基因工程的應用自制1、舉例說出植物基因工程的成果2、舉例說出動物基因工程的成果3、舉例說出基因工程藥品4、概括出基因治療的原理及過程5、說出基因芯片的概念學習目標:1.3基因工程的應用

轉基因大豆、玉米、棉花和油菜已進入大規模商業化應用階段：一、植物基因工程碩果累累植物基因工程技術主要用于哪些方面?

提高農作物的抗逆能力（如抗除草劑、抗蟲、抗病、抗干旱和抗鹽堿等）,以及改良農作物的品質和利用植物生產藥物等方面。美國阿根廷加拿大中國(一)抗蟲轉基因植物1、抗蟲基因主要有：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等。3、成果：

轉基因抗蟲植物主要有：水稻、棉、玉米、馬鈴薯等。4、優點：減少生產成本，減少環境污染。2、抗蟲基因的抗蟲機理：P181、植物的病原微生物：主要有病毒、真菌和細菌等。（二）抗病轉基因植物2、抗病基因的種類：（1）抗病毒基因：病毒外殼蛋白（CP）基因、病毒的復制酶基因等。（2）抗真菌基因：幾丁質酶基因、抗毒素合成基因等。3、成果：

抗煙草花葉病毒的轉基因煙草和抗病毒的轉基因小麥、甜椒、番茄等。拓展：在抗病毒轉基因植物中，為什么使用病毒外殼蛋白基因可以抗病毒侵染？關于病毒外殼蛋白基因(CP基因)導入植物后的抗病毒機理，目前有幾種假說。一種假說認為：CP基因在植物細胞內表達積累后，當入侵的病毒裸露核酸進入植物細胞后，會立即被這些外殼蛋白重新包裹，從而阻止病毒核酸分子的復制和翻譯。另一種假說認為：植物細胞內積累的病毒外殼蛋白會抑制病毒脫除外殼，使病毒核酸分子不能釋放出來。然而最近的研究表明，如果將病毒的外殼蛋白的AUG起始密碼缺失，使之不能被翻譯，或者將外殼蛋白基因變成反義RNA基因，整合到植物細胞染色體上，轉基因植物則有很好的抗性。因此，有人認為抗性機理不是外殼蛋白在起作用，而是CP基因轉錄出RNA后，與入侵病毒RNA之間的相互作用起到了抗性作用?？共《镜霓D基因小麥抗病毒的轉基因甜椒（三）抗逆轉基因植物1、抗逆基因：

調節細胞滲透壓的基因、抗凍蛋白基因、抗除草劑基因等。2、成果：①利用調節細胞滲透壓的基因，提高作物抗旱和抗鹽堿能力；耐寒、耐旱轉基因水稻對照②將魚的抗凍蛋白基因轉入番茄，提高番茄的抗凍能力。③將抗除草劑基因導入農作物中，在噴灑除草劑時，殺死雜草而不殺死農作物。

人體（或其它脊椎動物）必不可少，而機體內又不能合成的，必須從食物中補充的氨基酸，稱必需氨基酸。必需氨基酸共有８種：賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、蘇氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸。如果飲食中經常缺少必需氨基酸，可影響健康。另外12種氨基酸是人體細胞能夠合成的叫做非必需氨基酸。（四）利用轉基因改良植物的品質（四）利用轉基因改良植物的品質1、優良基因：

富含必需氨基酸（如賴氨酸）的蛋白質編碼基因、控制番茄果實成熟的基因、植物花青素代謝有關的基因等。2、成果：①富含賴氨酸的轉基因玉米目的基因：富含賴氨酸的蛋白質編碼基因含大量維生素的轉基因玉米抗癌抗衰老的紫色西紅柿目的基因：控制番茄果實成熟的基因②轉基因延熟番茄轉基因延熟番茄非轉基因延熟番茄目的基因：與植物花青素代謝有關的基因②轉基因矮牽牛對照轉基因后的變異轉基因矮牽牛優點：提高花卉的觀賞價值轉基因矮牽牛轉基因藍玫瑰異想天開：能發熒光的熱帶斑馬魚普通熱帶斑馬魚是不發熒光的如何讓普通熱帶斑馬魚也發熒光?——動物品種改良、建立生物反應器、器官移植等導入外源生長激素基因二、動物基因工程前景廣闊（一）用于提高動物生長速度

有些人對牛奶中的乳糖不能完全消化或食用后會出現過敏、腹瀉、惡心等不適癥狀，科學家將腸乳糖酶基因導入奶?；蚪M，使獲得的轉基因牛分泌的乳汁，在其他營養成分不受影響的情況下，乳糖的含量大大減低。乳糖腸乳糖酶半乳糖﹢葡萄糖（二）用于改善畜產品的品質

（1）乳腺是一個外分泌器官，乳汁不進入體內循環，不會影響轉基因動物本身的生理代謝反應。（2）從乳汁中獲取目的基因產物，產量高，易提純，表達的蛋白質已經過充分的修飾加工，具有穩定的生物活性。（3）從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產物的同時，轉基因動物又可無限繁殖。思考2:為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達場所呢？（三）用轉基因動物生產藥物思考1:就基因藥物而言，最理想的表達場所是哪里？轉基因動物的乳腺。

將藥物蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動子等調控組件重組在一起，通過顯微注射等方法，導入哺乳動物的受精卵中，將受精卵送入母體，使其生長發育成轉基因動物。轉基因動物進入泌乳期后，可以通過分泌乳汁生產所需要的藥品，稱為乳腺生物反應器或乳房生物反應器。思考3：什么是乳腺生物反應器？①獲取目的基因（例如血清白蛋白基因）②構建基因表達載體（在血清白蛋白基因前加特異表達的啟動子）③顯微注射導入哺乳動物受精卵中④形成早期胚胎⑤將胚胎送入母體動物（子宮內）⑥發育成轉基因動物（在雌性個體中，轉入的基因才能表達，從分泌的乳汁中提取所需蛋白質）。1、實現動物乳腺生物反應器的操作過程：（三）用轉基因的動物生產藥物2、優點：①產量高；②質量好；③成本低；④易提取。3、缺點：只能在雌性動物的泌乳期獲得藥物產品。人治療性抗體轉基因奶牛用轉基因的動物生產藥物的實例：含有人凝血因子Ⅸ的轉基因羊用轉基因的動物生產藥物的實例：顯微注射技術受精卵具全能性，可使外源基因在相應的組織細胞中表達DNA分子雜交

膀胱上皮

檢測1、繼哺乳動物乳腺生物反應器研發成功后，膀胱生物反應器的研究也取得了一定進展。最近，科學家培養出一種轉基因小鼠，其膀胱上皮細胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。請回答：（1）將人的生長激素基因導入小鼠受體細胞，常用方法是___________。（2）進行基因轉移時，通常要將外源基因轉入_______中，原因是___________。（3）通常采用

技術檢測外源基因是否插入了小鼠的基因組（4）在研制膀胱生物反應器時，應使外源基因在小鼠的_

細胞中特異表達。（5）膀胱生物發生器比乳腺生物反應器有什么優點？優點：

膀胱反應器：1、可以從動物一出生就收集產物，不論動物的性別和是否正處于生殖期。2、從尿液中提取蛋白質比從乳汁中提取更簡便、高效。1、供體動物：豬2、存在難題：3、解決方法：

將供體基因組導入某種基因調節因子，以抑制抗原決定基因的表達，或設法除去抗原決定基因，再結合克隆技術，培育出沒有免疫排斥反應的轉基因克隆豬器官。免疫排斥（T細胞）（四）用轉基因動物作器官移植的供體導入人基因具特殊用途的豬和小鼠

將目的基因導入到動物的受精卵里，目的基因若與受精卵染色體DNA整合，細胞分裂時，該基因隨染色體的倍增而倍增，使每個細胞中都帶有目的基因，使性狀得以表達，并穩定地遺傳給后代，從而獲得基因產品。這樣一種新的個體，稱為轉基因動物?？偨Y：什么叫轉基因動物？從生物的組織、細胞或血液中提取。思考2：傳統生產方法的缺點:由于受原料來源的限制，價格十分昂貴。三、基因工程藥物異軍突起思考1：在傳統的藥品生產中，某些藥品如胰島素、干擾素等直接從生物體的哪些結構中提取？思考3：可利用什么方法來解決上述問題？

利用基因工程方法制造轉基因的工程菌，可高效率地生產出各種高質量、低成本的藥品。工程菌：用基因工程方法，使外源基因得到高效率表達的菌類細胞株系。思考4：什么是工程菌？●一般臨床上使用的胰島素主要從豬、牛等家畜的胰腺中提取，每100kg胰腺只能提取4~5g胰島素。實例1、基因工程藥物——

胰島素傳統生產方法的缺點產量低，價格昂貴，遠不能滿足社會需要?？衫檬裁捶椒▉斫鉀Q上述問題？

利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生產出各種高質量、低成本的藥品。基因工程藥物的實例：●

1979年，科學家將動物體內的胰島素基因與大腸桿菌DNA分子重組，并在大腸桿菌內實現了表達?！?/p>

1982年，美國一家基因公司用基因工程方法生產的胰島素投入市場，售價降低了30%~50%。胰島素是第一個基因工程藥物。

●干擾素是病毒侵入細胞后，細胞產生的一種糖蛋白。幾乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一種抗病毒的特效藥。此外對治療某些癌癥和白血病也有一定療效。

●傳統的干擾素生產方法是從人血液中的白細胞內提取，每300L血液只能提取出1mg干擾素。

●

1980~1982年，科學家用基因工程方法在大腸桿菌及酵母菌細胞內獲得了干擾素，是傳統的生產量的12萬倍。1987年上述干擾素大量投放市場。實例2、基因工程藥物——干擾素

●

治療侏儒癥的唯一方法，是注射生長激素。而生長激素的獲得很困難。以前，要獲得生長激素需解剖尸體，從大腦的底部摘取垂體，并從中提取生長激素。

●現利用基因工程方法，將人的生長激素基因導入大腸桿菌中，使其生產生長激素。

●人們從450L大腸桿菌培養液中提取的生長激素，相當于6萬具尸體的全部產量。實例3.基因工程藥物——生長激素

●目前我國生產的基因工程藥物有白細胞介素－2、干擾素、乙肝疫苗等。利用微生物生產藥物的優越性何在?利用微生物生產蛋白質類藥物，是指將人們需要的某種蛋白質的編碼基因，構建成表達載體后導入微生物，然后利用微生物發酵來生產蛋白質類藥物。有以下優越性：（1）利用活細胞作為表達系統，表達效率高，無需大型裝置和大面積廠房就可以生產出大量藥品。（2）可以解決傳統制藥中原料來源的不足。利用基因工程菌發酵生產就不需要從動物或人體上獲取原料。（3）降低生產成本，減少生產人員和管理人員?；蚬こ趟幬锇l酵設備四、基因治療曙光初照（一）基因診斷：1、概念：也稱為DNA診斷或基因探針技術，即在DNA水平分析檢測某一基因，從而對特定的疾病進行診斷。2、探針制備：

基因探針就是放射性同位素(如32P)、熒光分子等標記一段與目的基因互補的特異核苷酸序列。它包括整個基因，或基因的一部分。3、原理：利用DNA分子雜交原理；放射性同位素等標記的目的基因⑴β—珠蛋白的基因探針→鐮刀狀細胞貧血癥⑵苯丙氨酸羧化酶基因探針→苯丙酮尿癥⑶白血病患者細胞中分離出的癌基因制備的基因探針→白血病4、基因診斷的實例：5、基因芯片P24

基因芯片診斷技術以其快速、高效、敏感、經濟、平行化、自動化等特點，將成為一項現代化診斷新技術。五、基因芯片

從正常人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出標準圖譜；從病人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出病變圖譜。通過比較、分析這兩種圖譜，就可以得出病變的DNA信息?；蛐酒\斷技術以其快速、高效、敏感、經濟、平行化、自動化等特點，將成為一項現代化診斷新技術。1、基因治療概念：

把正?；驅氩∪梭w內，使該基因的表達產物發揮功能，從而達到治療疾病的目的，是治療遺傳病的最有效的手段。（把特定的外源基因導入有基因缺陷的細胞中，從而達到治療疾病的目的）2、實例：

將腺苷酸脫氨酶基因轉入取自患者的淋巴細胞中，再將這種淋巴細胞轉入患者體內。(1)對嚴重復合型免疫缺陷癥的治療四、基因治療曙光初照（二）基因治療：1990年9月14日，安德森對一例患ADA(腺苷酸脫氨酶)缺乏癥的4歲女孩進行基因治療。這個4歲女孩由于遺傳基因有缺陷，自身不能生產ADA，先天性免疫功能不全，只能生活在無菌的隔離帳里。他們將這個女孩的白血球進行基因改造，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輸入她左臂的一條靜脈血管中。在以后的10個月內她又接受了7次這樣的治療，同時也接受酶治療。后來，她的免疫功能日趨健全，能夠走出隔離帳，過上了正常人的生活，并進入普通小學上學。基因治療實例：3、基因治療的類型體外基因治療：先從病人體內獲得某種細胞，進行培養，然后在體外完成基因轉移，再篩選成功轉移的細胞擴增培養，最后重新輸入患者體內。體內基因治療：直接向人體組織細胞中轉移基因的治病方法。（如將治療囊性纖維病的正常基因轉入患者肺組織）4、基因治療的發展現狀：處于初期的臨床試驗階段5、用于基因治療的基因種類：正?；?、反義基因和自殺基因1、基因治療是指（）A、把健康的外源基因導入有基因缺陷的細胞中，達到治療疾病的目的B、對有缺陷的細胞進行修復，從而使其恢復正常，達到治療疾病的目的C、運用人工誘變的方法，使有基因缺陷的細胞發生基因突變回復正常D、運用基因工程技術，把有缺陷的基因切除，達到治療疾病的目的當堂訓練：A2、在人類染色體DNA不表達的堿基對中，有一部分是串聯重復的短序列，它們在個體之間有顯著的差異性，這種短序列可用于（）A．生產基因工程藥物B．偵查罪犯C．遺傳病的產前診斷D．基因治療B3、基因探針的組成不可能是（）A、整個基因，或基因的一部分；B、可以是DNA本身，C、也可以是由之轉錄而來的RNA。D、一條多肽D4、國科學家成功地將人的抗病毒干擾素基因轉移到煙草DNA分子上，從而使煙草獲得了抗病毒的能力。這項技術所依據的遺傳學原理主要是（）A．堿基的互補配對原則B．中心法則C．基因分離定律D．基因重組

D5、上海醫學遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白的轉基因牛，他們還研究出一種可大大提高基因表達水平的新方法，使轉基因動物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍，轉基因動物是指（）

A.提供基因的動物B.基因組中增加外源基因的動物

C.能產生白蛋白的動物D.能表達基因信息的動物BC6、下列不屬于利用基因工程技術制取的藥物是（）

A、從大腸桿菌體內制取白細胞介素

B、在酵母菌體內獲得的干擾素

C、在青霉菌體內提取青霉素

D、在腸桿菌體內獲得胰島素7、下列屬于利用基因工程技術培育的新品種的是（）A、耐寒的小黑麥B、抗棉鈴蟲的轉基因抗蟲棉C、太空椒D、試管牛B8、科學家將含人的α-抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，該受精卵發育的羊能分泌含α-抗胰蛋白酶的奶。這一過程不涉及（）A、DNA按照堿基互補配對原則自我復制B、DNA以其一條鏈為模板合成RNAC、按照RNA密碼子的排列順序合成蛋白質D、RNA以自身為模板自我復制D9人們常選用的細菌質粒分子往往帶有一個抗菌素抗性基因，該抗性基因的主要作用是（）

A.提高受體細胞在自然環境中的耐藥性

B.有利于對目的基因是否導入進行檢測

C.增加質粒分子的分子量

D.便于與外源基因連接B謝謝

利用基因工程技術導入外源基因培育出的能夠將新形狀穩定地遺傳給后代的基因工程生物。 ①克服遠緣雜交的障礙（打破常規育種難以突破種的界限）；②目的性強； ③育種周期短?；蚬こ痰膬烖c：轉基因生物：8、下圖示一項重要生物技術的關鍵步驟，字母X可能代表（）A、不能合成胰島素的細菌細胞B、能合成抗體的人類細胞；C、能合成胰島素的細菌細胞； D、不能合成抗生素的人類細胞

C幾丁質酶基因、抗毒素合成基因等?？偨Y：什么叫轉基因動物？（四）利用轉基因改良植物的品質這個4歲女孩由于遺傳基因有缺陷，自身不能生產ADA，先天性免疫功能不全，只能生活在無菌的隔離帳里。2、舉例說出動物基因工程的成果它包括整個基因，或基因的一部分。實例1、基因工程藥物——胰島素●傳統的干擾素生產方法是從人血液中的白細胞內提取，每300L血液只能提取出1mg干擾素。它包括整個基因，或基因的一部分。（四）用轉基因動物作器官移植的供體②構建基因表達載體（在血清白蛋白基因前加特異表達的啟動子）2、從尿液中提取蛋白質比從乳汁中提取更簡便、高效。DNA分子雜交是基因診斷最基本的方法之一。當用一段已知基因的核苷酸序列作為探針，與被測基因進行接觸，若兩者的堿基完全配對成雙鏈，則表明被測基因中含有已知的基因序列。知識回顧：基因診斷（一）基因診斷：也稱為DNA診斷或基因探針技術，即在DNA水平分析檢測某一基因，從而對特定的疾病進行診斷。探針制備：放射性同位素(如32P)、熒光分子等標記的DNA分子；原理：利用DNA分子雜交原理；四、基因治療曙光初照D、在腸桿菌體內獲得胰島素利用基因工程技術導入外源基因培育出的能夠將新形狀穩定地遺傳給后代的基因工程生物。（四）利用轉基因改良植物的品質●1980~1982年，科學家用基因工程方法在大腸桿菌及酵母菌細胞內獲得了干擾素，是傳統的生產量的12萬倍。如何讓普通熱帶斑馬魚也發熒光?這項技術所依據的遺傳學原理主要是（）在以后的10個月內她又接受了7次這樣的治療，同時也接受酶治療。C、按照RNA密碼子的排列順序合成蛋白質D、不能合成抗生素的人類細胞4、基因治療的發展現狀：處于初期的臨床試驗階段(1)對嚴重復合型免疫缺陷癥的治療三、基因工程藥物異軍突起基因探針就是放射性同位素(如32P)、熒光分子等標記一段與目的基因互補的特異核苷酸序列。一、植物基因工程碩果累累拓展：在抗病毒轉基因植物中，為什么使用病毒外殼蛋白基因可以抗病毒侵染？基因工程藥物——生長激素病毒外殼蛋白（CP）基因、病毒的復制酶基因等。基因探針