高中生物選修三專題一基因工程的應(yīng)用

高中生物選修三專題一基因工程的應(yīng)用

選修3

專題1基因工程1.2《基因工程的基本操作程序》

編寫人：高二生物組

一．問題

1、目的基因獲取的方法有哪些？

2、如何從基因文庫中獲取目的基因？

3、PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因需要哪些條件？

4、結(jié)合DNA分子結(jié)構(gòu)的知識，分析PCR技術(shù)中DNA解鏈溫度（90℃～95℃）高低取決于什么？

5、基因表達(dá)載體中啟動(dòng)子的作用是什么？

6、重組質(zhì)粒與質(zhì)粒的主要區(qū)別是什么？

7、基因表達(dá)載體的組成有哪些？

8、可以將目的基因?qū)雱?dòng)物的體細(xì)胞來獲得轉(zhuǎn)基因動(dòng)物嗎？

9、原核細(xì)胞作為受體細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)有哪些？

10、怎樣檢測目的基因是否插入轉(zhuǎn)基因生物的染色體上？

11、導(dǎo)入受體細(xì)胞中的目的基因是否一定能夠成功表達(dá)？

12、如何使目的基因表達(dá)的產(chǎn)物與天然產(chǎn)品相同？

13、通過基因工程培育的抗蟲棉在生產(chǎn)實(shí)踐中有哪些優(yōu)點(diǎn)？如何確定其抗性的程度呢？

14、在基因工程的操作步驟中，哪一步是其核心？未發(fā)生堿基互補(bǔ)配對的步驟是哪一步？7、基因表達(dá)載體的組成有哪些？

8、可以將目的基因?qū)雱?dòng)物的體細(xì)胞來獲得轉(zhuǎn)基因動(dòng)物嗎？

9、原核細(xì)胞作為受體細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)有哪些？

10、怎樣檢測目的基因是否插入轉(zhuǎn)基因生物的染色體上？

11、導(dǎo)入受體細(xì)胞中的目的基因是否一定能夠成功表達(dá)？

12、如何使目的基因表達(dá)的產(chǎn)物與天然產(chǎn)品相同？

13、通過基因工程培育的抗蟲棉在生產(chǎn)實(shí)踐中有哪些優(yōu)點(diǎn)？如何確定其抗性的程度呢？

14、在基因工程的操作步驟中，哪一步是其核心？未發(fā)生堿基互補(bǔ)配對的步驟是哪一步？第2頁,共25頁，2024年2月25日，星期天1.3基因工程的應(yīng)用第3頁,共25頁，2024年2月25日，星期天

基因工程自20世紀(jì)70年代興起后，在短短的30年間，得到了飛速的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為生物科學(xué)的核心技術(shù)。

基因工程的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域有：農(nóng)牧業(yè)、工業(yè)、環(huán)境、能源、醫(yī)學(xué)衛(wèi)生等

應(yīng)用生物：植物、動(dòng)物、微生物

第4頁,共25頁，2024年2月25日，星期天一、植物基因工程

植物基因工程技術(shù)主要用于提高農(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）,還可以改良農(nóng)作物的品質(zhì)。第5頁,共25頁，2024年2月25日，星期天1.抗蟲轉(zhuǎn)基因植物傳統(tǒng)的害蟲防治辦法：農(nóng)藥轉(zhuǎn)基因抗蟲植物優(yōu)點(diǎn)：減少環(huán)境污染、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)量。

已經(jīng)問世的轉(zhuǎn)基因抗蟲作物：棉花、水稻、玉米、馬鈴薯、番茄等主要?dú)⑾x基因：

Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等第6頁,共25頁，2024年2月25日，星期天第7頁,共25頁，2024年2月25日，星期天2.抗病轉(zhuǎn)基因植物抗病毒基因：病毒外殼蛋白基因、病毒的復(fù)制酶基因.抗真菌基因：幾丁質(zhì)酶基因、抗毒素合成基因.第8頁,共25頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒第9頁,共25頁，2024年2月25日，星期天3.抗逆轉(zhuǎn)基因植物惡劣的環(huán)境條件：鹽堿，干旱，低溫，澇災(zāi)等。第10頁,共25頁，2024年2月25日，星期天4.利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)不會(huì)引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆第11頁,共25頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)基因藍(lán)玫瑰

提高花卉的觀賞價(jià)值第12頁,共25頁，2024年2月25日，星期天1.用于提高動(dòng)物生長速度原因：外源生長激素基因的表達(dá)可以使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生長更快轉(zhuǎn)基因鯉魚二、動(dòng)物基因工程前景廣闊第13頁,共25頁，2024年2月25日，星期天

將人的生長激素基因或牛的生長激素基因分別注射到小白鼠受精卵中，得到的“超級小鼠”。第14頁,共25頁，2024年2月25日，星期天2.用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)優(yōu)點(diǎn)：避免食物過敏、腹瀉、惡心等不適轉(zhuǎn)基因牛的乳汁，降低乳糖含量第15頁,共25頁，2024年2月25日，星期天3.用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物過程：1、將藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等調(diào)控組件重組在一起。2、用顯微注射法導(dǎo)入到受精卵。3、將受精卵送入母體內(nèi)。4、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)入泌乳期后，提取乳汁，其中就含有人類所需的藥用蛋白。目前已經(jīng)表達(dá)的產(chǎn)物：抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素、α-抗胰蛋白酶第16頁,共25頁，2024年2月25日，星期天乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛第17頁,共25頁，2024年2月25日，星期天思考：為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達(dá)場所呢？⑴乳腺是一個(gè)外分泌器官，乳汁不進(jìn)入體內(nèi)循環(huán)，不會(huì)影響轉(zhuǎn)基因動(dòng)物本身的生理代謝反應(yīng)。⑵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。⑶轉(zhuǎn)基因動(dòng)物又可無限繁殖。第18頁,共25頁，2024年2月25日，星期天4.用轉(zhuǎn)基因的動(dòng)物作器官移植的供體

目前，人類的器官移植是一個(gè)世界性的難題。由于豬的內(nèi)臟構(gòu)造，大小，血管分布與人極為相似，而且豬內(nèi)隱藏的病毒遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于人類?？茖W(xué)家將目光集中在小型豬身上，可是會(huì)發(fā)生免疫排斥。方法：將器官供體基因組導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原基因的表達(dá)，或者設(shè)法除去抗原決定基因，再結(jié)合克隆技術(shù)，獲得沒有免疫排斥的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。第19頁,共25頁，2024年2月25日，星期天在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品如胰島素、干擾素從生物體的哪些結(jié)構(gòu)中直接提?。?/p>

直接從生物的組織、細(xì)胞或血液中提取。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的缺點(diǎn)

由于受原料來源的限制，量少而且價(jià)格十分昂貴。可利用什么方法來解決上述問題？

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。三、基因工程藥品異軍突起第20頁,共25頁，2024年2月25日，星期天基因工程藥品——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?，F(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(dāng)于6萬具尸體的全部產(chǎn)量。第21頁,共25頁，2024年2月25日，星期天胰島素從豬、牛等動(dòng)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(jià)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(jià)格降低了30%-50%!基因工程藥品——胰島素第22頁,共25頁，2024年2月25日，星期天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20—40mg干擾素人造血液及其生產(chǎn)基因工程藥品——干擾素第23頁,共25頁，2024年2月25日，星期天

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

四、基因治療曙光初照第24頁,共25頁，2024年2月25日，星期天

1990年，美國醫(yī)學(xué)家安德森對一例患腺苷脫氨酶(ADA)缺