基因工程的应用上课

基因工程的应用专题１基因工程一、植物基因工程硕果累累哪些转基因作物已进入大规模商业化应用阶段?转基因大豆、玉米、棉花和油菜植物基因工程技术主要用于哪些方面?提高农作物的抗逆能力（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）,以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面.(一)抗虫转基因植物1.虫害给农作物带来了哪些影响?传统农业如何防治害虫?有哪些不足?2.现在已有哪些抗虫植物问世?3.抗虫基因Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等请阅读P18生物资料技术卡,了解一些抗虫基因的抗虫机理。4.抗虫棉的目的基因是什么?目的基因从何而来?5.我国的转基因抗虫棉取得了哪些进展?（二）抗病转基因植物1.什么是病原微生物？有哪些种类？引起生物生病的微生物，主要有病毒、真菌和细菌等2.为什么说常规育种很难培育出抗病毒的新品种？3.在抗病转基因植物中使用最多的是什么基因？病毒外壳蛋白（coatprotein，CP）基因；病毒的复制酶基因拓展：在抗病毒转基因植物中，为什么使用病毒外壳蛋白基因可以抗病毒侵染？关于病毒外壳蛋白基因(CP基因)导入植物后的抗病毒机理，目前有几种假说。一种假说认为：CP基因在植物细胞内表达积累后，当入侵的病毒裸露核酸进入植物细胞后，会立即被这些外壳蛋白重新包裹，从而阻止病毒核酸分子的复制和翻译。另一种假说认为：植物细胞内积累的病毒外壳蛋白会抑制病毒脱除外壳，使病毒核酸分子不能释放出来。然而最近的研究表明，如果将病毒的外壳蛋白的AUG起始密码缺失，使之不能被翻译，或者将外壳蛋白基因变成反义RNA基因，整合到植物细胞染色体上，转基因植物则有很好的抗性。因此，有人认为抗性机理不是外壳蛋白在起作用，而是CP基因转录出RNA后，与入侵病毒RNA之间的相互作用起到了抗性作用。3.在抗真菌转基因植物中使用什么基因？几丁质酶基因和抗毒素合成基因（三）其他抗逆转基因植物1.哪些环境条件会造成农作物低产、减产？盐碱、干旱、低温和涝害等2.盐碱和干旱对农作物的危害与什么有关？细胞内的渗透压调节在抗盐碱和抗干旱作物中使用了什么基因？调节细胞渗透压的基因3.转基因耐寒的烟草和番茄中哪种目的基因提高了其抗寒能力？目的基因从何而来？鱼的抗冻蛋白基因4.抗除草剂剂基因有何用用途？喷洒除草剂时时，杀死田间间的杂草而不不损伤作物（四）利用转转基因改良植植物的品质人体（或其它它脊椎动物））必不可少，，而机体内又又不能合成的的，必须从食食物中补充的的氨基酸，称称必需氨基酸。必需氨基酸共有８种：赖赖氨酸、色氨氨酸、苯丙氨氨酸、蛋氨酸酸（甲硫氨酸酸）、苏氨酸酸、异亮氨酸酸、亮氨酸、、缬氨酸。如果饮食中经经常缺少必需需氨基酸，可可影响健康。。另外12种氨氨基酸是人体体细胞能够合合成的叫做非非必需氨基酸酸。你知道哪些食食品中缺少必必需氨基酸？？如何用转基因因的方法加以以改良？将必需氨基酸酸含量多的蛋蛋白质编码基基因导入植物物改变必需氨基基酸合成途径径中某种关键键酶的活性转基因延熟番番茄的目的基基因是什么？？控制番茄果实实成熟的基因因转基因矮牵牛牛的目的基因因是什么？与植物花青素素代谢有关的的基因转基因蓝玫瑰异想天开能发荧光的热热带斑马鱼普通热带斑马马鱼是不发荧荧光的如何让普通热热带斑马鱼也也发荧光?总结：基因工工程在农业上上的应用（1）高产、、稳产和具优优良品质的品品种用基因工程的的方法可以改改善粮食作物物的蛋白质含量。。如“向日葵葵豆”植株。。（2）抗逆性性品种将细菌的抗虫虫、抗病毒、、抗除草剂、、抗盐碱、抗抗干旱、抗高高温等抗性基基因转移到作作物体内，将将从根本上改改变作物的特特性。如转基基因抗虫棉。。二、动物基因工工程前景广阔阔（一）用于提提高动物生长长速度——动物品种种改良、建立立生物反应器器、器官移植植等导入外源生长长激素基因（二）用于改改善畜产品的的品质举例说明将肠乳糖酶基因因导入奶牛基因因组，转基因因牛分泌的乳乳汁中乳糖的的含量大大减减低。（三）用转基基因的动物生生产药物设问:就基因因药物而言，，最理想的表表达场所是哪哪里？转基因动物的的乳腺。（1）乳腺是是一个外分泌泌器官，乳汁汁不进入体内内循环，不会会影响转基因因动物本身的的生理代谢反反应。（2）从乳汁汁中获取目的的基因产物，，产量高，易易提纯，表达达的蛋白质已已经过充分的的修饰加工，，具有稳定的的生物活性。。（3）从乳汁汁中源源不断断获得目的基基因的产物的的同时，转基基因动物又可可无限繁殖。。设问:为什么么乳腺能成为为基因药物最最理想的表达达场所呢？将药物蛋白基因因与乳腺蛋白基基因的启动子子等调控组件件重组在一起起，通过显微注注射等方法，，导入哺乳动动物的受精卵卵中，将受精精卵送入母体体，使其发育育成转基因动动物。转基因动物进进入泌乳期后后，可以通过过分泌乳汁生生产所需要的的药品，称为为乳腺生物反应应器或乳房生物反反应器。乳腺生物反应应器乳腺生物反应应器的优点：：①产量高；；②质量好；；③成本低；；④易提取。。①获取目的基因因（例如血清清白蛋白基因因）②构建基因表达达载体（在血血清白蛋白基基因前加特异异表达的启动动子）③显微注射导入入哺乳动物受受精卵中④形成胚胎⑤将胚胎送入母母体动物⑥发育育成成转转基基因因动动物物（（只只有有在在产产下下的的雌雌性性个个体体中中，，转转入入的的基基因因才才能能表表达达））。。思考考:用用基基因因工工程程技技术术实实现现动动物物乳腺腺生生物物反反应应器器的操操作作过过程程是是怎怎样样的的？？（四四））用用转转基基因因动动物物作作器器官官移移植植的的供供体体利用用基基因因工工程程对对猪猪的的器器官官进进行行改改造造方法法：：将器器官官供供体体基基因因组组导导入入某某种种调调节节因因子子，，以以抑抑制制抗抗原原决决定定基基因因的的表表达达或或设设法法除除去去抗抗原原决决定定基基因因，再再结结合合克克隆隆技技术术，，培培育育出出没没有有免免疫疫排排斥斥反反应应的的转转基基因因克克隆隆猪猪器器官官将目的的基基因因导入入到到动动物物的的受受精精卵卵里里，，目目的的基基因因若若与与受受精精卵卵染染色色体体DNA整整合合，，细细胞胞分分裂裂时时，，该该基基因因随随染染色色体体的的倍倍增增而而倍倍增增，，使使每每个个细细胞胞中中都都带带有有目目的的基基因因，，使使性状状得得以以表表达达，并并稳稳定定地地遗遗传传给给后后代代，，从从而而获获得得基基因因产产品品。。这这样样一一种种新新的的个个体体，，称称为为转转基基因因动动物物。。总结结：：什什么么叫叫转转基基因因动动物物？？基因因工工程程在在畜畜牧牧养养殖殖业业上上的的应应用用主主要要是是什什么么？？繁殖殖具具有有抗抗病病能能力力、、高高产产仔仔率率、、高高产产奶奶率率和和高高质质量量的的皮皮毛毛等等优优良良品品质质的的转转基基因因动动物物。。该过过程程的的重重要要步步骤骤是是通通过过感染或显微注注射技术将重组DNA转移到动物物受精卵中。。1.在传统的的药品生产中中，某些药品品如胰岛素、、干扰素等直直接从生物体体的哪些结构构中提取？从生物的组织织、细胞或血血液中提取。。2.传统生产产方法的缺点点:由于受原料来来源的限制，，价格十分昂昂贵。三、基因工程程药品异军突突起3.可利用用什么方法法来解决上上述问题？？利用基因工工程方法制制造转基因因的工程菌，可高效率率地生产出出各种高质质量、低成成本的药品品。工程菌:用基因工程方法，使外外源基因得得到高效率率表达的菌类细胞株株系。基因工程药药品包括：：细胞因子子（即淋巴巴因子如白白细胞介素素—2、干干扰素）、、抗体、疫疫苗、激素素等胰岛素是治治疗糖尿病病的特效药药。一般临临床上使用用的胰岛素素主要从猪猪、牛等家家畜的胰腺腺中提取，，每100kg胰腺腺只能提取取4－5g胰岛素。。用该方法法生产的胰胰岛素产量量低，价格格昂贵，远远不能满足足社会需要要。1979年，科科学家将动动物物体体内内的的胰胰岛岛素素基基因因与与大大肠肠杆杆菌菌DNA分分子子重重组组，并并在在大大肠肠杆杆菌菌内内实实现现了了表表达达。。1982年年，，美美国国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产产的的胰胰岛岛素素投投入入市市场场，，售售价价降降低低了了30%－－50%。。基因因工工程程药药品品————胰岛岛素素治疗疗侏侏儒儒症症的的唯唯一一方方法法，，是是向向人人体体注注射射生生长长激激素素。。而而生生长长激激素素的的获获得得很很困困难难。。以以前前，，要要获获得得生生长长激激素素，，需需解解剖剖尸尸体体，，从从大大脑脑的的底底部部摘摘取取垂垂体体，，并并从从中中提提取取生生长长激激素素。。现可可利利用用基基因因工工程程方方法法，，将人人的的生生长长激激素素基基因因导导入入大大肠肠杆杆菌菌中中，使使其其生生产产生生长长激激素素。。人人们们从从450L大大肠肠杆杆菌菌培培养养液液中中提提取取的的生生长长激激素素，，相相当当于于6万万具具尸尸体体的的全全部部产产量量。。基因工程程药品———生长激素素干扰素是是动物或或人体细细胞受到到病毒侵侵染后产产生的一一种糖蛋白。干扰素素几乎能能抵抗所所有病毒毒引起的的感染，，是一种种抗病毒毒的特效效药。此此外干扰扰素对治治疗癌症症和某些些白血病病也有一一定疗效效。传统统的干扰扰素生产产方法是是从人血血液中的的白细胞胞内提取取，每300L血液只只能提取取出1mg干扰扰素。1980－1982年年，科学学家用基因工工程方法法在大肠肠杆菌及及酵母菌菌细胞内内获得了了干扰素素，是传统的的生产量量的12万倍。。1987年上上述干扰扰素大量量投放市市场。基因工程程药品———干扰素利用微生生物生产产药物的的优越性性何在?利用微生生物生产产蛋白质质类药物物，是指指将人们们需要的的某种蛋蛋白质的的编码基基因，构构建成表表达载体体后导入入微生物物，然后后利用微微生物发发酵来生生产蛋白白质类药药物。有有以下优优越性：：（1）利用活细细胞作为为表达系系统，表达效率率高，无需需大型装装置和大大面积厂厂房就可可以生产产出大量量药品。。（2））可以解决决传统制制药中原原料来源源的不足足。利用基基因工程程菌发酵酵生产就就不需要要从动物物或人体体上获取取原料。。（3））降低生产产成本，减少生生产人员员和管理理人员。。1、基因治疗疗概念：：四、基因治治疗曙光光初照把正常基因因导入病人人体内，，使该基基因的表表达产物物发挥功功能，从从而达到到治疗疾病病的目的，，是治疗疗遗传病的最有效效的手段段。（把特定定的外源基因因导入有有基因缺缺陷的细细胞中，从而而达到治治疗疾病病的目的的）2、实例例：将腺苷酸脱脱氨酶基基因转入取自自患者的的淋巴细细胞中，，再将这这种淋巴巴细胞转转入患者者体内。。(1)对严重重复合型免疫疫缺陷症的治治疗1990年9月14日，，安德森对一一例患ADA缺乏症的4岁女孩进行行基因治疗。。这个4岁女女孩由于遗传传基因有缺陷陷，自身不能能生产ADA，先天性免免疫功能不全全，只能生活活在无菌的隔隔离帐里。他他们将这个女女孩的白血球球进行基因改改造，使有缺缺陷的基因被被健康的基因因替代，然后后把含正常白白血球的溶液液输入她左臂臂的一条静脉脉血管中。在在以后的10个月内她又又接受了7次次这样的治疗疗，同时也接接受酶治疗。。后来，她的的免疫功能日日趋健全，能能够走出隔离离帐，过上了了正常人的生生活，并进入入普通小学上上学。3、基因治疗疗的类型体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，进行培养，然后在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移的治病方法。（如将治疗囊性纤维病的正常基因转入患者肺组织）4、基因治疗疗的发展现状状：处于初期的临临床试验阶段段5、用于基因因治疗的基因因种类：正常常基因、反义义基因和自杀杀基因DNA分子杂杂交是基因诊断最最基本的方法法之一。当用用一段已知基基因的核苷酸酸序列作为探针，与被测基因因进行接触，，若两者的碱碱基完全配对对成双链，则则表明被测基基因中含有已已知的基因序序列。知识回顾：基基因诊断五、基因芯片片从正常人的基基因组中分离离出DNA与与DNA芯片片杂交就可以以得出标准图图谱；从病人人的基因组中中分离出DNA与DNA芯片杂交就就可以得出病病变图谱。通过比较、分分析这两种图图谱，就可以以得出病变的的DNA信息息。基因芯片诊断断技术以其快快速、高效、、敏感、经济济、平行化、、自动化等特特点，将成为为一项现代化化诊断新技术术。思考与探究:根据所学内容容，试概括写写出基因工程程解决了哪些些生活、生产产中难以解决决的问题。基因工工程可可以生产人人类需需要的的药物物，如胰胰岛素素、干干扰素素等。。我们们吃的的某某些些食食品品如番番茄茄、、大大豆豆等等也也可以以是是基基因因工工程程产产品品。农农业业生生产产中中的的抗虫虫棉棉、、抗抗病病毒毒烟烟草草、、抗抗除除草草剂剂大大豆豆等都都已已进进入入商商品品化化生生产产，，上上述述产产品品有有些些是是常常规规方方法法难难以以生生产产的的或或者者生生产产成成本本过过高高。。9、静静夜夜四四无无邻邻，，荒荒居居旧旧业业贫贫。。。。12月月-2212月月-22Friday,December23,202210、雨中中黄叶叶树，，灯下下白头头人。。。06:00:0406:00:0406:0012/23/20226:00:04AM11、以以我我独独沈沈久久，，愧愧君君相相见见频频。。。。12月月-2206:00:0406:00Dec-2223-Dec-2212、故故人人江江海海别别，，几几度度隔隔山山川川。。。。06:00:0406:00:0406:00Friday,December23,202213、乍乍见见翻翻疑疑梦梦，，相相悲悲各各问问年年。。。。12月月-2212月月-2206:00:0506:00:05December23,202214、他乡生白发发，旧国见青青山。。23十二月月20226:00:05上午06:00:0512月-2215、比不了得就就不比，得不不到的就不要要。。。十二月226:00上上午12月-2206:00December23,202216、行动动出成成果，，工作作出财财富。。。2022/12/236:00:0506:00:0523December202217、做前，能能够环视四四周；做时时，你只能能或者最好好沿着以脚脚为起点的的射线向前前。。6:00:05上上午6:00上上午06:00:0512月-229、没有失失败，只只有暂时时停止成成功！。。12月-2212月-22Friday,December23,202210、很多事事情努力力了未必必有结果果，但是是不努力力却什么么改变也也没有。。。06:00:0506:00:0506:0012/23/20226:00:05AM11、成功就就是日复复一日那那一点点点小小努努力的积积累。。。12月-2206:00:0506:00Dec-2223-Dec-2212、世间成事，，不求其绝对对圆满，留一一份不足，可可得无限完美美。。06:00:0506:00:0506:00Friday,December23,202213、不知香香积寺，，数里入入云峰。。。12月-2212月-2206:00:0506:00:05December23,202214、意志坚强强的人能把把世界放在在手中像泥泥块一样任任意揉捏。。23十二二月20226:00:05上上午06:00:0512月-2215、楚楚塞塞三三湘湘接接，，荆荆门门九九派派通通。。。。。十二二月月226:00上上午午12月月-2206:00December23,202216、少少年年十十五五二二十十时时，，步步行行夺夺得得胡胡马马骑骑。。。。2022/12/236:00:0506:00:0523December202217、空空山山新新雨雨后后，，天天气气晚晚来