基因工程的应用三

基因工程的应用专题１基因工程学习目标1、举例说出植物基因工程的成果2、举例说出动物基因工程的成果3、举例说出基因工程药品4、概括出基因治疗的原理及过程5、说出基因芯片的概念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、棉花和油菜一、植物基因工程

转基因工程技术主要应用方面：用于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。1、抗虫转基因植物2、抗病转基因植物3、抗逆转基因植物4、利用转基因改良植物的品质(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?抗虫棉叶子正常棉叶子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?（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.抗病毒转基因植物中使用最多的是什么基因？①病毒外壳蛋白基因（coatprotein，CP）；②病毒的复制酶基因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抗烟草花叶病毒转基因甜椒（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.转基因因耐寒寒的烟烟草和和番茄茄中哪哪种目目的基基因提提高了了其抗抗寒能能力？？目的的基因因从何何而来来？鱼的抗抗冻蛋蛋白基基因其他抗抗逆转转基因因植物物耐寒、、耐旱旱转基基因水水稻4.抗除草草剂基基因有有何用用途？？喷洒除除草剂剂时，，杀死死田间间的杂杂草而而不损损伤作作物（四））利用用转基基因改改良植植物的的品质质人体（（或其其它脊脊椎动动物））必不不可少少，而而机体体内又又不能能合成成的，，必须须从食食物中中补充充的氨氨基酸酸，称称必需氨氨基酸酸。必需氨氨基酸酸共有８８种：：赖氨氨酸、、色氨氨酸、、苯丙丙氨酸酸、蛋蛋氨酸酸（甲甲硫氨氨酸））、苏苏氨酸酸、异异亮氨氨酸、、亮氨氨酸、、缬氨氨酸。如果饮饮食中中经常常缺少少必需需氨基基酸，，可影影响健健康。。另外12种氨基基酸是是人体体细胞胞能够够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？如何用用转基基因的的方法法加以以改良良？将必需需氨基基酸含含量多多的蛋蛋白质质编码码基因因导入入植物物改变变必必需需氨氨基基酸酸合合成成途途径径中中某某种种关关键键酶酶的的活活性性4.利用用转转基基因因改改良良植植物物的的品品质质含大大量量维维生生素素的的转转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红红柿柿转入入维维生生素素A合成成酶酶基基因因的的大大米米转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实实成成熟熟的的基基因因乙烯烯是是催催熟熟果果实实的的一一种种激激素素，，在在其其形形成成过过程程中中需需要要乙烯烯形形成成酶酶。通通过过基基因因工工程程可可以以获获得得能抑抑制制乙乙烯烯形形成成酶酶基基因因表达达的的植植物物新新品品种种，，这这些些转转基基因因植植物物的的果果实实既既保保持持了了原原有有的的品品质质，，又又延延长长了了储储藏藏期期。。延长长果果实实的的储储藏藏期期转基基因因矮矮牵牵牛牛优点点：：提提高高花花卉卉的的观观赏赏价价值值转基基因因矮矮牵牵牛牛转基基因因蓝蓝玫玫瑰瑰异想想天天开开一、、植植物物基基因因工工程程硕硕果果累累累累应用用：：提提高高农农作作物物的的抗抗逆逆能能力力（（如如抗抗除除草草剂剂、、抗抗虫虫、、抗抗病病、、抗抗干干旱旱和和抗抗盐盐碱碱等等））,以及及改改良良农农作作物物的的品品质质和和利利用用植植物物生生产产药药物物等等方方面面.(一)抗虫虫转转基基因因植植物物Bt毒蛋蛋白白基基因因、、蛋蛋白白酶酶抑抑制制剂剂基基因因、、淀粉粉酶酶抑抑制制剂剂基基因因、、植植物物凝凝集集素素基基因因等等（二二））抗抗病病转转基基因因植植物物病毒毒外外壳壳蛋蛋白白（（coatprotein，CP）基基因因；；病毒毒的的复复制制酶酶基基因因几丁丁质质酶酶基基因因和和抗抗毒毒素素合合成成基基因因（三三））其其他他抗抗逆逆转转基基因因植植物物调节节细细胞胞渗渗透透压压的的基基因因、、鱼鱼的的抗抗冻冻蛋蛋白白基基因因、抗除除草草剂剂基基因因（四四））利利用用转转基基因因改改良良植植物物的的品品质质必需需氨氨基基酸酸含含量量多多的的蛋蛋白白质质编编码码基基因因、、控控制制番番茄茄果果实实成成熟熟的的基基因因、、与植植物物花花青青素素代代谢谢有有关关的的基基因因、、荧荧光光酶酶基基因因等等二、动动物物基基因因工工程程前前景景广广阔阔（一一））用用于于提提高高动动物物生生长长速速度度———动物物品品种种改改良良、、建建立立生生物物反反应应器器、、器器官官移移植植等等导入入外外源源生生长长激激素素基基因因（二二））用于于改改善善畜畜产产品品的的品品质质有些人对牛牛奶中的乳乳糖不能完完全消化或或食用后会会出现过敏敏、腹泻、、恶心等不不适症状，，科学家将肠乳糖酶基基因导入奶牛基基因组，使使获得的转转基因牛分分泌的乳汁汁，在其他他营养成分分不受影响响的情况下下，乳糖的的含量大大大减低。乳糖乳糖酶半乳糖（三）用转转基因的动动物生产药药物（重点）设问:就基因药物物而言，最最理想的表表达场所是是哪里？转基因动物物的乳腺。★为什么乳乳腺能成为为基因药物物最理想的的表达场所所呢？⑴乳腺是一一个外分泌泌器官，乳乳汁不进入入体内循环环，不会影响转基因动物物本身的生生理代谢反反应。⑵从乳汁中中获取目的的基因产物物，产量高，易提纯，表达的蛋蛋白质已经经过充分的的修饰加工，具有稳定定的生物活活性。⑶从乳汁中中源源不断获得目的基基因的产物物的同时，，转基因动动物又可无无限繁殖。。将药物蛋白基基因与乳腺蛋白白基因的启启动子等调调控组件重重组在一起起，通过显微微注射等方方法，导入入哺乳动物物的受精卵卵中，将受受精卵送入入母体，使使其发育成成转基因动动物。转基因动物物进入泌乳乳期后，可可以通过分分泌乳汁生生产所需要要的药品，，称为乳腺生物反反应器或乳房生物物反应器。。乳腺生物反反应器乳腺生物反反应器的优优点：①产产量高；②②质量好；；③成本低低；④易提提取。①获取目的基基因（例如如血清白蛋蛋白基因））②构建基因表表达载体（（在血清白白蛋白基因因前加特异异表达的启启动子）③显微注射导导入哺乳动动物受精卵中④形成胚胎⑤将胚胎送入入母体动物物⑥发育成转基基因动物（（只有在产产下的雌性性个体中，，转入的基基因才能表表达）。思考:用基因工程程技术实现现动物乳腺生物反反应器的操作过程程是怎样的的？用转基因的的动物生产产药物人治疗性抗体体转基因奶牛牛含有人凝血因子子Ⅸ的转基因羊羊（四）用转转基因动物物作器官移移植的供体体利用基因工工程对猪的的器官进行行改造方法：将器官供体体基因组导导入某种调调节因子，，以抑制抗抗原决定基基因的表达达或设法除除去抗原决决定基因，再结合克克隆技术，，培育出没没有免疫排排斥反应的的转基因克克隆猪器官官导入人基因具特殊用途的猪和小鼠二、动物基基因工程前前景广阔（一）用于于提高动物物生长速度度导入外源生生长激素基基因（二）用于于改善畜产产品的品质质导入肠乳糖酶基基因（三）用转转基因的动动物生产药药物乳腺生物反反应器：将药物蛋白基基因与乳腺蛋白白基因的启启动子等调调控组件重重组在一起起，通过显微微注射等方方法，导入入哺乳动物物的受精卵卵中，将受受精卵送入入母体，使使其发育成成转基因动动物（四）用转转基因动物物作器官移移植的供体体方法：将器器官供体基基因组导入某种调调节因子，，以抑制抗抗原决定基基因的表达达或设法除去抗抗原决定基基因，再结合克克隆技术，，培育出没没有免疫排排斥反应的的转基因克克隆猪器官官1.在传传统统的的药药品品生生产产中中，，某某些些药药品品如如胰胰岛岛素素、、干干扰扰素素等等直直接接从从生生物物体体的的哪哪些些结结构构中中提提取取？？从生生物物的的组组织织、、细细胞胞或或血血液液中中提提取取。。2.传统统生生产产方方法法的的缺缺点点:由于于受受原原料料来来源源的的限限制制，，价价格格十十分分昂昂贵贵。。三、、基基因因工工程程药药品品异异军军突突起起3.可利利用用什什么么方方法法来来解解决决上上述述问问题题？？利用用基基因因工工程程方方法法制制造造转转基基因因的的工程程菌菌，可可高高效效率率地地生生产产出出各各种种高高质质量量、、低低成成本本的的药药品品。。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达达的的菌类类细细胞胞株株系系。基因因工工程程药药品品包包括括：：细细胞胞因因子子（（即即淋淋巴巴因因子子如如白白细细胞胞介介素素—2、干干扰扰素素））、、抗抗体体、、疫疫苗苗、、激激素素等等胰岛岛素素是是治治疗疗糖糖尿尿病病的的特特效效药药。。一一般般临临床床上上使使用用的的胰胰岛岛素素主主要要从从猪猪、、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胰岛岛素素。。用用该该方方法法生生产产的的胰胰岛岛素素产产量量低低，，价价格格昂昂贵贵，，远远不不能能满满足足社社会会需需要要。。1979年，，科科学学家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，，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。。现可利用基因因工程方法，，将人的生长激激素基因导入入大肠杆菌中中，使其生产生生长激素。人人们从450L大肠杆菌培养养液中提取的的生长激素，，相当于6万具尸体的全全部产量。基因工程药品品——生长激素干扰素是动物物或人体细胞胞受到病毒侵侵染后产生的的一种糖蛋白。干扰素几乎乎能抵抗所有有病毒引起的的感染，是一一种抗病毒的的特效药。此此外干扰素对对治疗癌症和和某些白血病病也有一定疗疗效。传统的的干扰素生产产方法是从人人血液中的白白细胞内提取取，每300L血液只能提取取出1mg干扰素。1980－1982年，科学家用基因工程方方法在大肠杆杆菌及酵母菌菌细胞内获得得了干扰素，是传统的生产产量的12万倍。1987年上述干扰素素大量投放市市场。基因工程药品品——干扰素利用微生物生生产药物的优优越性何在?利用微生物生生产蛋白质类类药物，是指指将人们需要要的某种蛋白白质的编码基因，构建成表达载体后导入微生物，然后后利用微生物物发酵来生产产蛋白质类药药物。有以下下优越性：（1）利用活细胞作作为表达系统统，表达效率高，无需大型装装置和大面积积厂房就可以以生产出大量量药品。（2）可以解决传统统制药中原料料来源的不足足。利用基因工工程菌发酵生生产就不需要要从动物或人人体上获取原原料。（3）降低生产成本本，减少生产人人员和管理人人员。基因工程药物物发酵设备（一）基因诊诊断：也称为DNA诊断或基因探针技术术，即在DNA水平分析检测测某一基因，，从而对特定定的疾病进行行诊断。探针制备：放射性同位素素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子；原理理：利用DNA分子杂交原理理；四、基因治疗疗曙光初照基因探针：基因探针就是是一段与目的的基因或DNA互补的特异核苷酸序序列。它包括整个个基因，或基基因的一部分分；可以是DNA本身，也可以以是由之转录录而来的RNA。DNA分子杂交原理理：DNA分子杂交是基基因诊断最基基本的方法之之一。其基本本原理是：互补的DNA单链能够在一定条条件下结合成双链，即能够进行行杂交。这种种结合是特异的，即严格按按照碱基互补补配对进行。。因此，当用用一段已知基因的核核苷酸序列作作为探针，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。基因诊断技术术在什么方面面发展迅速？？在诊断遗传性疾疾病方面发展迅速速。目前已经经可以对几十十种遗传病进进行产前前诊诊断断。举例例⑴ββ——珠珠蛋蛋白白的的DNA探探针针→→镰镰刀刀状状细细胞胞贫贫血血症症⑵苯苯丙丙氨氨酸酸羧羧化化酶酶基基因因探探针针→→苯苯丙丙酮酮尿尿症症⑶白白血血病病患患者者细细胞胞中中分分离离出出的的癌癌基基因因制制备备的的DNA探探针针→→白白血血病病1、基因因治治疗疗概概念念：：（二二））基因因治治疗疗把正常常基基因因导入入病病人人体体内内，，使使该该基基因因的的表表达达产产物物发发挥挥功功能能，，从从而而达达到到治疗疗疾疾病病的目目的的，，是是治治疗疗遗传传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导导入入有有基基因因缺缺陷陷的的细细胞胞中，，从从而而达达到到治治疗疗疾疾病病的的目目的的。。2、实实例例：：将腺苷苷酸酸脱脱氨氨酶酶基基因因转入入取取自自患患者者的的淋淋巴巴细细胞胞中中，，再再将将这这种种淋淋巴巴细细胞胞转转入入患患者者体体内内。。(1)对严严重重复复合合型型免免疫疫缺缺陷陷症症的的治治疗疗1990年9月14日，，安安德德森森对对一一例例患患ADA缺乏乏症症的的4岁女女孩孩进进行行基基因因治治疗疗。。这这个个4岁女女孩孩由由于于遗遗传传基基因因有有缺缺陷陷，，自自身身不不能能生生产产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无无菌菌的的隔隔离离帐帐里里。。他他们们将将这这个个女女孩孩的的白白血血球球进进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输输入入她她左左臂臂的的一一条条静静脉脉血血管管中中。。在在以以后后的的10个月月内内她她又又接接受受了了7次这这样样的的治治疗疗，，同同时时也也接接受受酶酶治治疗疗。。后后来来，，她她的的免免疫疫功功能能日日趋趋健健全全，，能能够够走走出出隔隔离离帐帐，，过过上上了了正正常常人人的的生生活活，，并并进进入入普普通通小小学学上上学学。。首例基基因治治疗的的受益者者（美国1990年）到1998年底，，世界界范围围内累累计3134人接受受了基基因转转移试试验1990年美国国国立立卫生生研究院院治愈一一位““重症症联合合免疫疫缺陷陷综合合症””的4岁女孩孩基因治治疗：：用一一个正正常的的基因因来代代替缺缺陷基基因ADA基因缺缺陷ADA：腺苷苷酸脱脱氨酶酶3、基因因治疗疗的类类型体外基因治疗：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、基因因治疗疗的发发展现现状：：处于初初期的的临床床试验验阶段段5、用于于基因因治疗疗的基基因种种类：：正常常基因因、反反义基基因和和自杀杀基因因五、基基因工工程与与食品品业基因工工程为为食品品工业业中提提供了了什么么前景景？基因工工程为为人类类开辟辟新的食食物来来源。⑴鸡蛋白白基因因在大肠肠杆菌菌和酵酵母菌菌中表表达获获得成成功。。这表表明，，未来来能用用发酵酵罐培培养的的大肠肠杆菌菌或酵酵母菌菌来生生产人人类所所需要要的卵清蛋蛋白。⑵用基因因工程程的方方法从微生生物中中获得得人们所所需要要的糖类、脂肪和维生素素等产品品。六、基基因工工程与与环境境保