基因工程的應(yīng)用

基因工程的應(yīng)用專題１基因工程2021/6/271一、基因工程的應(yīng)用1.轉(zhuǎn)基因植物殺蟲(chóng)的基因主要有Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等抗病毒基因:病毒外殼蛋白基因和病毒的復(fù)制酶基因;抗真菌基因:幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因抗鹽堿和抗干旱的調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓基因、抗凍蛋白基因、抗除草劑基因①轉(zhuǎn)基因玉米中賴氨酸的含量比對(duì)照提高30%②轉(zhuǎn)基因延熟番茄儲(chǔ)存時(shí)間可延長(zhǎng)1～2個(gè)月③轉(zhuǎn)基因矮牽牛呈現(xiàn)出自然界沒(méi)有的顏色變異2021/6/2723.基因工程藥物(1)來(lái)源：轉(zhuǎn)基因的_______。(2)成果：_________、抗體、_____、激素等。(3)作用：預(yù)防和治療_________、心血管疾病、_______、各種傳染病、糖尿病、類風(fēng)濕等疾病。4.基因治療(1)方法：把_________導(dǎo)入病人體內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能。(2)效果：治療_______的最有效的手段。(3)分類：_____基因治療和_____基因治療。

工程菌細(xì)胞因子疫苗人類腫瘤遺傳病正?；蜻z傳病體內(nèi)體外2021/6/273(2)兩者的區(qū)別動(dòng)物基因的結(jié)構(gòu)與人類基因的結(jié)構(gòu)基本相同細(xì)菌或酵母菌等生物基因的結(jié)構(gòu)與人類基因的結(jié)構(gòu)有較大差異合成的藥物蛋白與天然蛋白質(zhì)相同細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)沒(méi)有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器,產(chǎn)生的藥物蛋白可能沒(méi)有活性動(dòng)物的受精卵微生物細(xì)胞顯微注射法感受態(tài)細(xì)胞法2021/6/274不需嚴(yán)格滅菌,溫度等外界條件對(duì)其影響不大需嚴(yán)格滅菌,嚴(yán)格控制工程菌所需的溫度、pH、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度等外界條件從動(dòng)物乳汁中提取從微生物細(xì)胞中提取畜牧業(yè)生產(chǎn),加提取設(shè)備工業(yè)生產(chǎn),設(shè)備精良2021/6/2752.基因治療與基因診斷基因表達(dá)堿基互補(bǔ)配對(duì)利用正?；?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中,以表達(dá)出正常性狀來(lái)治療臨床實(shí)驗(yàn)制作特定DNA探針與病人樣品DNA混合分析雜交帶情況臨床應(yīng)用2021/6/276一、植物基因工程碩果累累

哪些轉(zhuǎn)基因作物已進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用階段?轉(zhuǎn)基因大豆、玉米、棉花和油菜2021/6/277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(chóng)、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.2021/6/278(一)抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物1.蟲(chóng)害給農(nóng)作物帶來(lái)了哪些影響?

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)如何防治害蟲(chóng)?有哪些不足?2.現(xiàn)在已有哪些抗蟲(chóng)植物問(wèn)世?2021/6/2793.抗蟲(chóng)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(qǐng)閱讀P18生物資料技術(shù)卡,了解一些抗蟲(chóng)基因的抗蟲(chóng)機(jī)理。4.抗蟲(chóng)棉的目的基因是什么?目的基因從何而來(lái)?5.我國(guó)的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉取得了哪些進(jìn)展?2021/6/2710（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(xì)菌等2.為什么說(shuō)常規(guī)育種很難培育出抗病毒的新品種？3.在抗病轉(zhuǎn)基因植物中使用最多的是什么基因？病毒外殼蛋白（coatprotein，CP）基因；病毒的復(fù)制酶基因2021/6/27113.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2021/6/2712（三）其他抗逆轉(zhuǎn)基因植物1.哪些環(huán)境條件會(huì)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(duì)農(nóng)作物的危害與什么有關(guān)？細(xì)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(xì)胞滲透壓的基因2021/6/27133.轉(zhuǎn)基因耐寒的煙草和番茄中哪種目的基因提高了其抗寒能力？目的基因從何而來(lái)？魚(yú)的抗凍蛋白基因2021/6/27144.抗除草劑基因有何用途？噴灑除草劑時(shí)，殺死田間的雜草而不損傷作物2021/6/2715（四）利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)人體（或其它脊椎動(dòng)物）必不可少，而機(jī)體內(nèi)又不能合成的，必須從食物中補(bǔ)充的氨基酸，稱必需氨基酸。必需氨基酸共有８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(xì)胞能夠合成的叫做非必需氨基酸。2021/6/2716轉(zhuǎn)基因延熟番茄的目的基因是什么？控制番茄果實(shí)成熟的基因2021/6/2717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)的基因轉(zhuǎn)基因藍(lán)玫瑰2021/6/2718總結(jié)：基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用（1）高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具優(yōu)良品質(zhì)的品種用基因工程的方法可以改善糧食作物的蛋白質(zhì)含量。如“向日葵豆”植株。（2）抗逆性品種將細(xì)菌的抗蟲(chóng)、抗病毒、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等抗性基因轉(zhuǎn)移到作物體內(nèi)，將從根本上改變作物的特性。如轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉。2021/6/2719二、動(dòng)物基因工程前景廣闊（一）用于提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度——?jiǎng)游锲贩N改良、建立生物反應(yīng)器、器官移植等導(dǎo)入外源生長(zhǎng)激素基因2021/6/2720（二）用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)舉例說(shuō)明將腸乳糖酶基因?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(dòng)物生產(chǎn)藥物設(shè)問(wèn):就基因藥物而言，最理想的表達(dá)場(chǎng)所是哪里？轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的乳腺。2021/6/2721

（1）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)。（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(guò)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(shí)，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物又可無(wú)限繁殖。設(shè)問(wèn):為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達(dá)場(chǎng)所呢？2021/6/2722將藥物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，通過(guò)顯微注射等方法，導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的受精卵中，將受精卵送入母體，使其發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)入泌乳期后，可以通過(guò)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(diǎn)：①產(chǎn)量高；②質(zhì)量好；③成本低；④易提取。2021/6/2723（四）用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體利用基因工程對(duì)豬的器官進(jìn)行改造方法：將器官供體基因組導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達(dá)或設(shè)法除去抗原決定基因，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出沒(méi)有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官2021/6/2724將目的基因?qū)氲絼?dòng)物的受精卵里，目的基因若與受精卵染色體DNA整合，細(xì)胞分裂時(shí)，該基因隨染色體的倍增而倍增，使每個(gè)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(gè)體，稱為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。總結(jié)：什么叫轉(zhuǎn)基因動(dòng)物？基因工程在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用主要是什么？繁殖具有抗病能力、高產(chǎn)仔率、高產(chǎn)奶率和高質(zhì)量的皮毛等優(yōu)良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。該過(guò)程的重要步驟是通過(guò)感染或顯微注射技術(shù)將重組DNA轉(zhuǎn)移到動(dòng)物受精卵中。2021/6/2725答案：(1)啟動(dòng)子標(biāo)記基因終止子(2)受精卵發(fā)育的全能性最容易表達(dá)(3)分子雜交個(gè)體生物學(xué)水平鑒定DNA分子雜交抗原—抗體雜交(答對(duì)任意兩種即可)(4)工程菌培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)直接從生物組織、細(xì)胞或血液由于受操作條件相對(duì)較苛刻等的限制，價(jià)格十分昂貴典例12021/6/27261.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(xì)胞或血液中提取。2.傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的缺點(diǎn):由于受原料來(lái)源的限制，價(jià)格十分昂貴。三、基因工程藥品異軍突起2021/6/27273.可利用什么方法來(lái)解決上述問(wèn)題？利用基因工程方法制造轉(zhuǎn)基因的工程菌，可高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品。工程菌:用基因工程方法，使外源基因得到高效率表達(dá)的菌類細(xì)胞株系?；蚬こ趟幤钒ǎ杭?xì)胞因子（即淋巴因子如白細(xì)胞介素—2、干擾素）、抗體、疫苗、激素等2021/6/2728

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4－5g胰島素。用該方法生產(chǎn)的胰島素產(chǎn)量低，價(jià)格昂貴，遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)需要。1979年，科學(xué)家將動(dòng)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(shí)現(xiàn)了表達(dá)。1982年，美國(guó)一家基因公司用基因工程方法生產(chǎn)的胰島素投入市場(chǎng)，售價(jià)降低了30%－50%。基因工程藥品——

胰島素2021/6/2729

治療侏儒癥的唯一方法，是向人體注射生長(zhǎng)激素。而生長(zhǎng)激素的獲得很困難。以前，要獲得生長(zhǎng)激素，需解剖尸體，從大腦的底部摘取垂體，并從中提取生長(zhǎng)激素。現(xiàn)可利用基因工程方法，將人的生長(zhǎng)激素基因?qū)氪竽c桿菌中，使其生產(chǎn)生長(zhǎng)激素。人們從450L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長(zhǎng)激素，相當(dāng)于6萬(wàn)具尸體的全部產(chǎn)量。基因工程藥品——

生長(zhǎng)激素2021/6/2730干擾素是動(dòng)物或人體細(xì)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(duì)治療癌癥和某些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(wàn)倍。1987年上述干擾素大量投放市場(chǎng)?；蚬こ趟幤贰?/p>

干擾素2021/6/2731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(dá)載體后導(dǎo)入微生物，然后利用微生物發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物。有以下優(yōu)越性：（1）利用活細(xì)胞作為表達(dá)系統(tǒng)，表達(dá)效率高，無(wú)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(lái)源的不足。利用基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)就不需要從動(dòng)物或人體上獲取原料。（3）降低生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)人員和管理人員。2021/6/27321、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(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)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?xì)胞中，從而達(dá)到治療疾病的目的）2、實(shí)例：

將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入取自患者的淋巴細(xì)胞中，再將這種淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)入患者體內(nèi)。(1)對(duì)嚴(yán)重復(fù)合型免疫缺陷癥的治療2021/6/27333、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(xì)胞，進(jìn)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(xì)胞擴(kuò)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(xì)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(yàn)階段5、用于基因治療的基因種類：正?；?、反義基因和自殺基因2021/6/2734DNA分子雜交是基因診斷最基本的方法之一。當(dāng)用一段已知基因的核苷酸序列作為探針，與被測(cè)基因進(jìn)行接觸，若兩者的堿基完全配對(duì)成雙鏈，則表明被測(cè)基因中含有已知的基因序列。知識(shí)回顧：基因診斷2021/6/2735五、基因芯片

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(guò)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(dòng)化等特點(diǎn)，將成為一項(xiàng)現(xiàn)代化診斷新技術(shù)。2021/6/2736思考與探究:根據(jù)所學(xué)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(wèn)題?；蚬こ炭梢陨a(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(chóng)棉、抗病毒煙草、抗除草劑大豆等都已進(jìn)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(guò)高。2021/6/2737考題訓(xùn)練1.AD2.D3.ABC4.（1）全部

部分（2）篩選（3）乙

表達(dá)產(chǎn)物

耐旱性（4）同源染色體的一條上2021/6/27385.（1）逆轉(zhuǎn)錄酶DNA聚合酶

氨基酸

脫氧核苷酸

（2）引物

（目的基因或A基因）模板

（3）基因表達(dá)載體

（