基因工程的应用(上课专用)

基因工程的基本操作程序获取目的基因从基因文库利用PCR化学方法人工合成构建基因表达载体目的基因、启动子、终止子、标记基因将目的基因导入受体细胞农杆菌转化法、显微注射法、Ca2+处理法目的基因的检测与鉴定检测：是否插入、转录、翻译鉴定：个体生物学水平的鉴定基因工程的应用1.植物基因工程硕果累累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。抗虫棉（左）和普通棉（右）的叶子转基因抗虫水稻（绿色植株）与对照（黄色枯萎植株）1.植物基因工程硕果累累目的基因：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。1.植物基因工程硕果累累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、真菌和细菌转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯1.植物基因工程硕果累累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。1.植物基因工程硕果累累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。不会引起过敏的转基因大豆2.动物基因工程前景广阔①用于提高动物生长速度目的基因？举例说明②用于改善畜产品品质举例说明③用转基因动物生产药物如何操作？生产出哪些药物？④用转基因动物做器官移植的供体如何操作？是指把人或哺乳动物的某种基因导入到哺乳动物(如鼠、兔、羊和猪)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。什么叫转基因动物？2.动物基因工程前景广阔①用于提高动物生长速度目的基因：生长激素基因例如：将外源生长激素基因导入鲤鱼体内，9个月后转基因鲤鱼比对照组重1.5Kg。转入生长激素基因的鱼（上）和同龄的鱼肠乳糖酶基因例如：将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使转基因奶牛中乳糖含量大大降低。②用于改善畜产品品质目的基因：2.动物基因工程前景广阔药用蛋白基因③用转基因动物生产药物（生物反应器或乳腺生物反应器）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的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）

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。为什么乳腺能成为基因药物理想的表达场所呢？就基因药物而言，理想的表达场所是哪里？转基因动物的乳腺。为什么乳腺能成为基因药物最理想（1）乳腺是一个外分泌腺器官，乳汁不进入体内循环，不会影响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，转基因动物又可大量繁殖2.动物基因工程前景广阔乳腺生物反应器：③用转基因动物生产药物指以转基因雌性动物个体的乳腺分泌乳汁来生产所需药品。优点：产量高质量好成本低易提取成果：抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、α－抗胰蛋白酶2.动物基因工程前景广阔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。免疫排斥转基因动物作器官移植的供体选择猪的器官做人的器官替代品的原因：①其内脏构造、大小、血管分布与人相似；②体内隐藏的致病基因少。转基因动物作器官移植的供体为解决免疫排异反应采取的方法：①向器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达；②设法除去抗原决定基因。3.基因工程药物在传统的药品生产中，某些药品直接从生物的组织、细胞或血液中提取。如胰岛素从生物胰腺中提取，干扰素从血液中提取。传统生产方法的缺点由于受原料来源的限制，数量少且价格十分昂贵。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。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。用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，远不能满足社会需要。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。基因工程药品——胰岛素3.基因工程药物干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖蛋白。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。

基因工程药品——干扰素3.基因工程药物

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。基因工程药品——生长激素3.基因工程药物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。其它基因工程药物人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程实现工业化生产，均为解除人类的病苦，提高人类的健康水平发挥了重大的作用。人造血液及其生产转基因抗乙肝西红柿(中国)，虽然不能治愈乙肝，但一年只吃几个抗乙肝西红柿，就完全能代替注射乙肝疫苗。抗乙肝西红柿属于转基因食品，就是将乙肝疫苗植入西红柿内，经过多代繁殖，使转入的基因稳定化。用转基因的植物生产药物304.基因治疗基因治疗：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。（1）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；三、基因治疗曙光初照基因诊断技术在什么方面发展迅速？在诊断遗传性疾病方面发展迅速。目前已经可以对几十种遗传病进行产前诊断。1）β—珠蛋白的DNA探针→镰刀状细胞贫血症2）苯丙氨酸羧化酶基因探针→苯丙酮尿症举例（2）基因治疗——实验阶段1、什么是基因治疗是向目标细胞中引入正常功能的基因以纠正或补偿基因的缺陷，达到治疗的目的。2、实例——重度免疫缺陷症的临床基因治疗将健康基因导入病人体细胞内合成相应蛋白质使疾病得到治疗的过程。腺苷酸脱氨酶基因（ada）缺陷ADA：腺苷酸脱氨酶治疗方法：先将患者的T细胞取出体外培养，然后用某种反转录病毒将正常的腺苷脱氨酶基因转入人工培养的T细胞中，再将转入的基因能表达的转基因T细胞注射到患者的体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常基因治疗SCID的过程体外基因治疗体内基因治疗体外