現(xiàn)代生物科技專題基因工程的應用第1章第3節(jié)

1、現(xiàn)代生物科技專題基因工程的應用第1章第3節(jié)一、植物基因工程 轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力,以及改良農(nóng)作物的品質(zhì)和利用植物等方面。1、抗蟲轉(zhuǎn)基因植物2、抗病轉(zhuǎn)基因植物3、抗逆轉(zhuǎn)基因植物4、利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)二、動物基因工程前景廣闊特點：發(fā)展較遲，應用方面廣1、提高生長速度2、改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)3、生產(chǎn)藥物4、作為器官移植的供體乳腺生物反應器將藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動子等調(diào)控組件重組在一起，通過顯微注射等方法，導入哺乳動物的受精卵中，將受精卵送入母體內(nèi)，使其生長發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物。乳腺生物反應器本質(zhì)：優(yōu)點：轉(zhuǎn)基因動物1、安全可靠2、產(chǎn)量高3、成本低4、無污染用轉(zhuǎn)基因的動物生

2、產(chǎn)藥物（重點）優(yōu)點： 產(chǎn)量高、質(zhì)量好、 成本低、易提取乳腺生物反應器 過程：1、重組藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動子2、用顯微注射法導入到受精卵3、將受精卵送入母體生長發(fā)育4、轉(zhuǎn)基因動物進入泌乳期后，提取乳汁注意： 雌性個體才能生產(chǎn)藥物在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品如胰島素、生長激素直接生物體的哪些結(jié)構(gòu)中提??？藥品直接從生物的組織、細胞或血液中提取。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的缺點由于受原料來源的限制，價格十分昂貴?？衫檬裁捶椒▉斫鉀Q上述問題？ 利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品?；蚬こ趟幤?生長激素 治療侏儒癥的唯一方法，是向人體注射生長激素。而生長激素的獲得很困

3、難。以前，要獲得生長激素，需解剖尸體，從大腦的底部摘取垂體，并從中提取生長激素。 現(xiàn)可利用基因工程方法，將人的生長激素基因?qū)氪竽c桿菌中，使其生產(chǎn)生長激素。人們從450L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長激素，相當于6萬具尸體的全部產(chǎn)量。 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，其產(chǎn)量之低和價格之高可想而知。將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價格降低了30%-50%!基因工程藥品 胰島素2DNA質(zhì)粒細菌細胞DNA人體細胞胰島素基因限制酶限制酶胰島素利用生物工程獲得胰島素1 干擾素是病毒侵入細胞后產(chǎn)生的一種糖蛋白。干擾素幾乎能

4、抵抗所有病毒引起的感染，是一種抗病毒的特效藥。此外干擾素對治療某些癌癥和白血病也有一定療效。 傳統(tǒng)的干擾素生產(chǎn)方法是從人血液中的白細胞內(nèi)提取。基因工程藥品 干擾素從人血中提取干擾素，300L血才提取1mg！通過基因工程的方式創(chuàng)造了能合成人干擾素的大腸桿菌，每1Kg的培養(yǎng)液可提取2040mg干擾素。人造血液及其生產(chǎn)基因工程藥品 干擾素三、基因工程藥物項目本質(zhì)功能傳統(tǒng)方法現(xiàn)代方法胰島素干擾素（、）乙型肝炎疫苗蛋白質(zhì)治療糖尿病動物胰臟中提取大腸桿菌細胞糖蛋白治療病毒性肝炎和腫瘤人血液中提取酵母菌細胞乙肝抗原預防乙肝酵母菌細胞基因診斷： 也稱為DNA診斷或基因探針技術(shù)，即在DNA水平分析檢測某一基因，

5、從而對特定的疾病進行診斷。 探針制備：放射性同位素(如32P)、熒光分子等標記的DNA分子； 原 理：利用DNA分子雜交原理四、基因治療曙光初照基因探針： 基因探針就是一段與目的基因或DNA互補的特異核苷酸序列。它包括整個基因，或基因的一部分；可以是DNA本身，也可以是由之轉(zhuǎn)錄而來的RNA。基因診斷技術(shù)在什么方面發(fā)展迅速？ 在診斷遺傳性疾病方面發(fā)展迅速。目前已經(jīng)可以對幾十種遺傳病進行產(chǎn)前診斷。 1）珠蛋白的DNA探針 鐮刀狀細胞貧血癥 2）苯丙氨酸羧化酶基因探針 苯丙酮尿癥 3）白血病患者細胞中分離出的癌基因制備的DNA探針 白血病舉例基因治療： 是指是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募毎校?/p>

6、達到治療疾病的目的。 患半乳糖血癥的患者，由于細胞內(nèi)半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶，使過多的半乳糖在體內(nèi)積聚，引起肝、腦等功能受損。 1971年，美國科學家在體外做了試驗，用帶有半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因的噬菌體侵染患者的離體組織細胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些組織細胞能夠利用半乳糖了。這表明，用基因替換的方法治療這種遺傳病是可能的。基因治療的方法體外基因治療：從病人體內(nèi)獲得某種細胞，進行培養(yǎng)，然后，在體外完成基因轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細胞擴增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)。直接向人體組織細胞中轉(zhuǎn)移基因的治病方法。實例:遺傳性囊性纖維化病1994年美國科學家利用經(jīng)過修飾過的腺病毒作載體，將正常基因?qū)牖颊叻?/p>

7、組織中。體內(nèi)基因治療：取患者骨髓分離干細胞病毒正常基因并入正?；虻母杉毎⑷牖颊唧w內(nèi)P53基因病毒P53蛋白膜瘤細胞變小4）用于基因治療的基因種類正常基因：從健康人體上分離得到的功能正常的基因，用以取代病變基因，或依靠其表達產(chǎn)物。反義基因:即通過產(chǎn)生的mRNA分子，與病變基因產(chǎn)生的mRNA 進行互補(雜交)，來阻斷非正常蛋白質(zhì)的合成。自殺基因：即編碼可以殺死癌變細胞的蛋白酶基因。閱讀書P24頁基因工程與環(huán)境保護1）用于環(huán)境監(jiān)測。2）用于被污染環(huán)境的凈化。基因工程在環(huán)保方面有什么應用？ 例如：用DNA探針可以檢測飲用水中病毒的含量。此方法的特點是快速、靈敏，1噸水中有10個病毒也能檢測出來。

8、通過基因工程方法怎樣進行環(huán)境監(jiān)測？ 1）用基因工程產(chǎn)物“超級細菌”分解石油，可以大大提高細菌分解石油的效率。具體方法：將能分解三種烴類的假單孢桿菌的基因都轉(zhuǎn)移到能分解另一種烴類的假單孢桿菌內(nèi)，創(chuàng)造出了能同時分解四種烴類的“超級細菌”。 2）用基因工程培養(yǎng)出“吞噬”汞和降解土壤中DDT的細菌，以及能夠凈化鎘污染的植物。 3）通過基因重組構(gòu)建新的殺蟲劑，取代生產(chǎn)過程中耗能多、易造成環(huán)境污染的農(nóng)藥，并試圖通過基因工程回收和利用工業(yè)廢物。 通過基因工程方法怎樣凈化被污染的環(huán)境？為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達場所呢？乳腺是一個外分泌器官，乳汁不進入體內(nèi)循環(huán)，不會影響轉(zhuǎn)基因動物本身的生理代謝反應。從

9、乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，易提純，表達的蛋白質(zhì)已經(jīng)過充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性。從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產(chǎn)物的同時，轉(zhuǎn)基因動物又可無限繁殖。 1基因治療是指（ ）A.對有基因缺陷的細胞進行修復，從而使其恢復正常，達到治療疾病的目的B.把健康的外源基因?qū)氲接谢蛉毕莸募毎校_到治療疾病的目的C.運用人工誘變的方法，使有基因缺陷的細胞發(fā)生基因突變恢復正常D.運用基因工程技術(shù)，把有缺陷的基因切除，達到治療疾病的目的B 1. DNA分子雜交技術(shù)可比較不同種生物DNA分子的差異。將來自不同種生物的兩條DNA單鏈進行雜交，兩種生物 的DNA分子堿基序列越相似，形成的雜合雙鏈區(qū)的部位

10、就越多。某人用甲乙丙三種生物的DNA單鏈進行雜交實驗，結(jié)果如右圖所示，根據(jù)圖判斷，下列敘述中錯誤的是 （多選） A游離的單鏈所對應的原物種DNA片段均不含遺傳信息 B雜合雙鏈區(qū)的存在表示兩種生物攜帶的遺傳密碼相同 C甲與乙的親緣關(guān)系比甲與丙的親緣關(guān)系遠 D甲與乙的親緣關(guān)系比乙與丙的親緣關(guān)系近 ABD 現(xiàn)有儲備蘇云金桿菌的Bt毒蛋白基因的cDNA文庫。簡述培育抗蟲棉的操作過程。 用限制酶從cDNA文庫中獲取Bt毒蛋白基因； 將Bt毒蛋白基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T-DNA,構(gòu)建基因表達載體； 通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導入棉花受體細胞； 檢測篩選出成功轉(zhuǎn)化的棉花細胞； 通過植物組織培養(yǎng)形成抗蟲棉植株。簡述培育可以生產(chǎn)乙肝疫苗(乙肝病毒表面抗原)的轉(zhuǎn)基因牛的方法步驟。 用限制酶從乙肝病毒DNA中獲取表面抗原基因; 將抗原基因和乳腺蛋白基因的啟動子等 調(diào)控組件同時插入質(zhì)粒，構(gòu)建基因表達載體； 通過顯微注射的方法導入山羊的受精卵； 檢測篩選出成功轉(zhuǎn)化的受精卵,培養(yǎng)成胚胎； 將胚胎植入代孕母牛,使其生長發(fā)育轉(zhuǎn)基因牛.用工程酵母菌生產(chǎn)乙肝疫苗(乙肝病毒表面抗原) 用限制酶從乙肝病毒基因文庫中獲取抗原 蛋白基因; 將抗原蛋白基因插入質(zhì)粒，構(gòu)建基因表達 載體； 用Ca+處理酵母菌使之成為感受態(tài)細胞， 將重組質(zhì)粒導入酵母菌； 檢測篩選出成功轉(zhuǎn)化的酵母菌，進行發(fā)酵 培養(yǎng)。復合型免疫缺陷癥