北師大版選修二 第4章 第4節(jié) 基因診斷與基因治療 學(xué)案.doc

第4節(jié)基因診斷與基因治療課程目標(biāo)導(dǎo)航1.說(shuō)出基因診斷的基本含義和基本原理。2.描述基因診斷在惡性腫瘤早期診斷中的突出作用。3.簡(jiǎn)述基因芯片的基本含義及在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用。4.說(shuō)出基因治療的基本含義、基本步驟、優(yōu)點(diǎn)及其前景。知識(shí)點(diǎn)1基因診斷知識(shí)梳理1.基因診斷技術(shù)的原理指用放射性同位素(如32p)、熒光分子等標(biāo)記的dna分子做探針，利用dna分子雜交原理，鑒定被檢測(cè)樣本上的遺傳信息，從而達(dá)到檢測(cè)疾病的目的。2.基因診斷的過(guò)程構(gòu)建基因探針獲得待測(cè)組織單鏈dna對(duì)待測(cè)單鏈dna分子進(jìn)行pcr技術(shù)擴(kuò)增，將擴(kuò)增獲得的dna熱處理得到大量的dna單鏈將dna轉(zhuǎn)移到一種特制的尼龍膜上將探針與尼龍膜上的dna分子進(jìn)行雜交，如果尼龍膜上含有突變基因，就會(huì)形成特定顏色的雜交斑。3.基因診斷的特點(diǎn)既客觀又靈敏。思考：用基因診斷技術(shù)可檢測(cè)哪些疾??？提示：通過(guò)直接探查基因進(jìn)行診斷，不受細(xì)胞類型和發(fā)病年齡的限制，可用于部分遺傳病的診斷。例如，癌細(xì)胞的病變過(guò)程，主要是由于基因調(diào)節(jié)控制失靈，通過(guò)基因診斷，將發(fā)生紊亂的基因加以修復(fù)，有希望根治癌癥。活學(xué)活用應(yīng)用基因工程技術(shù)診斷疾病的過(guò)程中必須使用基因探針才能達(dá)到檢測(cè)疾病的目的，這里的基因探針是指()a.用于檢測(cè)疾病的醫(yī)療器械b.用放射性同位素或熒光分子等標(biāo)記的dna分子c.合成珠蛋白的dnad.合成苯丙羥化酶的dna片段解析本題考查對(duì)基因診斷概念的理解。依據(jù)基因診斷的定義可知b項(xiàng)正確。答案b歸納總結(jié)1.dna探針的制備方法根據(jù)翻譯產(chǎn)物蛋白質(zhì)的氨基酸順序查出相應(yīng)的核苷酸順序(約30個(gè)氨基酸對(duì)應(yīng)的90個(gè)左右的核苷酸順序)，再?gòu)闹羞x出兩個(gè)片段，用化學(xué)方法合成這兩個(gè)片段并做同位素標(biāo)記，即成探針。也可用所需的mrna逆轉(zhuǎn)錄成dna，標(biāo)記后作為探針。2.基因診斷的過(guò)程獲得目的基因構(gòu)建基因探針從被測(cè)生物中取樣對(duì)單鏈dna分子進(jìn)行pcr擴(kuò)增將dna轉(zhuǎn)到特定的尼龍膜上將dna探針與樣品進(jìn)行雜交觀察雜交斑。3.基因診斷的優(yōu)點(diǎn)傳統(tǒng)診斷方法是通過(guò)表現(xiàn)型來(lái)推測(cè)基因型，而基因診斷是從基因著手來(lái)推斷表現(xiàn)型，即通過(guò)直接探查基因進(jìn)行診斷，不受細(xì)胞類型和發(fā)病年齡的限制，可用于部分遺傳病的診斷。例如，癌細(xì)胞的病變過(guò)程，主要是由于基因調(diào)節(jié)控制失靈，通過(guò)基因診斷，就可針對(duì)具體情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹委煛?.基因診斷的應(yīng)用 (1)對(duì)感染性疾病的診斷利用已知病原體的基因做dna探針，當(dāng)有病原體侵入人體后，就可以快速、準(zhǔn)確地確定病因?；蛟\斷可用于病毒性(如乙肝病毒)感染、細(xì)菌性(如結(jié)核桿菌)感染、寄生蟲(chóng)侵染、真菌性感染等病原體的檢測(cè)。(2)癌癥的早期檢測(cè)通過(guò)研究，人們已闡明部分基因與癌癥之間的關(guān)系。目前臨床上可以用基因檢測(cè)方法診斷白血病、肺癌、神經(jīng)膠質(zhì)瘤等疾病。例如可以用從白血病患者細(xì)胞中分離出來(lái)的癌基因做成dna探針檢測(cè)白血病。 (3)對(duì)有遺傳風(fēng)險(xiǎn)的胎兒作產(chǎn)前診斷通過(guò)基因診斷，不僅可以檢測(cè)胎兒性別，還可以檢測(cè)與染色體有關(guān)的遺傳病，對(duì)于高發(fā)性遺傳病(如地中海貧血癥、鐮刀型細(xì)胞貧血癥、凝血因子缺乏癥等)的基因診斷已在臨床上應(yīng)用，為優(yōu)生優(yōu)育作出了巨大貢獻(xiàn)。(4)在法醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用通過(guò)對(duì)人基因結(jié)構(gòu)的深入研究發(fā)現(xiàn)，有些具有個(gè)體特征的遺傳標(biāo)記可用于個(gè)體識(shí)別、親子鑒別、dna指紋分析等司法鑒定，還可以應(yīng)用于動(dòng)植物檢疫與轉(zhuǎn)基因動(dòng)物中陽(yáng)性基因的檢測(cè)。知識(shí)點(diǎn)2神奇的基因芯片知識(shí)梳理1.基因芯片是將大量特定序列的dna片段(探針)有序地固定在尼龍膜、玻片或硅片上，從而能大量、快速、平行地對(duì)dna分子的堿基序列進(jìn)行測(cè)定和定量分析?；蛐酒瑢?shí)際上是一種高密度的dna陣列。2.基因芯片的應(yīng)用舉例(1)發(fā)現(xiàn)疾病的相關(guān)基因。(2)用于傳染病的檢測(cè)。(3)基因芯片技術(shù)與醫(yī)學(xué)行為的改變?；蛐酒粌H能做到快速、準(zhǔn)確地診斷疾病，還可指導(dǎo)醫(yī)生針對(duì)不同患者的基因活動(dòng)特點(diǎn)，使用不同的治療方法，進(jìn)行個(gè)體化的治療?；蛐酒夹g(shù)還有助于發(fā)現(xiàn)不同個(gè)體對(duì)疾病易感性的差異。思考：如果將來(lái)把每個(gè)人的基因做成基因芯片，你設(shè)想一下會(huì)有什么作用？提示：基因身份證、診斷疾病、偵察罪犯等?；顚W(xué)活用基因診斷所利用的原理是()a.基因突變 b.基因重組c.dna分子雜交 d.染色體變異解析基因診斷的原理是dna分子雜交即堿基互補(bǔ)配對(duì)。答案c知識(shí)點(diǎn)3初露曙光的基因治療知識(shí)梳理1.基因治療的概念就是把特定的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，從而達(dá)到治療疾病的目的。2.基因治療scid的過(guò)程(1)scid患病機(jī)理：患者體內(nèi)有兩個(gè)分別來(lái)自父母雙方的有缺陷的腺苷酸脫氨酶基因(ada)，造成體內(nèi)缺乏腺苷酸脫氨酶，導(dǎo)致免疫系統(tǒng)不能完成正常功能，只能在無(wú)菌條件下生活。(2)治療scid過(guò)程：將人的正常ada基因與某種病毒核酸重組從scid患者體內(nèi)分離t淋巴細(xì)胞該病毒感染t淋巴細(xì)胞，同時(shí)將ada基因?qū)雝淋巴細(xì)胞培養(yǎng)t淋巴細(xì)胞將攜帶正常ada基因的t淋巴細(xì)胞再注入患者體內(nèi)獲得免疫力。3.基因治療惡性腫瘤(1)殺死腫瘤細(xì)胞：將抑制癌細(xì)胞增生的基因轉(zhuǎn)入到癌細(xì)胞內(nèi)，不僅可阻斷癌細(xì)胞繁殖，還可誘導(dǎo)它自殺死亡，或者將一段可抑制癌基因轉(zhuǎn)錄的dna序列導(dǎo)入癌細(xì)胞，使癌基因不能表達(dá)，導(dǎo)致癌細(xì)胞不能增殖。(2)提高人體免疫力：將提高人體免疫力的基因?qū)朊庖呦到y(tǒng)，提高人體防御功能，進(jìn)而殺死癌細(xì)胞。4.基因治療的一般步驟選擇治療基因?qū)⒅委熁蚺c運(yùn)輸載體結(jié)合，將治療基因轉(zhuǎn)入患者體內(nèi)治療基因在細(xì)胞內(nèi)正常表達(dá)。思考 ：要想根治遺傳性疾病，最好的治療措施是什么？提示：遺傳病是由遺傳物質(zhì)發(fā)生變異而引起的，所以治療的最佳措施是基因治療?；顚W(xué)活用在人類的遺傳病中，有一種重癥聯(lián)合免疫缺陷病(簡(jiǎn)稱scid)，這種患者缺乏正常的人體免疫功能，只要稍被細(xì)菌或病毒感染，就會(huì)發(fā)病死亡。經(jīng)研究證實(shí)，scid病人細(xì)胞的一個(gè)常染色體上編碼腺苷酸脫氨酶(簡(jiǎn)稱ada)的基因發(fā)生了突變。目前，人們已經(jīng)找到了治療該疾病的方案。如圖：(1)(多選)載體必須具備的條件是()a.能在宿主細(xì)胞中復(fù)制并保存b.具有多個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶切割位點(diǎn)，以便與外源基因連接c.具有標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選d.是環(huán)狀形態(tài)的dna分子(2)在圖示過(guò)程中，所用到的基因操作工具分別是_。(3)研究人員將ada注入淋巴細(xì)胞，而不是其他細(xì)胞，其原因是_。(4)圖中的治療方法是_(“體內(nèi)”或“體外”)基因治療法，這是基因工程生物技術(shù)的應(yīng)用。請(qǐng)列舉除了在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，該生物技術(shù)在其他領(lǐng)域的一些成就。_(舉兩例)。解析(1)載體是把目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞并使其復(fù)制、表達(dá)的工具，因此基因工程載體需具備以下條件：能在宿主細(xì)胞中復(fù)制并保存以便于目的基因的復(fù)制與保存，具有多個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶切割位點(diǎn)，以便與目的基因連接，具有標(biāo)記基因，便于進(jìn)行篩選。(2)構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，需用同種限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因和載體，再用dna連接酶連接，通過(guò)基因表達(dá)載體將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。(3)腺苷酸脫氨酶基因在淋巴細(xì)胞內(nèi)可進(jìn)行基因表達(dá)，因此應(yīng)將腺苷酸脫氨酶基因?qū)肴梭w淋巴細(xì)胞才能產(chǎn)生腺苷酸脫氨酶。(4)由題意知，腺苷酸脫氨酶基因在體外完成了轉(zhuǎn)移，篩選出含有腺苷酸脫氨酶基因的受體細(xì)胞后導(dǎo)入患者體內(nèi)，該過(guò)程屬于體外基因治療。轉(zhuǎn)基因技術(shù)還可應(yīng)用在轉(zhuǎn)基因動(dòng)物、轉(zhuǎn)基因植物、轉(zhuǎn)基因微生物等方面。答案(1)abc(2)限制性核酸內(nèi)切酶、dna連接酶、載體(3)腺苷酸脫氨酶是人體免疫系統(tǒng)發(fā)揮正常功能所必需的，而淋巴細(xì)胞才能產(chǎn)生抗體等免疫物質(zhì)(4)體外如抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物、抗逆轉(zhuǎn)基因植物等歸納總結(jié)基因治療的機(jī)理(1)基因置換：正?；蛉〈虏』?。(2)基因修正：糾正致病基因的突變堿基序列。(3)基因修飾：目的基因表達(dá)產(chǎn)物補(bǔ)償致病基因的功能。(4)基因抑制.外源基因干擾、抑制有害基因的表達(dá)。(5)基因封閉：封閉特定基因的表達(dá)?；蛑脫Q是用目的基因?qū)⒉∽兓驈氐字脫Q，使致病基因獲得永久性更正，且原位替換是最理想的治療方法，但限于技術(shù)手段，操作難，不易推廣；基因修正是糾正病變的堿基序列，而保留正常序列，同樣面臨技術(shù)手段的問(wèn)題，不易普及；基因修飾則是通過(guò)將正?；?qū)氩∽兗?xì)胞或其他細(xì)胞來(lái)表達(dá)性狀，以補(bǔ)償致病基因功能，現(xiàn)已成為較成熟的手段；基因抑制是導(dǎo)入干擾、抑制有害基因表達(dá)的外源基因，是癌癥治療的良好選擇；基因封閉是利用反義技術(shù)封閉某些基因，通過(guò)封閉基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯而使致病基因不能表達(dá)，但也未能從根本上修正基因。隨堂練習(xí)鞏固1.下列疾病可進(jìn)行基因診斷的是()sars疑似患者壞血病艾滋病腫瘤血友病苯丙酮尿癥甲狀腺腫大組織水腫a. b.c. d.解析壞血病是由缺乏維生素c所引起的疾病，不是血細(xì)胞基因結(jié)構(gòu)改變引起的，所以不能通過(guò)基因檢測(cè)診斷。甲狀腺腫大、組織水腫分別是由缺碘、血漿滲透壓降低造成的，不是基因結(jié)構(gòu)改變引起的，不能通過(guò)基因檢測(cè)診斷。其余都可以通過(guò)dna探針進(jìn)行檢測(cè)。答案b2.(2015山東臨沂聯(lián)考)下列關(guān)于基因治療的說(shuō)法，正確的是()a.基因治療主要是對(duì)有缺陷的細(xì)胞進(jìn)行修復(fù)b.基因治療是指利用遺傳工程的原理和方法，通過(guò)引入目的基因來(lái)矯正人體內(nèi)出現(xiàn)的異?；颍赃_(dá)到治療疾病的目的c.只要引入外源健康基因，就能治愈疾病d.基因治療已解決了絕大多數(shù)的遺傳病，今后的發(fā)展會(huì)相當(dāng)慢解析基因治療從狹義角度講，可以理解為具有正常功能的基因置換或增補(bǔ)患者體內(nèi)的缺陷基因，使其在“體內(nèi)”表達(dá)，最終達(dá)到治療疾病的目的