沪科版生命科学高二上6-3基因工程与转基因生物11内容摘要:
动植物个体或细胞 细胞工程 优良动植物品系 产品 胰岛素、人生长激素、干扰素、人生长激素抑制剂、重组乙肝疫苗等。 1. 微生物基因工程: 长期以来治疗糖尿病的特效药 —— 胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取, 100Kg胰腺只能提取 45g的胰岛素,治疗一位糖尿病患者,每年所需的胰岛素用量,需要 40头牛或 50头猪的胰脏。 1978年 9月,科学家成功地实现了由大肠杆菌生产人胰岛素。 他们 2020L的大肠杆菌培养液中,获得了 100g胰岛素,相当于从 1吨猪胰脏中获得的产量。 从此,大规模生产胰岛素开始了。 1980年,世界上第一家用基因工程生产人胰岛素的工厂开始建造。 两年后,基因工程生产的人胰岛素正式进入市场。 这是人类第一个基因工程产业化的产品。 基因工程胰岛素 制药方面 干扰素生产车间 干扰素分子 环境保护方面 利用微生物处理废水、废物已取得可喜成绩。 利用基因工程方法,可以创造一些对有害物质 降解能力强的新型微生物。 有的学者曾利用能吞噬原油的 4种 假单胞杆菌属 的菌株,把它们的 4种质粒内的消化不同石油烃的基因结合在一个菌体内,创造出能降解 4种石油烃的 “ 超级细菌 ”。 这种细菌能把原油中三分之二的烃消化掉,而且速度要比其他微生物快得多。 2. 植物基因工程: 转基因水稻 抗虫棉、高蛋白谷物、耐储存番茄等。 • 中国是世界上第一个在生产上使用杂交稻的国家。 • 一九九六年,中国水稻研究所以黄大年研究员为首的课题组,在世界上首次研究出了 抗除草剂转基因杂交稻 ,后来又成功研制出 抗除草剂转基因直播水稻 ,可省工省时除尽稻田杂草。 • 去年三月,中国水稻所与浙江钱江生物化学股份有限公司联合组建了浙江金穗农业基因工程有限公司,正式拉开了将转基因水稻推向产业化的序幕。 世界上第一种转基因食品是 1993年投放美国市场的西红柿。 至今,动物来源的、植物来源的和微生物来源的转基因食品发展非常迅速,各种类型转基因食品应运而生。 转基因菊花抗虫植株快速繁殖 组织培养然后 分株快速繁殖 中棉所38号 固氮基因的转导 将豆科植物的 固氮基因 转移到其他作物中去,使其自行固氮,可解决氮肥问题。 将大豆的 高蛋白基因 转移到水稻中去的研究,也颇引人注目,因为大豆的蛋白质含量高达 40%以上,而水稻只含 8%。 还可以将抗病毒、抗虫、抗旱、抗盐、抗寒等基因转入农作物中,不仅能提高产量,而且能扩大种植面积,充分利用劣质土地甚至沙漠。 其它转基因植物 从在极地生活的鱼类中提取 抵御严寒的基因 ,再把它们插入到 草莓 中去,让草莓也能在极寒的地区生存。 • 从一种 荠草 中取得 耐高温 遗传基因片段,然后把它植入 烟草 的基因中。 普通烟草的适宜生长温度为 25℃ 左右,如果高于 25℃ 其光合作用就会减慢;若超过 35℃ ,烟草就会枯萎而死亡。 经过遗传基因置换的烟草在47℃ 的高温 环境中生长良好,而普通烟草在这个温度下,三天内就会枯死。 • 保护不耐热作物如 小麦、高原蔬菜 等 ,可解决粮食问题。 转基因玉米 转基因抗虫棉 目前全球种植转基因农作物的国家已有十几个。 在中国, 2020年仅抗虫棉种植面积就达 130多万公顷,增产皮棉 1亿千克,创经济效益 50亿元。 转基因小鼠 ——“巨型小鼠” P61 图 622 转基因牛、羊、马、兔、鱼 家畜。沪科版生命科学高二上6-3基因工程与转基因生物11
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界上首次研究出了 抗除草剂转基因杂交稻 ,后来又成功研制出 抗除草剂转基因直播水稻 ,可省工省时除尽稻田杂草。 • 中国水稻所与浙江钱江生物化学股份有限公司联合组建了浙江金穗农业基因工程有限公司,正式拉开了将转基因水稻推向产业化的序幕。 固氮基因的转导 将豆科植物的 固氮基因 转移到其他作物中去,使其自行固氮,可解决氮肥问题。 将大豆的 高蛋白基因 转移到水稻中去的研究,也颇引人注目
人们为了得到其表达产物而把它转入到新的生物体中去的基因。 目的基因 受体细胞 供体细胞 提取 DNA 限制酶 提取质粒 细菌 限制酶 人工合成 目的基因 重组 DNA DNA连接酶 筛选 筛选含目的基因的受体细胞 获取目的基因 目的基因与运载体重组 重组 DNA分子导入受体细胞 抗生素 抗性基因 导入 受体细胞 操作环境 操作对象 操作水平 基本过程 结果
片段在短时间内成百万倍地扩增。 • 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,实际上是不同来源的 基因重组的过程。
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,实际上是不同来源的基因重组的过程。 用与提取目的基因相同的限制酶切割质粒使之出现一个切口,将目的基因插入切口处
b、转录 •转录的意义 把 DNA蕴含的遗传信息正确地传递到 RNA分子中 • 转录的概念: 在细胞核中,以DNA分子中的一条链 为模板,按照碱基互补配对 原则,合成 mRNA(信使 RNA)的过程。 c、遗传信息的翻译 2 .翻译 •密码子: 遗传学上把 信使 RNA( mRNA)上 决定一个氨基酸的 3个相邻的碱基叫做一个密码子。 U C A U G A U U A mRNA( 模板)
为模板 以 为原料 根据 原则形成子链 合成 每条子链和 相结合,构成新的 DNA分子 复制的结果: 个 DNA 个 DNA 酶的作用 两条多核苷酸链 单链 母链 酶的作用 母链 游离的四种脱氧核苷酸 碱基互补配对 母链1 2 一、 DNA的复制 复制的概念 —— 以某一段 DNA分子为 模 板 ,合成 相同 DNA的过程。 复制的 过程 复制的特点 复制的意义 —— 边解旋边复制 —— 半保留