選3專題1 1-3基因工程的應(yīng)用課件

1、基因工程的應(yīng)用專題基因工程主講：柯碧一、植物基因工程碩果累累植物基因工程技術(shù)主要用于哪些方面?提高農(nóng)作物的抗逆能力（如抗除草劑、抗蟲、抗病、抗干旱和抗鹽堿等）,以及改良農(nóng)作物的品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物等方面.(一)抗蟲轉(zhuǎn)基因植物1. 抗蟲基因有哪些？ Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等請閱讀P18生物資料技術(shù)卡,了解一些抗蟲基因的抗蟲機理。思考：抗蟲棉的目的基因是什么?目的基因從何而來?對哺乳動物有害嗎？2. 抗蟲轉(zhuǎn)基因植物的成果：抗蟲棉、抗蟲水稻、抗蟲玉米、抗蟲番茄等思考：1.細菌的基因之所以能“嫁接”到棉花細胞內(nèi)，原因是 。組成細菌和棉花的DNA分子的空間結(jié)

2、構(gòu)和化學組成相同 2.利用基因工程培育抗蟲棉，與誘變育種和雜交育種相比，有什么優(yōu)點？是屬于哪種變異？3.抗蟲棉能抗病嗎？3. 抗蟲轉(zhuǎn)基因植物的意義： 大量減少了化學農(nóng)藥的使用，減少環(huán)境污染，有利于人體健康，降低生產(chǎn)成本3.抗病轉(zhuǎn)基因植物的成果抗煙草花葉病毒轉(zhuǎn)基因煙草、抗病毒轉(zhuǎn)基因小麥、轉(zhuǎn)基因甜椒、番茄等 （三）其他抗逆轉(zhuǎn)基因植物1.哪些環(huán)境條件會造成農(nóng)作物低產(chǎn)、減產(chǎn)？鹽堿、干旱、低溫和澇害等2.鹽堿和干旱對農(nóng)作物的危害與什么有關(guān)？細胞內(nèi)的滲透壓調(diào)節(jié)3.常見的抗逆基因調(diào)節(jié)細胞滲透壓的基因 、魚的抗凍蛋白基因 、抗除草劑基因噴灑除草劑時，殺死田間的雜草而不損傷作物（四）利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)人體

3、（或其它脊椎動物）必不可少，而機體內(nèi)又不能合成的，必須從食物中補充的氨基酸，稱必需氨基酸。必需氨基酸共有種：賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、蘇氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸。如果飲食中經(jīng)常缺少必需氨基酸，可影響健康。 另外12種氨基酸是人體細胞能夠合成的叫做非必需氨基酸。你知道哪些食品中缺少必需氨基酸？如何用轉(zhuǎn)基因的方法加以改良？試舉例說明？將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胫参?改變必需氨基酸合成途徑中某種關(guān)鍵酶的活性)轉(zhuǎn)基因矮牽牛的目的基因是什么？與植物花青素代謝有關(guān)的基因異想天開科學家將菜豆儲存蛋白的基因轉(zhuǎn)移到向日葵中，培育出了“向日葵豆”植物。這一過程不涉及 A.DN

4、A按照堿基互補配對原則自我復制 B.DNA以其一條鏈為模板合成RNA C.RNA以自身為模板自我復制 D.按照RNA密碼子的排列順序合成蛋白質(zhì) C二、動物基因工程前景廣闊（一）用于提高動物生長速度動物品種改良、建立生物反應(yīng)器、器官移植等導入外源生長激素基因（二）用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)1、優(yōu)良基因：腸乳糖酶基因2、成果：將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大減低。（三）用轉(zhuǎn)基因的動物生產(chǎn)藥物1、基因的來源：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2、成果：乳腺生物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器將 基因與 等調(diào)控組件重組在一起，通過 等方法，導入哺乳動物的 中，將

5、其 送入母體，使其發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物。轉(zhuǎn)基因動物進入泌乳期后，可以通過分泌乳汁生產(chǎn)所需要的藥品，稱為乳腺生物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器。乳腺生物反應(yīng)器乳腺生物反應(yīng)器的優(yōu)點：產(chǎn)量高；質(zhì)量好；成本低；易提取。 藥物蛋白乳腺蛋白基因的啟動子顯微注射受精卵獲取目的基因（例如血清白蛋白基因）構(gòu)建基因表達載體（在血清白蛋白基因前加特異表達的啟動子）顯微注射導入哺乳動物受精卵中形成胚胎將胚胎送入母體動物發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物（只有在產(chǎn)下的雌性個體中，轉(zhuǎn)入的基因才能表達）。思考:用基因工程技術(shù)實現(xiàn)動物乳腺生物反應(yīng)器的操作過程是怎樣的？ （四）用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體利用基因工程對豬的器官進行改造方法：將器官供體基因組

6、導入 ，以抑制的 表達或設(shè)法除去 ，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出沒有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官某種調(diào)節(jié)因子抗原決定基因抗原決定基因1.在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品如胰島素、干擾素等直接從生物體的哪些結(jié)構(gòu)中提??？從生物的組織、細胞或血液中提取。2.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。三、基因工程藥品異軍突起 胰島素是治療糖尿病的特效藥。一般臨床上使用的胰島素主要從豬、牛等家畜的胰腺中提取，每100kg胰腺只能提取45g胰島素。用該方法生產(chǎn)的胰島素產(chǎn)量低，價格昂貴，遠不能滿足社會需要。1979年，科學家將動物體內(nèi)的胰島素基因與大腸桿菌DNA分子重組，并在大腸桿菌內(nèi)實現(xiàn)了表達。19

7、82年，美國一家基因公司用基因工程方法生產(chǎn)的胰島素投入市場，售價降低了30%50%。 基因工程藥品 胰島素 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 450 L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。 基因工程藥品 生長激素干擾素是動物或人體細胞受到病毒侵染后產(chǎn)生的一種糖蛋白。干擾素幾乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一種抗病毒的特效藥。此外干擾素對治療癌癥和某些白血病也有一定療效。傳統(tǒng)的干擾素

8、生產(chǎn)方法是從人血液中的白細胞內(nèi)提取，每300L血液只能提取出1mg干擾素。19801982年，科學家用基因工程方法在大腸桿菌及酵母菌細胞內(nèi)獲得了干擾素，是傳統(tǒng)的生產(chǎn)量的12萬倍。1987年上述干擾素大量投放市場。 基因工程藥品 干擾素利用微生物生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性何在? 利用微生物生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物，是指將人們需要的某種蛋白質(zhì)的編碼基因，構(gòu)建成表達載體后導入微生物，然后利用微生物發(fā)酵來生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物。有以下優(yōu)越性：（1）利用活細胞作為表達系統(tǒng)，表達效率高，無需大型裝置和大面積廠房就可以生產(chǎn)出大量藥品。（2）可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來源的不足。利用基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)就不需要從動物或人體上獲取原料。（3

9、）降低生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)人員和管理人員。 1、基因治療概念：四、基因治療曙光初照 把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的，是治療遺傳病的最有效的手段。（把特定的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募毎?，從而達到治療疾病的目的）2、實例： 將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入取自患者的淋巴細胞中，再將這種淋巴細胞轉(zhuǎn)入患者體內(nèi)。(1)對嚴重復合型免疫缺陷癥的治療 1990年9月14日，安德森對一例患ADA缺乏癥的4歲女孩進行基因治療。這個4歲女孩由于遺傳基因有缺陷，自身不能生產(chǎn)ADA，先天性免疫功能不全，只能生活在無菌的隔離帳里。他們將這個女孩的白血球進行基因改造，使有缺陷的基因被健康

10、的基因替代，然后把含正常白血球的溶液輸入她左臂的一條靜脈血管中。在以后的10個月內(nèi)她又接受了7次這樣的治療，同時也接受酶治療。后來，她的免疫功能日趨健全，能夠走出隔離帳，過上了正常人的生活，并進入普通小學上學。取患者骨髓分離干細胞病毒正?；?qū)胝；虻母杉毎⑷牖颊唧w內(nèi)3、基因治療的類型體外基因治療：先從病人體內(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)。體內(nèi)基因治療：直接向人體組織細胞中轉(zhuǎn)移的治病方法。（如將治療囊性纖維病的正?；蜣D(zhuǎn)入患者肺組織）4、基因治療的發(fā)展現(xiàn)狀：處于初期的臨床試驗階段5、用于基因治療的基因種類：正常基因、反

11、義基因和自殺基因DNA分子雜交是基因診斷最基本的方法之一。當用一段已知基因的核苷酸序列作為探針，與被測基因進行接觸，若兩者的堿基完全配對成雙鏈，則表明被測基因中含有已知的基因序列。知識回顧：基因診斷思考與探究:根據(jù)所學內(nèi)容，試概括寫出基因工程解決了哪些生活、生產(chǎn)中難以解決的問題。基因工程可以生產(chǎn)人類需要的藥物，如胰島素、干擾素等。我們吃的某些食品如番茄、大豆等也可以是基因工程產(chǎn)品。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的抗蟲棉、抗病毒煙草、抗除草劑大豆等都已進入商品化生產(chǎn)，上述產(chǎn)品有些是常規(guī)方法難以生產(chǎn)的或者生產(chǎn)成本過高。1、治療白化病、苯丙酮尿癥等人類遺傳病的根本途徑是（ ） A、口服化學藥物 B、注射化學藥物 C、利

12、用輻射或藥物誘發(fā)治病基因突變 D、采用基因治療法糾正或彌補缺陷基因 帶來的影響D練習2、應(yīng)用基因工程技術(shù)診斷疾病的過程中必須使用基因探針才能達到檢測疾病的目的。這里的基因探針是指（ ）A、用于檢測疾病的醫(yī)療器械B、用放射性同位素或螢光分子等標記的DNA分子C、合成球蛋白的DNAD、合成苯丙羥化酶的DNA片段B3、基因治療是指（ ）A、把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募毎?，達到治療目的B、對有缺陷的細胞進行修復，從而使其恢復正常，達到治療的目的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，從而恢復正常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A4、1997年，科學家

13、將動物體內(nèi)的能夠合成胰島素的基因與大腸桿菌的DNA分子重組，并且在大腸桿菌中表達成功。如右圖，請據(jù)圖回答問題。(1)此圖表示的是采取_方法獲取_基因的過程。人工合成基因胰島素（目的）(2)圖中DNA是以_為模板，_形成單鏈DNA，在酶的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得了所需要的_。(3)圖中代表的是_酶，在它的作用下將質(zhì)粒切出_末端。(4)圖中代表重組DNA，含_基因。 (5)圖中表示的過程是_。胰島素mRNA逆轉(zhuǎn)錄胰島素（目的）基因 限制性核酸內(nèi)切酶黏性胰島素基因重組DNA導入受體細胞6、患者缺乏正常的人體免疫功能，只要稍被細菌或病毒感染，就會性病死亡。經(jīng)過研究證實，SCID病人細胞的一個常染色體上編碼腺苷酸脫氨酶的基因發(fā)生了突變。（1）請你利用所學知識，設(shè)想一個治療SCID病的方案。第一步：發(fā)現(xiàn)人體正常ada基因克隆后用來替換反轉(zhuǎn)錄病毒的原有基因，構(gòu)建重組載體；第二