浙科版生物選修3第三節(jié)《-基因工程的應(yīng)用》

第三節(jié)

基因工程的應(yīng)用一、基因工程與遺傳育種1、傳統(tǒng)的遺傳育種方法有哪些？雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：時間長、遠(yuǎn)緣親本難以雜交（優(yōu)良性狀的重組只能限制于同種生物之間）

2、基因工程技術(shù)如何解決不同生物之間優(yōu)良性狀的重組？

3、到目前為止，基因工程技術(shù)解決了哪些不同生物之間優(yōu)良性狀的重組？

轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花轉(zhuǎn)入蘇云金桿菌的一個抗蟲基因，是中國目前最主要的轉(zhuǎn)基因作物

轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯不會引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆

轉(zhuǎn)基因植物：1）高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的農(nóng)作物；2）抗逆性品種抗鹽堿、抗寒、抗干旱3）提高農(nóng)作物的營養(yǎng)價值。

提高動物生長速度生長快、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國)轉(zhuǎn)基因動物：

乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)轉(zhuǎn)基因的動物生產(chǎn)藥物導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級羊和超級小鼠改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)

導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠轉(zhuǎn)基因的動物作器官移植的供體

二、基因工程與疾病治療1、基因工程生產(chǎn)藥物2、基因治療

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%!胰島素

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20~4０mg干擾素。干擾素治療病毒感染簡直是“萬能靈藥”！過去從人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍貴”程度自不用多說。干擾素

干擾素是病毒侵入細(xì)胞后產(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(xì)胞內(nèi)提取，每300L血液只能提取出1mg干擾素。1980~1982年，科學(xué)家用基因工程方法在大腸桿菌及酵母菌細(xì)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?；蚬こ趟幤贰蓴_素

我國第一個基因重組新藥------α-干擾素（安達(dá)芬），安達(dá)芬具有抗病毒，抑制腫瘤細(xì)胞增生，調(diào)節(jié)人體免疫功能的作用，廣泛用于病毒性疾病治療和多種腫瘤的治療，是當(dāng)前國際公認(rèn)的病毒性疾病治療的首選藥物和腫瘤生物治療的主要藥物。

其它基因工程藥物人造血液、白細(xì)胞介素、乙肝疫苗等通過基因工程實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，均為解除人類的病苦，提高人類的健康水平發(fā)揮了重大的作用。人造血液及其生產(chǎn)

我國生產(chǎn)的基因工程藥品乙肝疫苗白細(xì)胞介素-2干擾素人生長激素等

轉(zhuǎn)基因動物的乳腺。就基因藥物而言，最理想的表達(dá)場所是哪里？

是指把人或哺乳動物的某種基因?qū)氲讲溉閯游?如鼠、兔、羊和豬)的受精卵里，目的基因若與受精卵染色體DNA整合，細(xì)胞分裂時，該基因隨染色體的倍增而倍增，使每個細(xì)胞中都帶有目的基因，使性狀得以表達(dá)，并穩(wěn)定地遺傳給后代，從而獲得基因產(chǎn)品。這樣一種新的個體，稱為轉(zhuǎn)基因動物。什么叫轉(zhuǎn)基因動物？

1、乳腺是一個外分泌器官，乳汁不進(jìn)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(yīng)。

2、從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，易提純，表達(dá)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。

3、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。為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達(dá)場所呢？

2、基因治療（1）概念：向目標(biāo)細(xì)胞引入正常功能的基因，以糾正或補(bǔ)償基因的缺陷，達(dá)到治療的目的。（2）實(shí)例：1990年，美國重度免疫缺陷癥的臨床基因治療

1990年9月14日，安德森對一例患腺甘脫氨酶缺乏癥（ADA缺乏癥）的4歲女孩進(jìn)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(jìn)行基因改造，使有缺陷的基因被健康的基因替代，然后把含正常白血球的血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(jìn)入普通小學(xué)上學(xué)。

ADA缺乏癥：一種嚴(yán)重的免疫缺陷癥,腺苷脫氨酶的缺乏可使T淋巴細(xì)胞因代謝產(chǎn)物的累積而死亡,從而導(dǎo)致嚴(yán)重的聯(lián)合性免疫缺陷癥(SCID)。通常導(dǎo)致嬰兒出生幾個月后死亡。

ADA缺乏癥的基因治療

取患者骨髓分離干細(xì)胞運(yùn)載體病毒正?；?qū)胝；虻母杉?xì)胞注入患者體內(nèi)ADA缺乏癥的基因治療

1、基因工程物基因工程與疾病治療2、基因診斷3、基因治療胰島素、干擾素、乙肝疫苗基因探針檢測病毒、診斷遺傳病

把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的。

基因診斷：（1）概念：用放射性同位素（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，鑒定被檢測標(biāo)本上的遺傳信息，達(dá)到檢測疾病的目的。（2）原理：DNA分子雜交。（3）DNA探針：①概念：用已知序列的DNA片段作為探針與待測樣品的DNA序列進(jìn)行核酸分子雜交，用于對待測核酸樣品中特定基因順序的探測。②

DNA探針的必備條件：A、必須是單鏈；B、帶有容易被檢測出來的標(biāo)記物。

（5）實(shí)例：①病毒的檢測：肝炎病毒、腸道病毒、單純孢疹病毒等；

②遺傳性疾病的檢測：鐮刀型細(xì)胞貧血癥、苯丙酮尿癥等；A、制作基因探針；（4）基因診斷的過程B、將待測基因加熱成單鏈；C、兩者混合雜交。

DNA分子雜交原理：互補(bǔ)的DNA單鏈能夠在一定條件下結(jié)合成雙鏈，即能夠進(jìn)行雜交。這種結(jié)合是特異的，即嚴(yán)格按照堿基互補(bǔ)配對進(jìn)行。因此，當(dāng)用一段已知基因的核苷酸序列作為探針，與被測基因進(jìn)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。

異?；蜃魈结橖c(diǎn)雜交正常基因作探針點(diǎn)雜交正常人患者

DNADNA正常人患者

DNADNA1、制作基因探針2、將待測基因加熱成單鏈3、兩者混合雜交③應(yīng)用：基因診斷——生物芯片

從正常人的基因組中分離出DNA，與DNA芯片雜交就可以得出標(biāo)準(zhǔn)圖譜；從病人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出病變圖譜。通過比較、分析這兩種圖譜，就可以得出病變的DNA信息?；蛐酒\斷技術(shù)以其快速、高效、敏感、經(jīng)濟(jì)、平行化、自動化等特點(diǎn)，將成為一項(xiàng)現(xiàn)代化診斷新技術(shù)。

體外核酸擴(kuò)增技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)：具有特異、敏感、產(chǎn)率高、快速、簡便、重復(fù)性好、易自動化等；能在一個試管內(nèi)將所要研究的目的基因或某一DNA片段于數(shù)小時內(nèi)擴(kuò)增至十萬乃至百萬倍,使肉能直接觀察和判斷；可從一根毛發(fā)、一滴血、甚至一個細(xì)胞中擴(kuò)增出足量的DNA供分析研究和檢測鑒定。③應(yīng)