因重组基因重组遗传密码遗传密码相对的独立性相对的独立性