1.3基因工程的應(yīng)用專題1基因工程1目前一頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)基因工程的應(yīng)用植物方面提高植物的抗蟲、抗病、抗逆性改良植物的品質(zhì)動物方面提高動物生長速度改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體研制藥物基因治療2目前二頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)

主要在抗病蟲害、抗逆性、提高品質(zhì)等方面的轉(zhuǎn)基因作物。至1998年4月，世界各國批準(zhǔn)進(jìn)行的大田實(shí)驗(yàn)已達(dá)4387項。一、植物基因工程碩果累累2001年轉(zhuǎn)基因作物種植面積最大的四個國家及其所占比例68%22%7%3%3目前三頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)1、在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用發(fā)展迅速2、主要用于提高作物的抗逆能力改良農(nóng)作物的品質(zhì)生產(chǎn)藥物抗蟲抗病抗鹽堿、干旱抗除草劑抗寒其他抗逆性4目前四頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)轉(zhuǎn)基因植物與目的基因的關(guān)系目的基因作用來源受體抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗病轉(zhuǎn)基因植物抗逆轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)5目前五頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)6目前六頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)轉(zhuǎn)基因生物目的基因成果舉例植物基因工程抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗蟲基因：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因抗蟲水稻、抗蟲棉、抗蟲玉米抗病轉(zhuǎn)基因植物抗病毒基因：病毒外殼蛋白基因、病毒的復(fù)制酶基因；抗真菌基因；幾丁質(zhì)酶基因、抗毒素合成基因抗病毒煙草、抗病毒小麥、抗病毒番茄、抗病毒甜椒抗逆轉(zhuǎn)基因植物抗逆基因：滲透壓調(diào)節(jié)基因、抗凍蛋白基因、抗除草劑基因抗鹽堿和抗干旱的煙草、抗寒番茄、抗除草劑的大豆和玉米改良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因植物優(yōu)良性狀基因：提高必需氨基酸含量的蛋白質(zhì)編碼基因、控制番茄成熟的基因、與花青素代謝有關(guān)的基因高賴氨酸玉米、耐儲存番茄、新花色矮牽牛目前七頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)抗蟲轉(zhuǎn)基因植物用于殺蟲的基因主要有哪些種？分別有什么作用？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四種的作用都發(fā)生在消化道使細(xì)胞破裂抑制淀粉吸收抑制蛋白質(zhì)吸收抑制營養(yǎng)物質(zhì)吸收目前八頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)目的基因來源Bt毒蛋白基因蘇云金芽孢桿菌毒理使細(xì)胞膜穿孔細(xì)胞腫脹破裂受體植物棉花轉(zhuǎn)基因方法花粉管通道法抗蟲棉研制中的幾個問題目前九頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)抗蟲轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻(綠色植株)對照(黃色枯萎植株)10目前十頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)11目前十一頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)抗病毒的目的基因病毒外殼蛋白基因病毒復(fù)制酶基因抗真菌的目的基因幾丁質(zhì)酶基因抗毒素合成基因抗病轉(zhuǎn)基因植物常用的基因目前十二頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)病毒外殼蛋白基因（CP）的作用（假說）①在植物細(xì)胞中積累的外殼蛋白會將入侵的病毒核酸包裹，抑制核酸的復(fù)制和表達(dá)；②抑制病毒脫外殼；③外殼蛋白基因轉(zhuǎn)錄出的RNA和病毒RNA相互作用。目前十三頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)抗病抗病毒轉(zhuǎn)基因甜椒抗病毒轉(zhuǎn)基因小麥14目前十四頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯15目前十五頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)抗逆性抗旱抗凍（寒）抗除草劑16目前十六頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)改良植物的品質(zhì)17目前十七頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)不會引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆18目前十八頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)高氨基酸產(chǎn)量的轉(zhuǎn)基因植物

-------高賴氨酸玉米轉(zhuǎn)基因耐貯番茄轉(zhuǎn)基因花卉必需氨基酸異亮、亮、色、蘇、苯、賴、甲硫（蛋）、纈目前十九頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)目前二十頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)目的基因作用來源受體提高動物的生長速度改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物（生物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器）轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體二、動物基因工程前景廣闊21目前二十一頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)22目前二十二頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)轉(zhuǎn)基因生物目的基因成果舉例動物基因工程提高生長速度的轉(zhuǎn)基因動物外源生長激素基因轉(zhuǎn)基因綿羊、轉(zhuǎn)基因鯉魚生產(chǎn)藥物的轉(zhuǎn)基因動物藥用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的啟動子乳腺生物反應(yīng)器改善畜產(chǎn)品品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因動物腸乳糖酶基因乳汁中含乳糖較少的轉(zhuǎn)基因牛作器官移植供體的轉(zhuǎn)基因動物外源的抗原決定基因表達(dá)的調(diào)節(jié)因子或除去供體的抗原決定基因利用克隆技術(shù)培育沒有免疫排斥反應(yīng)的豬器官目前二十三頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)提高生長速度比較：普通鯉魚和轉(zhuǎn)生長激素基因鯉魚比較：混有激素的飼料飼養(yǎng)鯉魚

導(dǎo)入生長激素基因的轉(zhuǎn)基因鯉魚24目前二十四頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)改良畜產(chǎn)品25目前二十五頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)用轉(zhuǎn)基因的動物生產(chǎn)藥物乳腺生物反應(yīng)器藥用蛋白基因?qū)胧芫艳D(zhuǎn)基因動物發(fā)育成分泌

乳汁（含藥用蛋白）26目前二十六頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)乳腺生物反應(yīng)器與微生物生產(chǎn)的比較

類型項目

乳腺生物反應(yīng)器微生物生產(chǎn)基因結(jié)構(gòu)動物基因結(jié)構(gòu)與人類基因結(jié)構(gòu)相同與人類基因結(jié)構(gòu)不同基因表達(dá)與天然蛋白質(zhì)活性沒有區(qū)別由于缺少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器，產(chǎn)物可能不具有生物活性產(chǎn)物提取從乳汁中較易分離提取從細(xì)胞中提取，較為復(fù)雜生產(chǎn)設(shè)備畜牧業(yè)生產(chǎn)，加提取設(shè)備工業(yè)生產(chǎn)，設(shè)備精良目前二十七頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)目前二十八頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)1）乳腺是一個外分泌器官，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、質(zhì)量好、成本低、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，轉(zhuǎn)基因動物又可無限繁殖。

為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達(dá)場所呢？29目前二十九頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)動物乳腺生物反應(yīng)器的具體操作過程：獲取目的基因（例如血清白蛋白基因）→構(gòu)建基因表達(dá)載體（在血清白蛋白基因前加特異表達(dá)的啟動子）→顯微注射導(dǎo)入哺乳動物受精卵中→形成胚胎→將胚胎送入母體動物→發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物（只有在產(chǎn)下的雌性個體中，轉(zhuǎn)入的基因才能表達(dá)）。30目前三十頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)用轉(zhuǎn)基因動物做器官移植的供體31目前三十一頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)我國生產(chǎn)的部分基因

工程疫苗和藥物三、基因工程藥物異軍突起干擾素(由效應(yīng)T細(xì)胞產(chǎn)生)

課本P22小字32目前三十二頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品如胰島素、干擾素直接從生物體的哪些結(jié)構(gòu)中提取？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。33目前三十三頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)基因工程胰島素（一）胰島素是治療糖尿病的特效藥，長期以來只能依靠從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4～5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價格之高可想而知。胰島素分子結(jié)構(gòu)34目前三十四頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)基因工程胰島素（二）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！大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)不但解決了這種比黃金還貴的藥品產(chǎn)量問題，還使其價格降低了30%～50%!胰島素生產(chǎn)車間35目前三十五頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)基因工程干擾素（一）干擾素治療病毒感染簡直是“萬能靈藥”！過去從人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍貴”程度自不用多說。干擾素生產(chǎn)車間干擾素分子結(jié)構(gòu)36目前三十六頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)基因工程干擾素(二）基因工程人干擾素α～2b（安達(dá)芬）是我國第一個全國產(chǎn)化基因工程人干擾素α～2b，具有抗病毒，抑制腫瘤細(xì)胞增生，調(diào)節(jié)人體免疫功能的作用，廣泛用于病毒性疾病治療和多種腫瘤的治療，是當(dāng)前國際公認(rèn)的病毒性疾病治療的首選藥物和腫瘤生物治療的主要藥物。37目前三十七頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)人造血液及其生產(chǎn)人造血液、白細(xì)胞介素、乙肝疫苗等通過基因工程實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，均為解除人類的病苦，提高人類的健康水平發(fā)揮了重大的作用。其它基因工程藥物38目前三十八頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)

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?，F(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。基因工程藥品——

生長激素39目前三十九頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)40目前四十頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)41目前四十一頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)42目前四十二頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)基因工程方法生產(chǎn)蛋白質(zhì)藥物的優(yōu)勢是非常明顯的43目前四十三頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)

項目類型外源基因類型及舉例過程特點(diǎn)成果舉例體外基因治療腺苷酸脫氨酶基因(1)從病人體內(nèi)獲得某種細(xì)胞(2)細(xì)胞培養(yǎng)(3)體外完成基因轉(zhuǎn)移(4)篩選并擴(kuò)增培養(yǎng)(5)重新輸入患者體內(nèi)操作復(fù)雜，但成功率高治療復(fù)合型免疫缺陷癥體內(nèi)基因治療治療遺傳性囊性纖維化病的基因外源基因→載體攜帶

體內(nèi)相應(yīng)組織細(xì)胞操作簡單，成功率低治療遺傳性囊性纖維化病基因治療是根本性的治療取代致病基因?qū)肽茉鰪?qiáng)人體免疫能力的基因四、基因治療曙光初照目前四十四頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)基因治療：把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的，這是治療遺傳病的最有效的手段。目前人類基因治療主要集中在遺傳性疾病、腫瘤及某些傳染性疾病。至1997年初，全世界共記錄了2103例基因治療病例（美國1700例）。其中68%是治療腫瘤的，19%是治療遺傳病的，12%治療傳染性疾病等。第一例基因治療的疾病是1990年9月美國FDA批準(zhǔn)的用ada（腺苷脫氨酶）基因治療SCID（嚴(yán)重型聯(lián)合型免疫缺陷癥。第一例接受治療的是一位4歲的女孩，第二例是一位9歲的女孩。45目前四十五頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)復(fù)合型免疫缺陷癥的基因工程治療復(fù)合型免疫缺陷癥患者缺乏正常的人體免疫功能，只要稍被細(xì)菌或者病毒感染，就會發(fā)病死亡。這個病的機(jī)理是細(xì)胞的一個常染色體上編碼腺苷酸脫氨酶的基因發(fā)生了突變。可以通過基因工程的方法治療?；颊呱嬖跓o菌環(huán)境中46目前四十六頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)目前四十七頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)基因治療重癥綜合性免疫缺乏癥（SCID）過程

48目前四十八頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)用于基因治療的基因種類（1）用正?；虼嫒毕莼?，或依靠其表達(dá)產(chǎn)物來彌補(bǔ)病變基因帶來的缺陷。如血友病、地中海貧血病的治療。（2）反義基因。用mRNA分子與病變的mRNA分子進(jìn)行互補(bǔ)，阻斷蛋白質(zhì)的合成。（3）自殺基因。編碼可殺死癌變細(xì)胞的蛋白酶基因。49目前四十九頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)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。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。50目前五十頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)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。51目前五十一頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)DNA分子雜交原理：DNA分子雜交是基因診斷最基本的方法之一。其基本原理是：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)配對進(jìn)行。因此，當(dāng)用一段已知基因的核苷酸序列作為探針，與被測基因進(jìn)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。52目前五十二頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)基因診斷技術(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53目前五十三頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)54目前五十四頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)55目前五十五頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)56目前五十六頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)例題：干擾素是治療癌癥的重要物質(zhì)，人血液中每升只能提取0.05μg干擾素，因而其價格昂貴，平民百姓用不起。但美國有一家公司用遺傳工程方法合成了價格低廉、藥性一樣的干擾素，其具體做法是：（1）從人的淋巴細(xì)胞中提取能指導(dǎo)干擾素合成的

，并使之與一種叫做質(zhì)粒的DNA結(jié)合，然后移植到酵母菌內(nèi)，從而用酵母菌來合成

。（2）酵母菌能用

方式繁殖，速度很快，所以，能在較短的時間內(nèi)大量生產(chǎn)

。利用這種方法不僅產(chǎn)量高，并且成本也較低?；蚋蓴_素出芽干擾素57目前五十七頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)提示：基因工程可以生產(chǎn)人類需要的藥物，如胰島素、干擾素等。我們吃的某些食品如番茄、大豆等也可以是基因工程產(chǎn)品。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的抗蟲棉、抗病毒煙草、抗除草劑大豆等都已進(jìn)入商品化生產(chǎn)，上述產(chǎn)品有些是常規(guī)方法難以生產(chǎn)的或者生產(chǎn)成本過高。思考與探究1、根據(jù)所學(xué)內(nèi)容，試概括寫出基因工程解決了哪些生活、生產(chǎn)中難以解決的問題。58目前五十八頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)基因工程與食品業(yè)基因工程為人類開辟新的食物來源。

1）雞蛋白基因在大腸桿菌和酵母菌中表達(dá)獲得成功。這表明，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。

2）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。基因工程為食品工業(yè)中提供了什么前景？59目前五十九頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)基因工程與環(huán)境監(jiān)測（一）基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測環(huán)境中的病毒、細(xì)菌等污染。1t水中只有10個病毒也能被DNA探針檢測出來60目前六十頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)基因工程與環(huán)境監(jiān)測（二）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。61目前六十一頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)基因工程與環(huán)境污染治理基因工程做成的“超級細(xì)菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。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)。62目前六十二頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)暢想2、假如你擁有了基因工程技術(shù)，你最想用于哪方面？如何操作？63目前六十三頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)1、轉(zhuǎn)基因技術(shù)在植物品種改良方面應(yīng)用廣泛，其中一項基因工程就是改造CO2固定酶。其目的是（）

A、提高光合作用效率

B、延長果實(shí)的儲藏期

C、培育新作物品種

D、提高植物的抗性A64目前六十四頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)2、上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白基因的轉(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?！稗D(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、能表達(dá)基因信息的動物B65目前六十五頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)3、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、利用輻射或藥物誘發(fā)治病基因突變

D、采用基因治療法糾正或彌補(bǔ)缺陷基因帶來的影響D66目前六十六頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)AD4、基因治療是把健康的外源基因?qū)?/p>

A、有基因缺陷的細(xì)胞中

B、有基因缺陷的染色體中

C、有基因缺陷的細(xì)胞器中

D、有基因缺陷的DNA分子中5、下列各項中不屬于基因工程在實(shí)際中應(yīng)用的是

A、轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的培育成功

B、利用DNA探針檢測飲用水中有無病毒

C、培育工程菌使之能產(chǎn)生胰島素

D、植物的雜交育種67目前六十七頁\總數(shù)六十九頁\編于十七點(diǎn)6、1978年美國科學(xué)家利用工程技術(shù)，將人類胰島基因拼接到大腸桿菌的DNA分子中，然后通過大腸桿菌的繁殖，生產(chǎn)出了人類胰島素。請回答：（1）上述人類胰島素的合成是在

處進(jìn)行的，其決定氨基酸排列順序的mRNA的模板是由