1、定向基因改造设想定向基因改造设想 设想设想 一一 能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮能否让禾本科的植物也能够固定空气中的氮 ？ 能否让细菌能否让细菌“ “吐出吐出” ”蚕丝？蚕丝？设想 设想 二二 能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等能否让微生物产生出人的胰岛素、干扰素等 珍贵的药物？珍贵的药物？ 设想设想 三三 能合成水母荧光蛋白的荧光兔能合成水母荧光蛋白的荧光兔 这是一种科研人员从特殊水母中 提取的绿色荧光蛋白基因，将该 基因转染到培养的兔子成纤维细 胞中，再挑选出发绿色荧光的转 基因体细胞，将其细胞核移植到 成熟的去核兔子卵母细胞中，最 终构成了转基因胚胎。胚胎经过 手术，移植入“
2、代孕兔”体内。经 过30天的发育，就通过剖腹产获 得了这只转基因克隆兔。 由于 兔子与人的生理比较接近。克隆 兔可作为帮助人类筛选药物、研 究遗传学疾病的“动物模型”，有 助于研究一些人类遗传疾病。 能合成人胰岛素的大肠杆菌能合成人胰岛素的大肠杆菌 每100kg 猪或牛的胰腺中仅可提取45g。 1979年，美国将人的胰岛素基因重组到大肠杆菌 内，实现了细菌生产胰岛素，大大降低了生产成本。 治疗糖尿病特效药治疗糖尿病特效药 据据WTOWTO调查：调查： 20052005年全世界约有糖尿病患者年全世界约有糖尿病患者1.81.8亿亿 人，我国约人，我国约60006000万。万。 胰岛素胰岛素 思考思
3、考：转基因技术转基因技术实现了实现了一种生物一种生物的某些的某些性状性状 在在另一种生物另一种生物中中表达表达。这些性状的表达与我们学这些性状的表达与我们学 过的基因的什么过程有关？过的基因的什么过程有关？ 密码子在生物界是 的！密码子在生物界是 的！ DNA(DNA(基因基因) ) mRNA mRNA 蛋白质蛋白质( (性状性状) ) 转录转录翻译翻译 通用通用 专题专题1 1 基因工程基因工程 题图：题图： 科技探索之路：科技探索之路： 1.1 DNA1.1 DNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具 1.2 1.2 基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序 1.3 1.3 基因工程的
4、应用基因工程的应用 1.4 1.4 蛋白质工程的崛起蛋白质工程的崛起 什么叫基因工程？什么叫基因工程？ 基因工程，又叫基因工程，又叫DNADNA重组技术重组技术。是指。是指 按照人们的愿望按照人们的愿望，在，在DNADNA分子水平分子水平上进行上进行 严格的严格的设计设计，并通过，并通过体外体外DNADNA重组和转基重组和转基 因技术因技术，赋予生物以，赋予生物以新的遗传特性新的遗传特性，从而，从而 创造出更符合人们需要的新的创造出更符合人们需要的新的生物类型生物类型和和 生物产品生物产品。 基因工程的概念基因工程的概念 基因工程的概念基因工程的概念 基因工程的别名基因工程的别名 操作环境操作
5、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 DNADNA重组技术重组技术 生物体外生物体外 基因基因 DNADNA分子水平分子水平 人类需要的新生物类型和产品人类需要的新生物类型和产品 剪切剪切 拼接拼接 导入导入 表达表达 基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程 科技探索之路科技探索之路 早早 期期 基基 础础 理理 论论 达尔文达尔文提出提出生物进化论生物进化论 基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程 科技探索之路科技探索之路 早早 期期 基基 础础 理理 论论 孟德尔孟德尔提出基因的提出基因的分离定律分离定律和
6、和自由组合定律自由组合定律 基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程 科技探索之路科技探索之路 早早 期期 基基 础础 理理 论论 摩尔根摩尔根证明证明基因在染色体上基因在染色体上，并提出基，并提出基 因的因的连锁互换定律连锁互换定律。 基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程 科技探索之路科技探索之路 后后 期期 基基 础础 理理 论论 艾弗里艾弗里证明证明DNADNA是遗传物质是遗传物质，DNADNA可从可从 一种生物个体一种生物个体转移转移到另一种生物个体。到另一种生物个体。 基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程
7、 科技探索之路科技探索之路 后后 期期 基基 础础 理理 论论 沃森沃森、克里克克里克提出提出DNADNA的的双螺旋结构双螺旋结构模型。模型。 基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程 科技探索之路科技探索之路 后后 期期 基基 础础 理理 论论 梅塞尔松梅塞尔松、斯塔尔斯塔尔证明证明DNADNA的的半保留复制半保留复制 基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程 科技探索之路科技探索之路 后后 期期 基基 础础 理理 论论 克里克克里克等提出等提出中心法则中心法则 DNADNARNARNA蛋白质蛋白质 转录转录翻译翻译 逆转录逆转录 复制复制 基
8、础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程 科技探索之路科技探索之路 后后 期期 基基 础础 理理 论论 19631963年年尼伦伯格尼伦伯格和和马太马太破译编码氨基酸破译编码氨基酸 的的遗传密码遗传密码，19661966年年霍拉纳霍拉纳用实验加以证明。用实验加以证明。 基础理论和技术发展催生了基因工程基础理论和技术发展催生了基因工程 科技探索之路科技探索之路 1)1)基因转移载体的发现基因转移载体的发现 2)2)工具酶的发现工具酶的发现 3)DNA3)DNA合成和测序技术的发明合成和测序技术的发明 4) DNA4) DNA体外重组的实现体外重组的实现 5)5)重组重组DN
9、ADNA表达实验的成功表达实验的成功 6)6)第一例转基因动物问世第一例转基因动物问世 7)PCR7)PCR技术的发明技术的发明 问题探讨：问题探讨： 苏云金芽孢杆菌含有一 苏云金芽孢杆菌含有一 种可以合成毒蛋白的基因。种可以合成毒蛋白的基因。 让细菌的毒蛋白基因在 让细菌的毒蛋白基因在 棉花细胞中表达，可培育出棉花细胞中表达，可培育出 抵抗棉铃虫害的抗虫棉。抵抗棉铃虫害的抗虫棉。 想一想想一想需要做哪些关键工作？需要做哪些关键工作？ 苏云金芽孢杆菌 毒蛋白毒蛋白 普通棉花 抗虫棉普通棉花 抗虫棉 基因工程培育抗虫棉的简要过程：基因工程培育抗虫棉的简要过程： 在以上过程中关键步骤或难点是什么？
10、在以上过程中关键步骤或难点是什么？ 普通棉花普通棉花( (无抗虫特性无抗虫特性) ) 苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌 提取提取 抗虫基因抗虫基因 通过运载体导入通过运载体导入 转基因棉花含转基因棉花含抗虫基因抗虫基因 转基因棉花产生转基因棉花产生伴胞晶体伴胞晶体 转基因棉花有转基因棉花有抗虫特性抗虫特性 一、一、DNADNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具 基因工程培育抗虫棉的关键步骤：基因工程培育抗虫棉的关键步骤： 关键步骤一：关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌抗虫基因从苏云金芽孢杆菌 细胞内细胞内提取出来提取出来 关键步骤二：关键步骤二：抗虫基因抗虫基因与棉花与棉花DNA“DNA“缝合
11、缝合” ” 关键步骤三：关键步骤三：抗虫基因抗虫基因进入棉花细胞进入棉花细胞 一、一、DNADNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具 解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？解决培育抗虫棉的关键步骤需要哪些工具？ “分子手术刀分子手术刀” 限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶 关键步骤一：关键步骤一：抗虫基因从苏云金芽孢杆菌抗虫基因从苏云金芽孢杆菌 细胞内提取出来细胞内提取出来 关键步骤二：关键步骤二：抗虫基因与棉花抗虫基因与棉花DNA“DNA“缝合缝合” ” 关键步骤三：关键步骤三：抗虫基因进入棉花细胞抗虫基因进入棉花细胞 “分子缝合针分子缝合针” DNADNA连接酶连接酶 “分子运输车分子运输
12、车” 基因进入受体细胞的基因进入受体细胞的载体载体 一、一、DNADNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具 一、限制性核酸内切酶一、限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀” ” 主要来源：主要来源： 种类与命名：种类与命名： 作用特点：作用特点： 4.4.限制酶识别序列限制酶识别序列 5.5.作用结果：作用结果： 识别识别特定核苷酸序列特定核苷酸序列 原核生物原核生物 产生黏性末端或平末端产生黏性末端或平末端 Go onGo on , ,切断切断磷酸二酯键磷酸二酯键 具有具有特异性特异性。一种一种限制酶限制酶只能识别一种只能识别一种特定的特定的核苷核苷 酸序列酸序列，并且能在，并且能在特定的切点特定的切点上切割上切割DNADNA分子分子 大多数大多数限制酶的识别序列由限制酶的识别序列由6 6个个核苷酸组成核苷酸组成 少数的少数的识别序列由识别序列由4 4、5 5或或8 8个个核苷酸组成核苷酸组成 种类与命名：种类与命名： 联疫苗和含重组 HbsAg的联合疫苗等。
