基因工程的应用自制

基因工程的应用自制第一页，共六十页，编辑于2023年，星期五1、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学习目标:1.3基因工程的应用第二页，共六十页，编辑于2023年，星期五

转基因大豆、玉米、棉花和油菜已进入大规模商业化应用阶段：一、植物基因工程硕果累累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。美国阿根廷加拿大中国第三页，共六十页，编辑于2023年，星期五(一)抗虫转基因植物1、抗虫基因主要有：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。3、成果：

转基因抗虫植物主要有：水稻、棉、玉米、马铃薯等。4、优点：减少生产成本，减少环境污染。2、抗虫基因的抗虫机理：P18第四页，共六十页，编辑于2023年，星期五1、植物的病原微生物：主要有病毒、真菌和细菌等。（二）抗病转基因植物2、抗病基因的种类：（1）抗病毒基因：病毒外壳蛋白（CP）基因、病毒的复制酶基因等。（2）抗真菌基因：几丁质酶基因、抗毒素合成基因等。3、成果：

抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。第五页，共六十页，编辑于2023年，星期五拓展：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。第六页，共六十页，编辑于2023年，星期五抗病毒的转基因小麦抗病毒的转基因甜椒第七页，共六十页，编辑于2023年，星期五（三）抗逆转基因植物1、抗逆基因：

调节细胞渗透压的基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因等。2、成果：①利用调节细胞渗透压的基因，提高作物抗旱和抗盐碱能力；耐寒、耐旱转基因水稻对照第八页，共六十页，编辑于2023年，星期五②将鱼的抗冻蛋白基因转入番茄，提高番茄的抗冻能力。第九页，共六十页，编辑于2023年，星期五③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。第十页，共六十页，编辑于2023年，星期五

人体（或其它脊椎动物）必不可少，而机体内又不能合成的，必须从食物中补充的氨基酸，称必需氨基酸。必需氨基酸共有８种：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。如果饮食中经常缺少必需氨基酸，可影响健康。另外12种氨基酸是人体细胞能够合成的叫做非必需氨基酸。（四）利用转基因改良植物的品质第十一页，共六十页，编辑于2023年，星期五（四）利用转基因改良植物的品质1、优良基因：

富含必需氨基酸（如赖氨酸）的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因、植物花青素代谢有关的基因等。2、成果：①富含赖氨酸的转基因玉米目的基因：富含赖氨酸的蛋白质编码基因第十二页，共六十页，编辑于2023年，星期五含大量维生素的转基因玉米抗癌抗衰老的紫色西红柿第十三页，共六十页，编辑于2023年，星期五目的基因：控制番茄果实成熟的基因②转基因延熟番茄转基因延熟番茄非转基因延熟番茄第十四页，共六十页，编辑于2023年，星期五目的基因：与植物花青素代谢有关的基因②转基因矮牵牛对照转基因后的变异第十五页，共六十页，编辑于2023年，星期五转基因矮牵牛优点：提高花卉的观赏价值第十六页，共六十页，编辑于2023年，星期五转基因矮牵牛转基因蓝玫瑰第十七页，共六十页，编辑于2023年，星期五异想天开：第十八页，共六十页，编辑于2023年，星期五能发荧光的热带斑马鱼普通热带斑马鱼是不发荧光的如何让普通热带斑马鱼也发荧光?第十九页，共六十页，编辑于2023年，星期五——动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等导入外源生长激素基因二、动物基因工程前景广阔（一）用于提高动物生长速度第二十页，共六十页，编辑于2023年，星期五

有些人对牛奶中的乳糖不能完全消化或食用后会出现过敏、腹泻、恶心等不适症状，科学家将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁，在其他营养成分不受影响的情况下，乳糖的含量大大减低。乳糖肠乳糖酶半乳糖﹢葡萄糖（二）用于改善畜产品的品质第二十一页，共六十页，编辑于2023年，星期五

（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。思考2:为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？（三）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。第二十二页，共六十页，编辑于2023年，星期五

将药物蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法，导入哺乳动物的受精卵中，将受精卵送入母体，使其生长发育成转基因动物。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。思考3：什么是乳腺生物反应器？第二十三页，共六十页，编辑于2023年，星期五①获取目的基因（例如血清白蛋白基因）②构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）③显微注射导入哺乳动物受精卵中④形成早期胚胎⑤将胚胎送入母体动物（子宫内）⑥发育成转基因动物（在雌性个体中，转入的基因才能表达，从分泌的乳汁中提取所需蛋白质）。1、实现动物乳腺生物反应器的操作过程：（三）用转基因的动物生产药物2、优点：①产量高；②质量好；③成本低；④易提取。3、缺点：只能在雌性动物的泌乳期获得药物产品。第二十四页，共六十页，编辑于2023年，星期五人治疗性抗体转基因奶牛用转基因的动物生产药物的实例：第二十五页，共六十页，编辑于2023年，星期五含有人凝血因子Ⅸ的转基因羊用转基因的动物生产药物的实例：第二十六页，共六十页，编辑于2023年，星期五显微注射技术受精卵具全能性，可使外源基因在相应的组织细胞中表达DNA分子杂交

膀胱上皮

检测1、继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应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？第二十七页，共六十页，编辑于2023年，星期五优点：

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。第二十八页，共六十页，编辑于2023年，星期五1、供体动物：猪2、存在难题：3、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）（四）用转基因动物作器官移植的供体第二十九页，共六十页，编辑于2023年，星期五导入人基因具特殊用途的猪和小鼠第三十页，共六十页，编辑于2023年，星期五

将目的基因导入到动物的受精卵里，目的基因若与受精卵染色体DNA整合，细胞分裂时，该基因随染色体的倍增而倍增，使每个细胞中都带有目的基因，使性状得以表达，并稳定地遗传给后代，从而获得基因产品。这样一种新的个体，称为转基因动物。总结：什么叫转基因动物？第三十一页，共六十页，编辑于2023年，星期五从生物的组织、细胞或血液中提取。思考2：传统生产方法的缺点:由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。三、基因工程药物异军突起思考1：在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素等直接从生物体的哪些结构中提取？思考3：可利用什么方法来解决上述问题？

利用基因工程方法制造转基因的工程菌，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。工程菌：用基因工程方法，使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系。思考4：什么是工程菌？第三十二页，共六十页，编辑于2023年，星期五●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。实例1、基因工程药物——

胰岛素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。基因工程药物的实例：第三十三页，共六十页，编辑于2023年，星期五●

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。第三十四页，共六十页，编辑于2023年，星期五

●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。

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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。实例2、基因工程药物——干扰素第三十五页，共六十页，编辑于2023年，星期五

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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。实例3.基因工程药物——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。第三十六页，共六十页，编辑于2023年，星期五利用微生物生产药物的优越性何在?利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。有以下优越性：（1）利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。（2）可以解决传统制药中原料来源的不足。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料。（3）降低生产成本，减少生产人员和管理人员。第三十七页，共六十页，编辑于2023年，星期五基因工程药物发酵设备第三十八页，共六十页，编辑于2023年，星期五四、基因治疗曙光初照（一）基因诊断：1、概念：也称为DNA诊断或基因探针技术，即在DNA水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。2、探针制备：

基因探针就是放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记一段与目的基因互补的特异核苷酸序列。它包括整个基因，或基因的一部分。3、原理：利用DNA分子杂交原理；放射性同位素等标记的目的基因第三十九页，共六十页，编辑于2023年，星期五⑴β—珠蛋白的基因探针→镰刀状细胞贫血症⑵苯丙氨酸羧化酶基因探针→苯丙酮尿症⑶白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的基因探针→白血病4、基因诊断的实例：5、基因芯片P24

基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。第四十页，共六十页，编辑于2023年，星期五五、基因芯片

从正常人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出标准图谱；从病人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出病变图谱。通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNA信息。基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。第四十一页，共六十页，编辑于2023年，星期五1、基因治疗概念：

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，是治疗遗传病的最有效的手段。（把特定的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，从而达到治疗疾病的目的）2、实例：

将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋巴细胞中，再将这种淋巴细胞转入患者体内。(1)对严重复合型免疫缺陷症的治疗四、基因治疗曙光初照（二）基因治疗：第四十二页，共六十页，编辑于2023年，星期五1990年9月14日，安德森对一例患ADA(腺苷酸脱氨酶)缺乏症的4岁女孩进行基因治疗。这个4岁女孩由于遗传基因有缺陷，自身不能生产ADA，先天性免疫功能不全，只能生活在无菌的隔离帐里。他们将这个女孩的白血球进行基因改造，使有缺陷的基因被健康的基因替代，然后把含正常白血球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中。在以后的10个月内她又接受了7次这样的治疗，同时也接受酶治疗。后来，她的免疫功能日趋健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活，并进入普通小学上学。基因治疗实例：第四十三页，共六十页，编辑于2023年，星期五3、基因治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基因的治病方法。（如将治疗囊性纤维病的正常基因转入患者肺组织）4、基因治疗的发展现状：处于初期的临床试验阶段5、用于基因治疗的基因种类：正常基因、反义基因和自杀基因第四十四页，共六十页，编辑于2023年，星期五1、基因治疗是指（）A、把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的B、对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的C、运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变回复正常D、运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的当堂训练：A第四十五页，共六十页，编辑于2023年，星期五2、在人类染色体DNA不表达的碱基对中，有一部分是串联重复的短序列，它们在个体之间有显著的差异性，这种短序列可用于（）A．生产基因工程药物B．侦查罪犯C．遗传病的产前诊断D．基因治疗B3、基因探针的组成不可能是（）A、整个基因，或基因的一部分；B、可以是DNA本身，C、也可以是由之转录而来的RNA。D、一条多肽D第四十六页，共六十页，编辑于2023年，星期五4、国科学家成功地将人的抗病毒干扰素基因转移到烟草DNA分子上，从而使烟草获得了抗病毒的能力。这项技术所依据的遗传学原理主要是（）A．碱基的互补配对原则B．中心法则C．基因分离定律D．基因重组

D5、上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍，转基因动物是指（）

A.提供基因的动物B.基因组中增加外源基因的动物

C.能产生白蛋白的动物D.能表达基因信息的动物B第四十七页，共六十页，编辑于2023年，星期五C6、下列不属于利用基因工程技术制取的药物是（）

A、从大肠杆菌体内制取白细胞介素

B、在酵母菌体内获得的干扰素

C、在青霉菌体内提取青霉素

D、在肠杆菌体内获得胰岛素7、下列属于利用基因工程技术培育的新品种的是（）A、耐寒的小黑麦B、抗棉铃虫的转基因抗虫棉C、太空椒D、试管牛B第四十八页，共六十页，编辑于2023年，星期五8、科学家将含人的α-抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含α-抗胰蛋白酶的奶。这一过程不涉及（）A、DNA按照碱基互补配对原则自我复制B、DNA以其一条链为模板合成RNAC、按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质D、RNA以自身为模板自我复制D9人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是（）

A.提高受体细胞在自然环境中的耐药性

B.有利于对目的基因是否导入进行检测

C.增加质粒分子的分子量

D.便于与外源基因连接B第四十九页，共六十页，编辑于2023年，星期五谢谢第五十页，共六十页，编辑于2023年，星期五

利用基因工程技术导入外源基因培育出的能够将新形状稳定地遗传给后代的基因工程生物。 ①克服远缘杂交的障碍（打破常规育种难以突破种的界限）；②目的性强； ③育种周期短。基因工程的优点：转基因生物：第五十一页，共六十页，编辑于2023年，星期五8、下图示一项重要生物技术的关键步骤，字母X可能代表（）A、不能合成胰岛素的细菌细胞B、能合成抗体的人类细胞；C、能合成胰岛素的细菌细胞； D、不能合成抗生素的人类细胞

C第五十二页，共六十页，编辑于2023年，星期五DNA分子杂交是基因诊断最基本的方法之一。当用一段已知基因的核苷酸序列作为探针，与被测基因进行接触，若两者的碱基完全配对成双链，则表明被测基因中含有已知的基因序列。知识回顾：基因诊断第五十三页，共六十页，编辑于2023年，星期五（一）基因诊断：也称为DNA诊断或基因探针技术，即在DNA水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。探针制备：放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子；原理：利用DNA分子杂交原理；四、基因治疗曙光初照第五十四页，共六十页，编辑于2023年，星期五基因探针：

基因探针就是一段与目的基因或DNA互补的特异核苷酸序列。它包括整个基因，或基因的一部分；可以是DNA本身，也可以是由之