第一章基因工程

第三節(jié)基因工程的應(yīng)用浙科版選修3一、基因工程與遺傳育種方法原理原因?qū)嵗齼?yōu)點(diǎn)無性繁殖有絲分裂遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生改變無核蜜桔雜交基因重組非同源染色體上的非等位基因自由組合抗倒伏抗銹病小麥誘變基因突變?nèi)斯な笵NA復(fù)制過程發(fā)生差錯(cuò)青霉素高產(chǎn)菌株單倍體染色體倍減秋水仙素處理單倍體使其染色體加倍小麥新品種多倍體染色體倍增秋水仙素處理使染色體加倍無籽西瓜基因工程DNA拼接將不同物種的基因拼接在一起抗蟲棉1.常見育種方式比較保持優(yōu)良性狀組合優(yōu)良性狀提高變異頻率，出現(xiàn)新性狀縮短育種進(jìn)程，得到純合體器官大，營養(yǎng)成分含量高目的性強(qiáng)，打破物種界限“超級植物”

轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力，以及改良農(nóng)作物的品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物等方面。2、轉(zhuǎn)基因植物抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗蟲棉普通棉

科學(xué)家從蘇云金芽孢桿菌中提取出毒蛋白基因，并成功的導(dǎo)入棉細(xì)胞內(nèi)使之合成毒蛋白。轉(zhuǎn)魚抗寒基因

的番茄轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒

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)基因動物。3、轉(zhuǎn)基因動物

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)移到動物受精卵中。

用口徑為1μm的DNA注射器，將大量的目的基因片段注入到受精卵的核內(nèi)，然后把經(jīng)過注射的受精卵移植到另一只雌性動物的子宮內(nèi)，使受精卵發(fā)育為轉(zhuǎn)基因動物。什么叫顯微注射技術(shù)？

生長快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚

(中國)

乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛。

(阿根廷)1）乳腺是一個(gè)外分泌器官，乳汁不進(jìn)入體內(nèi)循環(huán)，不會影響轉(zhuǎn)基因動物本身的生理代謝反應(yīng)。

2）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。

3）從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產(chǎn)物的同時(shí)，轉(zhuǎn)基因動物又可無限繁殖。為什么動物的乳腺細(xì)胞能成為基因藥物最理想的表達(dá)場所呢？二、基因工程與疾病治療1）生產(chǎn)基因藥品傳統(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、低成本的藥品。

在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品如胰島素、干擾素、生長激素等是直接從生物體的組織、細(xì)胞或血液中提取得到的。

胰島素是治療糖尿病的特效藥。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。用該方法生產(chǎn)的胰島素產(chǎn)量低，價(jià)格昂貴，遠(yuǎn)不能滿足社會需要。1979年，科學(xué)家將動物體內(nèi)的胰島素基因與大腸桿菌DNA分子重組，并在大腸桿菌內(nèi)實(shí)現(xiàn)了表達(dá)。1982年，美國一家基因公司用基因工程方法生產(chǎn)的胰島素投入市場，售價(jià)降低了30%~50%?；蚬こ趟幤贰?/p>

胰島素

干擾素是病毒侵入細(xì)胞后產(chǎn)生的一種糖蛋白。干擾素幾乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一種抗病毒的特效藥。此外干擾素對治療某些癌癥和白血病也有一定療效?；蚬こ趟幤贰?/p>

干擾素

傳統(tǒng)的干擾素生產(chǎn)方法是從人血液中的白細(xì)胞內(nèi)提取，每300L血液只能提取出1mg干擾素。1980~1982年，科學(xué)家用基因工程方法在大腸桿菌及酵母菌細(xì)胞內(nèi)獲得了干擾素，是傳統(tǒng)的生產(chǎn)量的12萬倍。1987年上述干擾素大量投放市場。

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?；蚬こ趟幤贰?/p>

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)氪竽c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。2）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，從而對特定的疾病進(jìn)行診斷?；蛱结槪?/p>

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，或基因的一部分；可以是DNA本身，也可以是由之轉(zhuǎn)錄而來的RNA。原理：利用DNA分子雜交原理?；蛟\斷技術(shù)在什么方面發(fā)展迅速？

在診斷遺傳性疾病方面發(fā)展迅速。目前已經(jīng)可以對幾十種遺傳病進(jìn)行產(chǎn)前診斷。1）β—珠蛋白的DNA探針→鐮刀狀細(xì)胞貧血癥

2）苯丙氨酸羧化酶基因探針→苯丙酮尿癥

3）白血病患者細(xì)胞中分離出的癌基因制備的

DNA探針→白血病舉例3）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，達(dá)到治療疾病的目的。

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。這表明，用基因替換的方法治療這種遺傳病是可能的。三、基因工程與生態(tài)環(huán)境保護(hù)生產(chǎn)可降解塑料的植物分解石油能力強(qiáng)的“超級細(xì)菌”處理工業(yè)廢水的微生物1、生活現(xiàn)狀：2、應(yīng)用大量廢棄物、生活垃圾（1）生產(chǎn)聚羥基烷酯傳統(tǒng)方法：現(xiàn)代方法：細(xì)菌發(fā)酵轉(zhuǎn)基因植物（2）超級菌：提高分解石油的能力（3）轉(zhuǎn)基因微生物：吸收重金屬、降解有毒化合物、處理工業(yè)廢水

利用基因工程培育的“指示生物”能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況，卻不易因環(huán)境污染而大量死亡，甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物。

通常一種細(xì)菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級細(xì)菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)。1．治療白化病、苯丙酮尿癥等人類遺傳病的根本途徑是（）A．口服化學(xué)藥物B．注射化學(xué)藥物C．基因療法D．利用輻射或藥物誘發(fā)致病基因突變2．若利用基因工程技術(shù)培育能固氮的水稻新品種，其在環(huán)保上的重要意義是（）A．減少氮肥的使用量，降低生產(chǎn)成本B．減少氮肥的使用量，節(jié)約能源C．避免氮肥過多引起環(huán)境污染D．改良土壤結(jié)構(gòu)CC練習(xí)3．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，他們還研究出一種可大大提高基因表達(dá)水平的新方法，使轉(zhuǎn)基因動物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍，轉(zhuǎn)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(chǎn)生白蛋白的動物D