1、上課用基因工程科學(xué)應(yīng)用1.3 基因工程的應(yīng)用基因工程的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域有：農(nóng)牧業(yè)、工業(yè)、環(huán)境、能源、醫(yī)學(xué)衛(wèi)生等應(yīng)用生物：植物、動(dòng)物、微生物一、植物基因工程 轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力,以及改進(jìn)農(nóng)作物的品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物等方面。1、抗蟲轉(zhuǎn)基因植物2、抗病轉(zhuǎn)基因植物3、抗逆轉(zhuǎn)基因植物4、利用轉(zhuǎn)基因改進(jìn)植物的品質(zhì)1.抗蟲轉(zhuǎn)基因植物優(yōu)點(diǎn)：減少環(huán)境污染、減低生產(chǎn)本錢、提高產(chǎn)量例子：棉花、水稻、玉米、馬鈴薯、番茄等等主要?dú)⑾x基因： Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、 淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等典型例子：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉Bt毒蛋白基因2.抗病轉(zhuǎn)基因植物抗病基因： 病毒外殼蛋白基因、 病毒

2、的復(fù)制酶基因.抗真菌基因： 幾丁質(zhì)酶基因、 抗毒素合成基因.3.抗逆轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯特點(diǎn)： 導(dǎo)入另一種生物的優(yōu)良性狀基因，獲得新性狀抵抗惡劣環(huán)境因素，從根本上改變作物的特性4.利用轉(zhuǎn)基因改進(jìn)植物的品質(zhì)不會(huì)引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆優(yōu)點(diǎn)： 改善糧食作物的營養(yǎng)成分含量，如氨基酸、蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)基因藍(lán)玫瑰優(yōu)點(diǎn)： 提高花卉的欣賞價(jià)值二、動(dòng)物基因工程前景廣闊特點(diǎn)：開展較遲，應(yīng)用方面廣1、提高生長速度2、改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)3、生產(chǎn)藥物4、作為器官移植的供體1.用于提高動(dòng)物生長速度原因：外源生長激素基因的表達(dá)可以使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生長更快轉(zhuǎn)基因鯉魚2.用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)優(yōu)點(diǎn)：防止食

3、物過敏、腹瀉、惡心等不適轉(zhuǎn)基因牛的乳汁，降低乳糖含量3.用轉(zhuǎn)基因的動(dòng)物生產(chǎn)藥物重點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 產(chǎn)量高、質(zhì)量好、 本錢低、易提取方法： 乳腺生物反響器 膀胱生物反響器注意： 雌性個(gè)體才能生產(chǎn)藥物為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達(dá)場所呢？乳腺是一個(gè)外分泌器官，乳汁不進(jìn)入體內(nèi)循環(huán)，不會(huì)影響轉(zhuǎn)基因動(dòng)物本身的生理代謝反響。從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，易提純，表達(dá)的蛋白質(zhì)已經(jīng)過充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性。從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產(chǎn)物的同時(shí)，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物又可無限繁殖。 4.用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體利用基因工程對(duì)豬的器官進(jìn)行改造方法：將器官供體基因組導(dǎo)入 ，以抑制的 表達(dá)或設(shè)法除去 ，再結(jié)

4、合克隆技術(shù)，培育出沒有免疫排斥反響的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官某種調(diào)節(jié)因子抗原決定基因抗原決定基因在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品如胰島素、干擾素直接生物體的哪些結(jié)構(gòu)中提?。?藥品直接從生物的組織、細(xì)胞或血液中提取。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的缺點(diǎn) 由于受原料來源的限制，價(jià)格十分昂貴?？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(chǎn)出各種高質(zhì)量、低本錢的藥品。三、基因工程藥品異軍突起基因工程藥品 生長激素 治療侏儒癥的唯一方法，是向人體注射生長激素。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(xiàn)可利用基因工程方法，將人的生長激素基因?qū)?/p>

5、大腸桿菌中，使其生產(chǎn)生長激素。人們從450L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長激素，相當(dāng)于6萬具尸體的全部產(chǎn)量。 胰島素從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價(jià)格之高可想而知。將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價(jià)格降低了30%-50%!基因工程藥品 胰島素從人血中提取干擾素，300L血才提取1mg！通過基因工程的方式創(chuàng)造了能合成人干擾素的大腸桿菌，每1Kg的培養(yǎng)液可提取2040mg干擾素人造血液及其生產(chǎn)基因工程藥品 干擾素1、基因治療概念：四、基因治療曙光初照 把正常基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而

6、到達(dá)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?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，從而到達(dá)治療疾病的目的2、實(shí)例： 將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入取自患者的淋巴細(xì)胞中，再將這種淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)入患者體內(nèi)。(1)對(duì)嚴(yán)重復(fù)合型免疫缺陷癥的治療取患者骨髓分離干細(xì)胞病毒正常基因?qū)胝；虻母杉?xì)胞注入患者體內(nèi) 患半乳糖血癥的患者，由于細(xì)胞內(nèi)半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶，使過多的半乳糖在體內(nèi)積聚，引起肝、腦等功能受損。 1971年，美國科學(xué)家在體外做了試驗(yàn)，用帶有半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因的噬菌體侵染患者的離體組織細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些組織細(xì)胞能夠利用半乳糖了。這說明，用基因替換的方法治療這種遺傳病是可能的。

7、(2)半乳糖血癥3、基因治療的類型體外基因治療：先從病人體內(nèi)獲得某種細(xì)胞，進(jìn)行培養(yǎng)，然后在體外完成基因轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)。體內(nèi)基因治療：直接向人體組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移的治病方法。（如將治療囊性纖維病的正?；蜣D(zhuǎn)入患者肺組織）4、基因治療的開展現(xiàn)狀：處于初期的臨床試驗(yàn)階段5、用于基因治療的基因種類：正常基因、反義基因和自殺基因基因診斷： 也稱為DNA診斷或基因探針技術(shù)，即在DNA水平分析檢測某一基因，從而對(duì)特定的疾病進(jìn)行診斷。探針制備：放射性同位素(如32P)、熒光分子等標(biāo)記的DNA分子；原 理：利用DNA分子雜交原理；四、基因治療曙光初照過程：1、重組藥用蛋白基

8、因與乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子2、用顯微注射法導(dǎo)入到受精卵3、將受精卵送入母體生長發(fā)育4、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)入泌乳期后，提取乳汁產(chǎn)物：抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素、-抗胰蛋白酶 繁殖具有抗病能力、高產(chǎn)仔率、高產(chǎn)奶率和高質(zhì)量的皮毛等優(yōu)良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。 該過程的重要步驟是通過感染或顯微注射技術(shù)將重組DNA轉(zhuǎn)移到動(dòng)物受精卵中?；蚬こ淘谛竽琉B(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用主要是什么？ 將人的生長激素基因和牛的生長素基因分別注射到小白鼠受精卵中，得到的“超級(jí)小鼠。 2DNA質(zhì)粒細(xì)菌細(xì)胞DNA人體細(xì)胞胰島素基因限制酶限制酶胰島素利用生物工程獲得胰島素1 1990年9月14日，安德森對(duì)一例患ADA缺乏癥的4歲女孩進(jìn)行基因治療。這

9、個(gè)4歲女孩由于遺傳基因有缺陷，自身不能生產(chǎn)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(gè)女孩的白血球進(jìn)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(gè)月內(nèi)她又接受了7次這樣的治療，同時(shí)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(jìn)入普通小學(xué)上學(xué)。五、基因芯片 從正常人的基因組中別離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出標(biāo)準(zhǔn)圖譜；從病人的基因組中別離出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。 基因芯片診斷技術(shù)以其快速、高效、敏感

10、、經(jīng)濟(jì)、平行化、自動(dòng)化等特點(diǎn)，將成為一項(xiàng)現(xiàn)代化診斷新技術(shù)?；蛟\斷： 也稱為DNA診斷或基因探針技術(shù)，即在DNA水平分析檢測某一基因，從而對(duì)特定的疾病進(jìn)行診斷。探針制備：放射性同位素(如32P)、熒光分子等標(biāo)記的DNA分子；原 理：利用DNA分子雜交原理；四、基因治療曙光初照基因探針： 基因探針就是一段與目的基因或DNA互補(bǔ)的特異核苷酸序列。它包括整個(gè)基因，或基因的一局部；可以是DNA本身，也可以是由之轉(zhuǎn)錄而來的RNA。DNA分子雜交原理： DNA分子雜交是基因診斷最根本的方法之一。其根本原理是：互補(bǔ)的DNA單鏈能夠在一定條件下結(jié)合成雙鏈，即能夠進(jìn)行雜交。這種結(jié)合是特異的，即嚴(yán)格按照堿基互補(bǔ)配

11、對(duì)進(jìn)行。因此，當(dāng)用一段基因的核苷酸序列作為探針，與被測基因進(jìn)行接觸，假設(shè)兩者的堿基完全配對(duì)成雙鏈，那么說明被測基因中含有的基因序列。基因診斷技術(shù)在什么方面開展迅速？ 在診斷遺傳性疾病方面開展迅速。目前已經(jīng)可以對(duì)幾十種遺傳病進(jìn)行產(chǎn)前診斷。舉例珠蛋白的DNA探針 鐮刀狀細(xì)胞貧血癥苯丙氨酸羧化酶基因探針 苯丙酮尿癥白血病患者細(xì)胞中別離出的癌基因制備的DNA探針 白血病基因治療： 是指是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，到達(dá)治療疾病的目的。 患半乳糖血癥的患者，由于細(xì)胞內(nèi)半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶，使過多的半乳糖在體內(nèi)積聚，引起肝、腦等功能受損。 1971年，美國科學(xué)家在體外做了

12、試驗(yàn)，用帶有半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因的噬菌體侵染患者的離體組織細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些組織細(xì)胞能夠利用半乳糖了。這說明，用基因替換的方法治療這種遺傳病是可能的。取患者骨髓分離干細(xì)胞病毒正?；虿⑷胝；虻母杉?xì)胞注入患者體內(nèi)P53基因病毒P53蛋白膜瘤細(xì)胞變小基因工程與食品業(yè)基因工程為食品工業(yè)中提供了什么前景？基因工程為人類開辟新的食物來源。雞蛋白基因在大腸桿菌和酵母菌中表達(dá)獲得成功。這說明，未來能用發(fā)酵罐培養(yǎng)的大腸桿菌或酵母菌來生產(chǎn)人類所需要的卵清蛋白。用基因工程的方法從微生物中獲得人們所需要的糖類、脂肪和維生素等產(chǎn)品?；蚬こ膛c環(huán)境保護(hù)基因工程在環(huán)保方面有什么應(yīng)用？ 用于環(huán)境監(jiān)測。 用于被污染環(huán)境的凈

13、化。通過基因工程方法怎樣進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測？ 例如：用DNA探針可以檢測飲用水中病毒的含量。此方法的特點(diǎn)是快速、靈敏，1噸水中有10個(gè)病毒也能檢測出來。通過基因工程方法怎樣凈化被污染的環(huán)境？用基因工程產(chǎn)物“超級(jí)細(xì)菌分解石油，可以大大提高細(xì)菌分解石油的效率。具體方法：將能分解三種烴類的假單孢桿菌的基因都轉(zhuǎn)移到能分解另一種烴類的假單孢桿菌內(nèi)，創(chuàng)造出了能同時(shí)分解四種烴類的“超級(jí)細(xì)菌。用基因工程培養(yǎng)出“吞噬汞和降解土壤中DDT的細(xì)菌，以及能夠凈化鎘污染的植物。通過基因重組構(gòu)建新的殺蟲劑，取代生產(chǎn)過程中耗能多、易造成環(huán)境污染的農(nóng)藥，并試圖通過基因工程回收和利用工業(yè)廢物。 繼哺乳動(dòng)物乳腺發(fā)生器研發(fā)成功后，膀胱生物發(fā)生器的研究也取得了一定進(jìn)展。最近，科學(xué)家培養(yǎng)出一種轉(zhuǎn)基因小鼠，其膀胱上皮細(xì)胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。請(qǐng)答復(fù)：1將人的生長激素基因?qū)胄∈笫荏w細(xì)胞，常用方法是_。2進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移時(shí)，通常要將外源基因轉(zhuǎn)入_中，原因是_。3通常采用_DNA雜交_技術(shù)檢測外源基因是否插入了小鼠的基因組4在研制膀胱生物反響器時(shí)，應(yīng)使外源基因在小鼠的_膀胱上皮細(xì)胞_細(xì)胞中特異表達(dá)。5膀胱生物發(fā)生器比乳腺生物反響器有什么優(yōu)點(diǎn)？顯微注射法受精卵具全能性，可使外源基因在相應(yīng)的組織細(xì)胞中表達(dá)上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白的轉(zhuǎn)基因牛，