基因工程的應用三

基因工程的應用專題１基因工程學習目標1、舉例說出植物基因工程的成果2、舉例說出動物基因工程的成果3、舉例說出基因工程藥品4、概括出基因治療的原理及過程5、說出基因芯片的概念植物基因工程碩果累累哪些轉(zhuǎn)基因作物已進入大規(guī)模商業(yè)化應用階段?轉(zhuǎn)基因大豆、玉米、棉花和油菜一、植物基因工程

轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)主要應用方面：用于提高農(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。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)(一)抗蟲轉(zhuǎn)基因植物1.蟲害給農(nóng)作物帶來了哪些影響?

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)如何防治害蟲?有哪些不足?2.現(xiàn)在已有哪些抗蟲植物問世?抗蟲棉葉子正常棉葉子3.抗蟲基因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。4.抗蟲棉的目的基因是什么?目的基因從何而來?（二）抗病轉(zhuǎn)基因植物1.什么是病原微生物？有哪些種類？引起生物生病的微生物，主要有病毒、真菌和細菌等2.為什么說常規(guī)育種很難培育出抗病毒的新

品種？3.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物中使用最多的是什么基因？①病毒外殼蛋白基因（coatprotein，CP）；②病毒的復制酶基因3.在抗真菌轉(zhuǎn)基因植物中使用什么基因？

幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因抗煙草花葉病毒轉(zhuǎn)基因甜椒（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)在抗鹽堿和抗干旱作物中使用了什么基因？調(diào)節(jié)細胞滲透壓的基因3.轉(zhuǎn)基因因耐寒寒的煙煙草和和番茄茄中哪哪種目目的基基因提提高了了其抗抗寒能能力？？目的的基因因從何何而來來？魚的抗抗凍蛋蛋白基基因其他抗抗逆轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基因因植物物耐寒、、耐旱旱轉(zhuǎn)基基因水水稻4.抗除草草劑基基因有有何用用途？？噴灑除除草劑劑時，，殺死死田間間的雜雜草而而不損損傷作作物（四））利用用轉(zhuǎn)基基因改改良植植物的的品質(zhì)質(zhì)人體（（或其其它脊脊椎動動物））必不不可少少，而而機體體內(nèi)又又不能能合成成的，，必須須從食食物中中補充充的氨氨基酸酸，稱稱必需氨氨基酸酸。必需氨氨基酸酸共有８８種：：賴氨氨酸、、色氨氨酸、、苯丙丙氨酸酸、蛋蛋氨酸酸（甲甲硫氨氨酸））、蘇蘇氨酸酸、異異亮氨氨酸、、亮氨氨酸、、纈氨氨酸。如果飲飲食中中經(jīng)常常缺少少必需需氨基基酸，，可影影響健健康。。另外12種氨基基酸是是人體體細胞胞能夠夠合成成的叫叫做非非必需需氨基基酸。。你知道道哪些些食品品中缺缺少必必需氨氨基酸酸？如何用用轉(zhuǎn)基基因的的方法法加以以改良良？將必需需氨基基酸含含量多多的蛋蛋白質(zhì)質(zhì)編碼碼基因因?qū)肴胫参镂锔淖冏儽乇匦栊璋卑被崴岷虾铣沙赏就緩綇街兄心衬撤N種關(guān)關(guān)鍵鍵酶酶的的活活性性4.利用用轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基基因因改改良良植植物物的的品品質(zhì)質(zhì)含大大量量維維生生素素的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基基因因玉玉米米抗癌癌抗抗衰衰老老的的紫紫色色西西紅紅柿柿轉(zhuǎn)入入維維生生素素A合成成酶酶基基因因的的大大米米轉(zhuǎn)基基因因延延熟熟番番茄茄的的目目的的基基因因是是什什么么？？控制制番番茄茄果果實實成成熟熟的的基基因因乙烯烯是是催催熟熟果果實實的的一一種種激激素素，，在在其其形形成成過過程程中中需需要要乙烯烯形形成成酶酶。通通過過基基因因工工程程可可以以獲獲得得能抑抑制制乙乙烯烯形形成成酶酶基基因因表達達的的植植物物新新品品種種，，這這些些轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基基因因植植物物的的果果實實既既保保持持了了原原有有的的品品質(zhì)質(zhì)，，又又延延長長了了儲儲藏藏期期。。延長長果果實實的的儲儲藏藏期期轉(zhuǎn)基基因因矮矮牽牽牛牛優(yōu)點點：：提提高高花花卉卉的的觀觀賞賞價價值值轉(zhuǎn)基基因因矮矮牽牽牛牛轉(zhuǎn)基基因因藍藍玫玫瑰瑰異想想天天開開一、、植植物物基基因因工工程程碩碩果果累累累累應用用：：提提高高農(nóng)農(nóng)作作物物的的抗抗逆逆能能力力（（如如抗抗除除草草劑劑、、抗抗蟲蟲、、抗抗病病、、抗抗干干旱旱和和抗抗鹽鹽堿堿等等））,以及及改改良良農(nóng)農(nóng)作作物物的的品品質(zhì)質(zhì)和和利利用用植植物物生生產(chǎn)產(chǎn)藥藥物物等等方方面面.(一)抗蟲蟲轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基基因因植植物物Bt毒蛋蛋白白基基因因、、蛋蛋白白酶酶抑抑制制劑劑基基因因、、淀粉粉酶酶抑抑制制劑劑基基因因、、植植物物凝凝集集素素基基因因等等（二二））抗抗病病轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基基因因植植物物病毒毒外外殼殼蛋蛋白白（（coatprotein，CP）基基因因；；病毒毒的的復復制制酶酶基基因因幾丁丁質(zhì)質(zhì)酶酶基基因因和和抗抗毒毒素素合合成成基基因因（三三））其其他他抗抗逆逆轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基基因因植植物物調(diào)節(jié)節(jié)細細胞胞滲滲透透壓壓的的基基因因、、魚魚的的抗抗凍凍蛋蛋白白基基因因、抗除除草草劑劑基基因因（四四））利利用用轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基基因因改改良良植植物物的的品品質(zhì)質(zhì)必需需氨氨基基酸酸含含量量多多的的蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)編編碼碼基基因因、、控控制制番番茄茄果果實實成成熟熟的的基基因因、、與植植物物花花青青素素代代謝謝有有關(guān)關(guān)的的基基因因、、熒熒光光酶酶基基因因等等二、動動物物基基因因工工程程前前景景廣廣闊闊（一一））用用于于提提高高動動物物生生長長速速度度———動物物品品種種改改良良、、建建立立生生物物反反應應器器、、器器官官移移植植等等導入入外外源源生生長長激激素素基基因因（二二））用于于改改善善畜畜產(chǎn)產(chǎn)品品的的品品質(zhì)質(zhì)有些人對牛牛奶中的乳乳糖不能完完全消化或或食用后會會出現(xiàn)過敏敏、腹瀉、、惡心等不不適癥狀，，科學家將腸乳糖酶基基因?qū)肽膛；蚪M，使使獲得的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基因牛分分泌的乳汁汁，在其他他營養(yǎng)成分分不受影響響的情況下下，乳糖的的含量大大大減低。乳糖乳糖酶半乳糖（三）用轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基因的動動物生產(chǎn)藥藥物（重點）設(shè)問:就基因藥物物而言，最最理想的表表達場所是是哪里？轉(zhuǎn)基因動物物的乳腺?！餅槭裁慈槿橄倌艹蔀闉榛蛩幬镂镒罾硐氲牡谋磉_場所所呢？⑴乳腺是一一個外分泌泌器官，乳乳汁不進入入體內(nèi)循環(huán)環(huán)，不會影響轉(zhuǎn)基因動物物本身的生生理代謝反反應。⑵從乳汁中中獲取目的的基因產(chǎn)物物，產(chǎn)量高，易提純，表達的蛋蛋白質(zhì)已經(jīng)經(jīng)過充分的的修飾加工，具有穩(wěn)定定的生物活活性。⑶從乳汁中中源源不斷獲得目的基基因的產(chǎn)物物的同時，，轉(zhuǎn)基因動動物又可無無限繁殖。。將藥物蛋白基基因與乳腺蛋白白基因的啟啟動子等調(diào)調(diào)控組件重重組在一起起，通過顯微微注射等方方法，導入入哺乳動物物的受精卵卵中，將受受精卵送入入母體，使使其發(fā)育成成轉(zhuǎn)基因動動物。轉(zhuǎn)基因動物物進入泌乳乳期后，可可以通過分分泌乳汁生生產(chǎn)所需要要的藥品，，稱為乳腺生物反反應器或乳房生物物反應器。。乳腺生物反反應器乳腺生物反反應器的優(yōu)優(yōu)點：①產(chǎn)產(chǎn)量高；②②質(zhì)量好；；③成本低低；④易提提取。①獲取目的基基因（例如如血清白蛋蛋白基因））②構(gòu)建基因表表達載體（（在血清白白蛋白基因因前加特異異表達的啟啟動子）③顯微注射導導入哺乳動動物受精卵中④形成胚胎⑤將胚胎送入入母體動物物⑥發(fā)育成轉(zhuǎn)基基因動物（（只有在產(chǎn)產(chǎn)下的雌性性個體中，，轉(zhuǎn)入的基基因才能表表達）。思考:用基因工程程技術(shù)實現(xiàn)現(xiàn)動物乳腺生物反反應器的操作過程程是怎樣的的？用轉(zhuǎn)基因的的動物生產(chǎn)產(chǎn)藥物人治療性抗體體轉(zhuǎn)基因奶牛牛含有人凝血因子子Ⅸ的轉(zhuǎn)基因羊羊（四）用轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基因動物物作器官移移植的供體體利用基因工工程對豬的的器官進行行改造方法：將器官供體體基因組導導入某種調(diào)調(diào)節(jié)因子，，以抑制抗抗原決定基基因的表達達或設(shè)法除除去抗原決決定基因，再結(jié)合克克隆技術(shù)，，培育出沒沒有免疫排排斥反應的的轉(zhuǎn)基因克克隆豬器官官導入人基因具特殊用途的豬和小鼠二、動物基基因工程前前景廣闊（一）用于于提高動物物生長速度度導入外源生生長激素基基因（二）用于于改善畜產(chǎn)產(chǎn)品的品質(zhì)質(zhì)導入腸乳糖酶基基因（三）用轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基因的動動物生產(chǎn)藥藥物乳腺生物反反應器：將藥物蛋白基基因與乳腺蛋白白基因的啟啟動子等調(diào)調(diào)控組件重重組在一起起，通過顯微微注射等方方法，導入入哺乳動物物的受精卵卵中，將受受精卵送入入母體，使使其發(fā)育成成轉(zhuǎn)基因動動物（四）用轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基因動物物作器官移移植的供體體方法：將器器官供體基基因組導入某種調(diào)調(diào)節(jié)因子，，以抑制抗抗原決定基基因的表達達或設(shè)法除去抗抗原決定基基因，再結(jié)合克克隆技術(shù)，，培育出沒沒有免疫排排斥反應的的轉(zhuǎn)基因克克隆豬器官官1.在傳傳統(tǒng)統(tǒng)的的藥藥品品生生產(chǎn)產(chǎn)中中，，某某些些藥藥品品如如胰胰島島素素、、干干擾擾素素等等直直接接從從生生物物體體的的哪哪些些結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)中中提提取?。?？從生生物物的的組組織織、、細細胞胞或或血血液液中中提提取取。。2.傳統(tǒng)統(tǒng)生生產(chǎn)產(chǎn)方方法法的的缺缺點點:由于于受受原原料料來來源源的的限限制制，，價價格格十十分分昂昂貴貴。。三、、基基因因工工程程藥藥品品異異軍軍突突起起3.可利利用用什什么么方方法法來來解解決決上上述述問問題題？？利用用基基因因工工程程方方法法制制造造轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基基因因的的工程程菌菌，可可高高效效率率地地生生產(chǎn)產(chǎn)出出各各種種高高質(zhì)質(zhì)量量、、低低成成本本的的藥藥品品。。工程程菌菌:用基因因工工程程方法法，，使使外外源源基基因因得得到到高高效效率率表表達達的的菌類類細細胞胞株株系系?；蛞蚬すこ坛趟幩幤菲钒ɡǎ海杭毤毎蛞蜃幼樱ǎ醇戳芰馨桶鸵蛞蜃幼尤缛绨装准毤毎榻樗厮亍?、干干擾擾素素））、、抗抗體體、、疫疫苗苗、、激激素素等等胰島島素素是是治治療療糖糖尿尿病病的的特特效效藥藥。。一一般般臨臨床床上上使使用用的的胰胰島島素素主主要要從從豬豬、、牛牛等等家家畜畜的的胰胰腺腺中中提提取取，，每每100kg胰腺腺只只能能提提取取4－5g胰島島素素。。用用該該方方法法生生產(chǎn)產(chǎn)的的胰胰島島素素產(chǎn)產(chǎn)量量低低，，價價格格昂昂貴貴，，遠遠不不能能滿滿足足社社會會需需要要。。1979年，，科科學學家家將動動物物體體內(nèi)內(nèi)的的胰胰島島素素基基因因與與大大腸腸桿桿菌菌DNA分子子重重組組，并并在在大大腸腸桿桿菌菌內(nèi)內(nèi)實實現(xiàn)現(xiàn)了了表表達達。。1982年，，美美國國一一家家基基因因公公司司用用基基因因工工程程方方法法生生產(chǎn)產(chǎn)的的胰胰島島素素投投入入市市場場，，售售價價降降低低了了30%－50%。基因因工工程程藥藥品品———胰島島素素治療療侏侏儒儒癥癥的的唯唯一一方方法法，，是是向向人人體體注注射射生生長長激激素素。。而而生生長長激激素素的的獲獲得得很很困困難難。。以以前前，，要要獲獲得得生生長長激激素素，，需需解解剖剖尸尸體體，，從從大大腦腦的的底底部部摘摘取取垂垂體體，，并并從從中中提提取取生生長長激激素素?！，F(xiàn)可利用基因因工程方法，，將人的生長激激素基因?qū)肴氪竽c桿菌中中，使其生產(chǎn)生生長激素。人人們從450L大腸桿菌培養(yǎng)養(yǎng)液中提取的的生長激素，，相當于6萬具尸體的全全部產(chǎn)量?；蚬こ趟幤菲贰L激素干擾素是動物物或人體細胞胞受到病毒侵侵染后產(chǎn)生的的一種糖蛋白。干擾素幾乎乎能抵抗所有有病毒引起的的感染，是一一種抗病毒的的特效藥。此此外干擾素對對治療癌癥和和某些白血病病也有一定療療效。傳統(tǒng)的的干擾素生產(chǎn)產(chǎn)方法是從人人血液中的白白細胞內(nèi)提取取，每300L血液只能提取取出1mg干擾素。1980－1982年，科學家用基因工程方方法在大腸桿桿菌及酵母菌菌細胞內(nèi)獲得得了干擾素，是傳統(tǒng)的生產(chǎn)產(chǎn)量的12萬倍。1987年上述干擾素素大量投放市市場。基因工程藥品品——干擾素利用微生物生生產(chǎn)藥物的優(yōu)優(yōu)越性何在?利用微生物生生產(chǎn)蛋白質(zhì)類類藥物，是指指將人們需要要的某種蛋白白質(zhì)的編碼基因，構(gòu)建成表達載體后導入微生物，然后后利用微生物物發(fā)酵來生產(chǎn)產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥藥物。有以下下優(yōu)越性：（1）利用活細胞作作為表達系統(tǒng)統(tǒng)，表達效率高，無需大型裝裝置和大面積積廠房就可以以生產(chǎn)出大量量藥品。（2）可以解決傳統(tǒng)統(tǒng)制藥中原料料來源的不足足。利用基因工工程菌發(fā)酵生生產(chǎn)就不需要要從動物或人人體上獲取原原料。（3）降低生產(chǎn)成本本，減少生產(chǎn)人人員和管理人人員?；蚬こ趟幬镂锇l(fā)酵設(shè)備（一）基因診診斷：也稱為DNA診斷或基因探針技術(shù)術(shù)，即在DNA水平分析檢測測某一基因，，從而對特定定的疾病進行行診斷。探針制備：放射性同位素素(如32P)、熒光分子等標記的DNA分子；原理理：利用DNA分子雜交原理理；四、基因治療療曙光初照基因探針：基因探針就是是一段與目的的基因或DNA互補的特異核苷酸序序列。它包括整個個基因，或基基因的一部分分；可以是DNA本身，也可以以是由之轉(zhuǎn)錄錄而來的RNA。DNA分子雜交原理理：DNA分子雜交是基基因診斷最基基本的方法之之一。其基本本原理是：互補的DNA單鏈能夠在一定條條件下結(jié)合成雙鏈，即能夠進行行雜交。這種種結(jié)合是特異的，即嚴格按按照堿基互補補配對進行。。因此，當用用一段已知基因的核核苷酸序列作作為探針，與被測基因因進行接觸，，若兩者的堿堿基完全配對對成雙鏈，則則表明被測基基因中含有已已知的基因序序列?；蛟\斷技術(shù)術(shù)在什么方面面發(fā)展迅速？？在診斷遺傳性疾疾病方面發(fā)展迅速速。目前已經(jīng)經(jīng)可以對幾十十種遺傳病進進行產(chǎn)前前診診斷斷。舉例例⑴ββ——珠珠蛋蛋白白的的DNA探探針針→→鐮鐮刀刀狀狀細細胞胞貧貧血血癥癥⑵苯苯丙丙氨氨酸酸羧羧化化酶酶基基因因探探針針→→苯苯丙丙酮酮尿尿癥癥⑶白白血血病病患患者者細細胞胞中中分分離離出出的的癌癌基基因因制制備備的的DNA探探針針→→白白血血病病1、基因因治治療療概概念念：：（二二））基因因治治療療把正常?；蛞?qū)肴氩〔∪巳梭w體內(nèi)內(nèi)，，使使該該基基因因的的表表達達產(chǎn)產(chǎn)物物發(fā)發(fā)揮揮功功能能，，從從而而達達到到治療療疾疾病病的目目的的，，是是治治療療遺傳傳病病的最最有有效效的的手手段段。。原理理：：把把特特定定的的外源源基基因因?qū)肴胗杏谢蛞蛉比毕菹莸牡募毤毎?，，從從而而達達到到治治療療疾疾病病的的目目的的。。2、實實例例：：將腺苷苷酸酸脫脫氨氨酶酶基基因因轉(zhuǎn)入入取取自自患患者者的的淋淋巴巴細細胞胞中中，，再再將將這這種種淋淋巴巴細細胞胞轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)入入患患者者體體內(nèi)內(nèi)。。(1)對嚴嚴重重復復合合型型免免疫疫缺缺陷陷癥癥的的治治療療1990年9月14日，，安安德德森森對對一一例例患患ADA缺乏乏癥癥的的4歲女女孩孩進進行行基基因因治治療療。。這這個個4歲女女孩孩由由于于遺遺傳傳基基因因有有缺缺陷陷，，自自身身不不能能生生產(chǎn)產(chǎn)ADA，先先天天性性免免疫疫功功能能不不全全，，只只能能生生活活在在無無菌菌的的隔隔離離帳帳里里。。他他們們將將這這個個女女孩孩的的白白血血球球進進行行基基因因改改造造，，使使有有缺缺陷陷的的基基因因被被健健康康的的基基因因替替代代，，然然后后把把含含正正常常白白血血球球的的溶溶液液輸輸入入她她左左臂臂的的一一條條靜靜脈脈血血管管中中。。在在以以后后的的10個月月內(nèi)內(nèi)她她又又接接受受了了7次這這樣樣的的治治療療，，同同時時也也接接受受酶酶治治療療。。后后來來，，她她的的免免疫疫功功能能日日趨趨健健全全，，能能夠夠走走出出隔隔離離帳帳，，過過上上了了正正常常人人的的生生活活，，并并進進入入普普通通小小學學上上學學。。首例基基因治治療的的受益者者（美國1990年）到1998年底，，世界界范圍圍內(nèi)累累計3134人接受受了基基因轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移試試驗1990年美國國國立立衛(wèi)生生研究院院治愈一一位““重癥癥聯(lián)合合免疫疫缺陷陷綜合合癥””的4歲女孩孩基因治治療：：用一一個正正常的的基因因來代代替缺缺陷基基因ADA基因缺缺陷ADA：腺苷苷酸脫脫氨酶酶3、基因因治療療的類類型體外基因治療：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、基因因治療療的發(fā)發(fā)展現(xiàn)現(xiàn)狀：：處于初初期的的臨床床試驗驗階段段5、用于于基因因治療療的基基因種種類：：正常?；蛞颉⒎捶戳x基基因和和自殺殺基因因五、基基因工工程與與食品品業(yè)基因工工程為為食品品工業(yè)業(yè)中提提供了了什么么前景景？基因工工程為為人類類開辟辟新的食食物來來源。⑴雞蛋白白基因因在大腸腸桿菌菌和酵酵母菌菌中表表達獲獲得成成功。。這表表明，，未來來能用用發(fā)酵酵罐培培養(yǎng)的的大腸腸桿菌菌或酵酵母菌菌來生生產(chǎn)人人類所所需要要的卵清蛋蛋白。⑵用基因因工程程的方方法從微生生物中中獲得得人們所所需要要的糖類、脂肪和維生素素等產(chǎn)品品。六、基基因工工程與與環(huán)境境保