基因工程與轉(zhuǎn)基因生物課件

1、會考要求2、高考綜合試卷內(nèi)容3、了解生命，了解自身，健康生活4、高考——+1科目5、學(xué)習(xí)要求：⑴上課認真聽課，按時完成作業(yè)、交作業(yè)⑵做好筆記（可記在書本對應(yīng)內(nèi)容的邊上）⑶學(xué)期末成績依據(jù)——回答問題、作業(yè)完成、訂正等情況、實驗操作、測驗成績、考試成績等2008年加試生物可報考學(xué)校和專業(yè)提前錄取清華大學(xué)：全部復(fù)旦大學(xué)：護理學(xué)華東師范大學(xué)：英語、學(xué)前教育、特殊教育、言語聽覺科學(xué)、心理學(xué)、生物科學(xué)、地理科學(xué)上海師范大學(xué)：全部（師范類）上海海事大學(xué)：全部華東政法學(xué)院：全部上海海洋大學(xué)：全部上海大學(xué)：全部交大醫(yī)學(xué)院：全部第二軍醫(yī)大學(xué)：全部上海政法學(xué)院：全部中國公安大學(xué)：8項中的6項中央司法警官學(xué)院：全部上海工程技術(shù)大學(xué)：全部上海海關(guān)學(xué)院：全部國防科技大學(xué)：全部外交學(xué)院：全部解放軍信息工程大學(xué)：全部中山大學(xué)：全部上海師范大學(xué)天華學(xué)院：全部……復(fù)旦大學(xué)：化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)、生物科學(xué)、生物技術(shù)、環(huán)境科學(xué)、數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)、信息與計算科學(xué)、理論與應(yīng)用力學(xué)、飛行器設(shè)計與工程、新聞學(xué)、廣播電視新聞學(xué)、廣告學(xué)、傳播學(xué)上海交通大學(xué)：生物科學(xué)類、生命科學(xué)與技術(shù)基地班、化學(xué)類等、生物技術(shù)、藥學(xué)華東師范大學(xué)：哲學(xué)、社會學(xué)、政治與行政學(xué)、旅游管理、生物科學(xué)類、地理科學(xué)、資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理、環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)、行政管理、編輯出版學(xué)、漢語言文學(xué)、社會工作、法學(xué)、翻譯、日語、德語、法語、經(jīng)濟學(xué)、工商管理、信息管理與信息系統(tǒng)、金融學(xué)、國際經(jīng)濟與貿(mào)易、地理信息系統(tǒng)、對外漢語、公共事業(yè)管理、人力資源管理、廣播電視管理、新聞學(xué)、廣告學(xué)、房地產(chǎn)經(jīng)營管理東華大學(xué)：服裝設(shè)計與工程、工商管理類、經(jīng)濟學(xué)類、旅游管理、會展經(jīng)濟與管理、工業(yè)設(shè)計、生物工程、英語、法學(xué)、日語、公共管理類、輕化工程、應(yīng)用化學(xué)第一批本科院校上海財經(jīng)大學(xué)：所有專業(yè)上海外國語大學(xué)：所有專業(yè)上海海事大學(xué)：所有專業(yè)上海理工大學(xué)：所有專業(yè)華東政法學(xué)院：所有專業(yè)上海音樂學(xué)院：所有專業(yè)上海對外貿(mào)易學(xué)院：所有專業(yè)上海中醫(yī)藥大學(xué)：全部上海大學(xué)：46個系（科）中23個系（科）：生命科學(xué)基礎(chǔ)班、經(jīng)濟學(xué)類基礎(chǔ)班、經(jīng)濟學(xué)類、管理科學(xué)類、工商管理類、工商管理（法語）、行政管理、行政管理（日語）、文學(xué)院、英語、日語、廣播電視新聞學(xué)、新聞學(xué)、廣播電視編導(dǎo)、會展藝術(shù)與技術(shù)、法學(xué)、物理系、應(yīng)用化學(xué)、生命科學(xué)學(xué)院、國際經(jīng)濟與貿(mào)易、工商管理、金融學(xué)、會計學(xué)無關(guān)學(xué)校：同濟大學(xué)、華東理工大學(xué)、交大醫(yī)學(xué)附：中國人民大學(xué)、北京郵電大學(xué)、中央財經(jīng)大學(xué)、北京航天航空大學(xué)、南開大學(xué)、華中科技大學(xué)等外地一本大學(xué)的全部專業(yè)第一批本科院校上海交通大學(xué)：所有專業(yè)上海海事大學(xué)：所有專業(yè)上海理工大學(xué)：全部上海杉達學(xué)院：所有專業(yè)。上海外國語大學(xué)賢達經(jīng)濟人文學(xué)院：所有專業(yè)上海對外貿(mào)易學(xué)院：所有專業(yè)上海金融學(xué)院：所有專業(yè)。上海海洋大學(xué)：除“電氣工程及其自動化”外的所有專業(yè)。上海電力學(xué)院：工程環(huán)境、材料化學(xué)、化學(xué)工程與工藝、工商管理、信息管理與信息系統(tǒng)、國際經(jīng)濟與貿(mào)易、信息與計算科學(xué)、英語、物流管理上海師范大學(xué)：全部第二批本科院校上海大學(xué)：所有專業(yè)上海中醫(yī)藥大學(xué)：所有專業(yè)上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院：所有專業(yè)上海工程技術(shù)大學(xué)：所有專業(yè)上海體育學(xué)院：所有專業(yè)立信會計學(xué)院：所有專業(yè)上海第二工業(yè)大學(xué)：除“環(huán)境工程”以外的所有專業(yè)上海商學(xué)院：所有專業(yè)上海電機學(xué)院：所有專業(yè)上海政法學(xué)院：所有專業(yè)上海師范大學(xué)天華學(xué)院：所有專業(yè)上海建橋?qū)W院：所有專業(yè)第二批本科院校沒有無關(guān)學(xué)校：第三節(jié)基因工程與轉(zhuǎn)基因生物

綜合運用生物學(xué)、化學(xué)和工程學(xué)的手段，直接或間接地利用生物本身、生物體某些部分的組成成分或某些特殊功能來生產(chǎn)有用的物質(zhì)的一門嶄新的應(yīng)用技術(shù)。

嶄新的綜合技術(shù)——生物工程

細胞工程、基因工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程和微生物工程五大分支:

什么是基因工程？基因工程給我們的生活帶來了什么？要點遺傳賦于物種的穩(wěn)定，保證物種的延續(xù)不斷。變異賦于物種的進化，保證物種對各種環(huán)境的適應(yīng)。在生物演變的長河中，自然發(fā)生的變異是非常緩慢的，隨著生物科學(xué)的發(fā)展，人類開始學(xué)會干預(yù)生物的變異。經(jīng)典遺傳學(xué)

使人們在幾年至幾十年內(nèi)便可實現(xiàn)在自然界中需要千百萬年才能出現(xiàn)的變異，從而改變了某些物種。經(jīng)典遺傳學(xué)之父——孟德爾經(jīng)典雜交育種方法不可逾越的鴻溝不能跨越物種界限基因工程的最大特點，就是以重組DNA的技術(shù)，在短時間內(nèi)改造生物遺傳性它填補了生物種屬間不可逾越的鴻溝，使人類有可能按照需要定向培育生物新品種、新類型乃至創(chuàng)造自然界從未有過的新生物?；蚬こ陶孕碌膭蓊^迅猛發(fā)展，成為當今生物科學(xué)研究領(lǐng)域中最有生命力、最引人注目也最廣泛引起爭議的前沿科學(xué)之一。Chimera

-客邁拉希臘神話中一只提豐百頭怪獸（父親）和厄喀德那（母親）雜交的后代，有羊頭、獅頭和蛇尾的吐火怪獸。

依據(jù)預(yù)先設(shè)計的藍圖，用人工方法將某種生物的基因，接合到另一種生物的基因組DNA中并使其表達，使后者獲得新的遺傳性狀，產(chǎn)生出人類所需產(chǎn)物，或創(chuàng)造出新的生物類型的現(xiàn)代生物技術(shù)。（p.57)一、基因工程：在遺傳學(xué)理論基礎(chǔ)上，發(fā)展形成的定向控制遺傳性狀的先進技術(shù)。預(yù)見性精確性嚴密性成果：轉(zhuǎn)基因大豆、轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品……基因工程的奠基人博耶（1936-）科恩（1935-）

1973年，美國斯坦福大學(xué)科恩和博耶合作，將外源DNA插入細菌質(zhì)粒，得到了功能性表達，為重組DNA技術(shù)的迅速發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。他們二人被稱為“基因工程”的奠基人。

質(zhì)粒質(zhì)粒：P57“廣角鏡”基因工程俗稱“剪刀+漿糊”限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶分子運輸車三種必要的工具

1970年，內(nèi)森斯和史密斯發(fā)現(xiàn)限制性核酸內(nèi)切酶，因而獲得1978年諾貝爾生理學(xué)及醫(yī)學(xué)獎。史密斯（1931--）內(nèi)森斯（1928--）AATTCGT-GCA--GTCTTAA-CAGAATTCTC-GAG--TCCTTAA-AGG切!粘？AATTCGT-GCA--GTCTTAA-CAG-TCCTTAAAATTCTC-GAG--AGG二、基因工程的基本過程：獲取目的基因目的基因與載體重組重組DNA導(dǎo)入受體細胞篩選含目的基因的受體細胞將目的基因轉(zhuǎn)入受體細胞細菌——基因工程菌植物細胞——轉(zhuǎn)基因植物動物細胞——轉(zhuǎn)基因動物三、轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用：基因工程微生物基因工程菌發(fā)酵工程動植物個體或細胞細胞工程優(yōu)良動植物品系產(chǎn)品胰島素、人生長激素、干擾素、人生長激素抑制劑、重組乙肝疫苗等。1.

微生物基因工程：長期以來治療糖尿病的特效藥——

胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，治療一位糖尿病患者，每年所需的胰島素用量，需要40頭?；?0頭豬的胰臟。

1978年9月，科學(xué)家成功地實現(xiàn)了由大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素。他們2000L的大腸桿菌培養(yǎng)液中，獲得了100g胰島素，相當于從1噸豬胰臟中獲得的產(chǎn)量。從此，大規(guī)模生產(chǎn)胰島素開始了。1980年，世界上第一家用基因工程生產(chǎn)人胰島素的工廠開始建造。兩年后，基因工程生產(chǎn)的人胰島素正式進入市場。這是人類第一個基因工程產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品。基因工程胰島素

制藥方面干擾素生產(chǎn)車間干擾素分子環(huán)境保護方面利用微生物處理廢水、廢物已取得可喜成績。利用基因工程方法，可以創(chuàng)造一些對有害物質(zhì)降解能力強的新型微生物。有的學(xué)者曾利用能吞噬原油的4種假單胞桿菌屬的菌株，把它們的4種質(zhì)粒內(nèi)的消化不同石油烴的基因結(jié)合在一個菌體內(nèi)，創(chuàng)造出能降解4種石油烴的“超級細菌”。這種細菌能把原油中三分之二的烴消化掉，而且速度要比其他微生物快得多。2.植物基因工程：轉(zhuǎn)基因水稻抗蟲棉、高蛋白谷物、耐儲存番茄等。中國是世界上第一個在生產(chǎn)上使用雜交稻的國家。

一九九六年，中國水稻研究所以黃大年研究員為首的課題組，在世界上首次研究出了抗除草劑轉(zhuǎn)基因雜交稻，后來又成功研制出抗除草劑轉(zhuǎn)基因直播水稻，可省工省時除盡稻田雜草。去年三月，中國水稻所與浙江錢江生物化學(xué)股份有限公司聯(lián)合組建了浙江金穗農(nóng)業(yè)基因工程有限公司，正式拉開了將轉(zhuǎn)基因水稻推向產(chǎn)業(yè)化的序幕。

世界上第一種轉(zhuǎn)基因食品是1993年投放美國市場的西紅柿。至今，動物來源的、植物來源的和微生物來源的轉(zhuǎn)基因食品發(fā)展非常迅速，各種類型轉(zhuǎn)基因食品應(yīng)運而生。轉(zhuǎn)基因菊花抗蟲植株快速繁殖組織培養(yǎng)然后分株快速繁殖中棉所38號固氮基因的轉(zhuǎn)導(dǎo)將豆科植物的固氮基因轉(zhuǎn)移到其他作物中去，使其自行固氮，可解決氮肥問題。將大豆的高蛋白基因轉(zhuǎn)移到水稻中去的研究，也頗引人注目，因為大豆的蛋白質(zhì)含量高達40％以上，而水稻只含8％。還可以將抗病毒、抗蟲、抗旱、抗鹽、抗寒等基因轉(zhuǎn)入農(nóng)作物中，不僅能提高產(chǎn)量，而且能擴大種植面積，充分利用劣質(zhì)土地甚至沙漠。其它轉(zhuǎn)基因植物

從在極地生活的魚類中提取抵御嚴寒的基因，再把它們插入到草莓中去，讓草莓也能在極寒的地區(qū)生存。從一種薺草中取得耐高溫遺傳基因片段，然后把它植入煙草的基因中。普通煙草的適宜生長溫度為25℃左右，如果高于25℃其光合作用就會減慢；若超過35℃，煙草就會枯萎而死亡。經(jīng)過遺傳基因置換的煙草在47℃的高溫環(huán)境中生長良好，而普通煙草在這個溫度下，三天內(nèi)就會枯死。保護不耐熱作物如小麥、高原蔬菜等,可解決糧食問題。轉(zhuǎn)基因玉米

轉(zhuǎn)基因抗蟲棉

目前全球種植轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的國家已有十幾個。在中國，2002年僅抗蟲棉種植面積就達130多萬公頃，增產(chǎn)皮棉1億千克，創(chuàng)經(jīng)濟效益50億元。轉(zhuǎn)基因小鼠——“巨型小鼠”

P61圖6-22

轉(zhuǎn)基因牛、羊、馬、兔、魚

家畜乳腺生物反應(yīng)器——在動物乳汁中產(chǎn)生藥用蛋白3.

動物基因工程：轉(zhuǎn)入人凝血因子IX基因的山羊目前已在下列動物的乳汁中生產(chǎn)出一些人類蛋白質(zhì)藥物：牛：抗凝血酶、纖維蛋白原、人血清白蛋白、膠原蛋白、乳鐵蛋白、糖基轉(zhuǎn)移酶、蛋白C等；山羊：抗凝血酶原、抗胰蛋白酶、血清白蛋白、組織纖溶原激活因子、單克隆抗體等；綿羊：抗胰蛋白酶、凝血因子Ⅸ、蛋白C；

轉(zhuǎn)基因豬圖中豬的細胞中含人的生長激素基因，生長速度快、個體比正常豬大得多。

自20世紀70年代以來，基因制藥迅速發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，20世紀90年代至今，全世界包括基因制藥在內(nèi)的生物技術(shù)的銷售額，以年均30%的速度增長。吸取精子顯微注射授精移植錢卓和他的聰明鼠聰明鼠對疼痛更敏感，嗅覺更靈敏。

1999年，美國普林斯頓大學(xué)華裔生物學(xué)家錢卓博士用轉(zhuǎn)基因方法為實驗小鼠添加2個NR2B基因，培育出“聰明鼠”，其能產(chǎn)生NMDA的受體，能夠激活神經(jīng)幫助記憶。聰明鼠基因治療人類的遺傳病中，多數(shù)是由于基因缺陷引起的。通過基因工程技術(shù)，用正常基因取代缺陷基因，這將有可能根治遺傳病。目前，這種基因治療的技術(shù)正在蓬勃發(fā)展。半乳糖血癥是因正常染色體上的一個基因發(fā)生突變，患者體內(nèi)不能形成半乳糖酶，也就不能利用母乳中的半乳糖，于是半乳糖及其衍生物在肝臟、大腦和血液中的大量積累，造成智力低下、肝功能損害、失明等癥狀，嚴重者還會死亡?？茖W(xué)實驗預(yù)示，可將半乳糖酶的基因通過載體導(dǎo)入患者體細胞中，使之產(chǎn)生半乳糖酶，從而使癥狀好轉(zhuǎn)或消失。閱讀P65:發(fā)現(xiàn)之路基因檢測疾病重在預(yù)防預(yù)防重在預(yù)知預(yù)知從基因檢測開始針對性預(yù)防：防止其發(fā)生，延緩其發(fā)生輔助臨床診斷預(yù)防性診斷，判斷疾病的演變狀況指導(dǎo)個性化用藥和治療甲基丙二酸尿癥病因：兩個基因缺陷導(dǎo)致維生素B12不足，甲基丙二酸增多損害神經(jīng)細胞導(dǎo)致智力低下預(yù)防：給孕婦注射大量維生素B12，孩子出生后，還要給其注射大量的維生素B12。苯丙酮酸尿癥的預(yù)防：調(diào)整飲食基因治療預(yù)防醫(yī)學(xué)－－預(yù)測醫(yī)學(xué)－－基因組醫(yī)學(xué)思路：通過基因修復(fù)來預(yù)防疾病“抗癌嬰兒”的降生體外受精，對受精卵做“手術(shù)”，剔除疾病基因，插入正?；?，得到健康的嬰兒?！盁o缺陷的孩子”，其自然壽命會有多長呢？基因治療

2001.8.有報道：加拿大主要的轉(zhuǎn)基因作物是耐除草劑的GM油菜，但它們正在變成雜草。農(nóng)民的農(nóng)田里出現(xiàn)了未種植過的GM油菜，它們能抗常規(guī)使用的除草劑，要殺死它們還較困難。GM油菜成為耐除草劑的“超級雜草”。

實驗研究中：一種蝴蝶的幼蟲吃了含桿菌基因的馬利筋屬植物的花粉后，產(chǎn)生了死亡或不正常發(fā)育的現(xiàn)象。引起了生態(tài)學(xué)家們另一種擔(dān)心，那些不在改良范圍內(nèi)的其他物種有可能成為改良物種的受害者。轉(zhuǎn)基因工程的恐懼和現(xiàn)實

人們在改變一種植物、或一種動物的基因結(jié)構(gòu)時，是否真的能夠確保新生物的安全性呢？我們無法確定，在基因技術(shù)的那一頭，會不會潛伏著“異形”或“客邁拉”一樣的怪物。

在享受新科技帶來的驚喜時，我們必須時時刻刻牢記，不要被手中掌握的改變基因權(quán)利腐蝕；我們所能做的其實只是很粗糙、很原始的一小部分。人類的過去充滿了“人為的悲劇”，而在這場席卷一切的“新農(nóng)業(yè)革命”中，我們首先要做的就是竭力避免悲劇的重演。

四、轉(zhuǎn)基因生物產(chǎn)品的安全性轉(zhuǎn)基因生物是否安全？它給人類的生存環(huán)境，乃至于整個生態(tài)環(huán)境帶來了什么，有什么樣的影響？P64

“閱讀與思考”

事物總是一分為二的，基因工程的應(yīng)用可以給人類帶來福音，也可能帶來嚴重的災(zāi)難，甚至?xí)须y以預(yù)測的后果。如：戰(zhàn)爭狂人、恐怖主義者可以利用DNA分子重組技術(shù)制造難以制服的病原體和生物毒劑，即所謂的“基因武器”，進行訛詐和大規(guī)模毀滅人類的生物戰(zhàn)爭。

5千萬美元制造的基因武器庫的殺傷力

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50億美元制造的核武器庫五、轉(zhuǎn)基因生物產(chǎn)品的安全性轉(zhuǎn)抗除草劑基因植物和雜草一起培育，結(jié)果產(chǎn)生了耐除草劑的雜草。幼鼠在食用轉(zhuǎn)基因馬鈴薯后，會使內(nèi)臟和免疫系統(tǒng)受損?？瓜x植物的引入使昆蟲大量死亡，造成鳥類數(shù)量迅速減少，同時也使昆蟲具有了較強的抵抗性。

毒性問題：一些研究學(xué)者認為，對于基因的人工提煉和添加，可能在達到某些人們想達到的效果的同時，也增加和積聚了食物中原有的微量毒素。

過敏反應(yīng)問題：對于一種食物過敏的人有時還會對一種以前他們不過敏的食物產(chǎn)生過敏，比如：科學(xué)家將玉米的某一段基因加入到核桃、小麥和貝類動物的基因中，蛋白質(zhì)也隨基因加了進去，那么，以前吃玉米過敏的人就可能對這些核桃、小麥和貝類食品過敏。

營養(yǎng)問題：科學(xué)家們認為外來基因會以一種人們目前還不甚了解的方式破壞食物中的營養(yǎng)成分。

對抗生素的抵抗作用：當科學(xué)家把一個外來基因加入到植物或細菌中去，這個基因會與別的基因連接在一起。人們在服用了這種改良食物后，食物會在人體內(nèi)將抗藥性基因傳給致病的細菌，使人體產(chǎn)生抗藥性。

對環(huán)境的威脅：在許多基因改良品種中包含有從桿菌中提取出來的細菌基因，這種基因會產(chǎn)生一種對昆蟲和害蟲有毒的蛋白質(zhì)。在一次實驗室研究中，一種蝴蝶的幼蟲在吃了含桿菌基因的馬利筋屬植物的花粉之后，產(chǎn)生了死亡或不正常發(fā)育的現(xiàn)象，這引起了生態(tài)學(xué)家們的另一種擔(dān)心，那些不在改良范圍