选修三专题一课题三基因工程应用

一、植物基因工程硕果累累植物基因工程技术：1.提高农作物的抗逆能力2.改良农作物的品质3.利用植物生产药物植物基因工程的目的：培育高产、稳产、品质优良和有抗逆性的植物。第1页/共32页第一页，共33页。1.抗虫转基因植物方法：目的基因：从某些生物中分离出具有杀虫活性的基因，将其导入作物中，使其具有抗虫性Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等成果：转基因抗虫棉；转基因抗虫水稻等。转基因抗虫棉能抗病吗？第2页/共32页第二页，共33页。请阅读P18生物资料技术卡,了解一些抗虫基因的抗虫机理。1.抗虫棉的目的基因是什么?目的基因从何而来?对哺乳动物有害吗？2.将抗虫基因导入植物细胞中用的最多的方法是什么？我国的科学家将抗虫基因导入棉花用了什么独创的方法?Bt毒蛋白基因，从苏云金芽孢杆菌中分离出来，对哺乳动物无害。农杆菌转化法

花粉管通道法

第3页/共32页第三页，共33页。思考：1.细菌的基因之所以能“嫁接”到棉花细胞内，原因是

。2.利用基因工程培育抗虫棉，与诱变育种和杂交育种相比，有什么优点？是属于哪种变异？

不同生物共用一套遗传密码

能够定向改造生物性状；属于基因重组。第4页/共32页第四页，共33页。目的基因病毒外壳蛋白基因（CP基因）病毒的复制酶基因成果：抗烟草花叶病毒的转基因烟草抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。2.抗病转基因植物抗病毒基因：几丁质酶基因抗毒素合成基因抗真菌基因：引起植物生病的病原微生物有：病毒、真菌和细菌第5页/共32页第五页，共33页。抗病毒转基因甜椒抗病毒转基因西葫芦第6页/共32页第六页，共33页。练习

抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确的是

A．抗病毒转基因植物，可以抵抗所有病毒

B．抗病毒转基因植物，对病毒的抗性具有局限性或特异性

C．抗病毒转基因植物可以抗害虫

D．抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异

B

第7页/共32页第七页，共33页。3.抗逆转基因植物成果：A.利用调节细胞渗透压的基因，提高作物抗旱和抗盐碱能力；B.将鱼的抗冻蛋白基因转入番茄，提高番茄的抗冻能力。C.将抗除草剂基因导入农作物中，在喷洒除草剂时，杀死杂草而不杀死农作物。阅读P19相关内容，找出目前在抗逆性转基因植物方面取得哪些成果？第8页/共32页第八页，共33页。4.利用转基因改良农作物品质成果：A.将富含赖氨酸的蛋白质的编码基因导入玉米，获得的转基因玉米赖氨酸含量提高30％。B.将控制番茄成熟的基因带入番茄，获得转基因延熟番茄，储存期可以达2个月。C.将与植物花青素有关的基因导入矮牵牛中，转基因矮牵牛出现颜色变异。阅读P19相关内容，找出目前在抗逆性转基因植物方面取得哪些成果？第9页/共32页第九页，共33页。转基因矮牵牛转基因蓝玫瑰第10页/共32页第十页，共33页。转入荧光酶的转基因烟草苗第11页/共32页第十一页，共33页。二.动物基因工程前景广阔1.用于提高动物生长速度2.用于改善畜产品品质3.用转基因动物生产药物4.用转基因动物做器官移植的供体动物基因工程的目的：主要是为改善畜产品的品质，不是为了获得体型巨大的个体。第12页/共32页第十二页，共33页。1.用于提高动物生长速度转入外源生长激素基因的“超级小鼠”

转入生长激素基因的鱼（上）和同龄的鱼目的基因：生长激素基因第13页/共32页第十三页，共33页。2.用于改善畜产品的品质“乳糖不耐症”乳糖含量低的奶牛：将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组第14页/共32页第十四页，共33页。3.用转基因动物生产药物思考:1、就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？转基因动物的乳腺。2、为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？

（1）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。（2）从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性。（3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可无限繁殖。第15页/共32页第十五页，共33页。将

基因与

等调控组件重组在一起，通过

等方法，导入哺乳动物的

中，将其送入母体，使其发育成转基因动物。转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁生产所需要的药品，称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。

乳腺生物反应器药用蛋白乳腺蛋白基因的启动子显微注射受精卵第16页/共32页第十六页，共33页。药用蛋白基因目的基因：过程：

获取目的基因（药用蛋白基因）构建基因表达载体（药用蛋白基因与乳腺蛋白基因启动子等调控组件重组）显微注射（哺乳动物受精卵中）形成胚胎将胚胎送入母体动物发育成转基因动物（只有在产下的雌性动物个体中，转入的基因才能表达）动物进入泌乳期（分泌的乳汁中包含所需要的药物）优点：产量高、质量好、成本低、易提取第17页/共32页第十七页，共33页。成果：

抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、

α—抗胰蛋白酶第18页/共32页第十八页，共33页。继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物发生器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：（1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是___________。（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入_______中，原因是_____________。（3）通常采用

技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组（4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的_

细胞中特异表达。（5）膀胱生物发生器比乳腺生物反应器有什么优点？显微注射法受精卵具全能性，可使外源基因在相应的组织细胞中表达DNA杂交

膀胱上皮

第19页/共32页第十九页，共33页。优点：

膀胱反应器1、可以从动物一出生就收集产物，不论动物的性别和是否正处于生殖期。2、从尿液中提取蛋白质比从乳汁中提取更简便、高效。第20页/共32页第二十页，共33页。4.用转基因动物做器官移植的供体供体动物：猪存在难题：解决方法：将供体基因组导入某种基因调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。免疫排斥（T细胞）第21页/共32页第二十一页，共33页。导入人基因具特殊用途的猪和小鼠第22页/共32页第二十二页，共33页。●一般临床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺中提取，每100kg胰腺只能提取4~5g胰岛素。1.基因工程药品——胰岛素三.基因工程药物----异军突起传统生产方法的缺点产量低，价格昂贵，远不能满足社会需要。可利用什么方法来解决上述问题？

利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。第23页/共32页第二十三页，共33页。1979年，科学家将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌DNA分子重组，并在大肠杆菌内实现了表达。1982年，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰岛素投入市场，售价降低了30%~50%。胰岛素是第一个基因工程药物。第24页/共32页第二十四页，共33页。

干扰素是病毒侵入细胞后，细胞产生的一种糖蛋白。几乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一种抗病毒的特效药。此外对治疗某些癌症和白血病也有一定疗效。传统的干扰素生产方法是从人血液中的白细胞内提取，每300L血液只能提取出1mg干扰素。

1980~1982年，科学家用基因工程方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素，是传统的生产量的12万倍。1987年上述干扰素大量投放市场。2.基因工程药品——干扰素第25页/共32页第二十五页，共33页。

治疗侏儒症的唯一方法，是注射生长激素。而生长激素的获得很困难。以前，要获得生长激素需解剖尸体，从大脑的底部摘取垂体，并从中提取生长激素。现利用基因工程方法，将人的生长激素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。人们从450L大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于6万具尸体的全部产量。3.基因工程药品——生长激素目前我国生产的基因工程药物有白细胞介素－2、干扰素、乙肝疫苗等。第26页/共32页第二十六页，共33页。四.基因治疗曙光初照基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。这是治疗遗传病的最有效的手段。基因治疗：原理：把健康动物的正常基因导入含有缺陷基因的受体细胞中，存在基因缺陷的病人细胞中既含有缺陷基因，又含有通过基因工程导入的正常基因，在病人体内两种基因都能表达，正常基因的表达产物掩盖了缺陷基因的表达产物，从而治愈有了基因缺陷的疾病。第27页/共32页第二十七页，共33页。1.体外基因治疗例如：复合型免疫缺陷症的体外治疗直接原因：缺乏腺苷酸脱氨酶（ADA）根本原因：腺苷酸脱氨酶（ADA）基因缺失方法：将ADA基因转入取自患者的淋巴细胞，使淋巴细胞能够产生腺苷酸脱氨酶，然后再将这种这种淋巴细胞转入患者体内。第28页/共32页第二十八页，共33页。思考：1、用遗传学原理预测腺苷酸脱氨酶基因缺失的原因？2、为什么将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞？基因突变或染色体变异

腺苷酸脱氨酶是人体免疫系统发挥正常功能所必需的，淋巴细胞中具有这种酶才能产生抗体等物质。

第29页/共32页第二十九页，共33页。2.体内基因治疗：例如：直接向人体细胞中转移基因囊性纤维病治疗利用修饰的腺病毒作为载体，将治疗囊性纤维病的正常基因转入患者的肺部组织中。？第30页/共32页第三十页，共33页。31载体＋治疗基因受体细胞重组受体细胞患者体内导入形成体外培养后导入直接导入体外基因治疗体内基因治疗第31页/共32页第三十一页，共33页。感