高中生物選修三專題一基因工程的應(yīng)用

選修3

專題1基因工程1.2《基因工程的基本操作程序》

編寫(xiě)人：高二生物組

一．問(wèn)題

1、目的基因獲取的方法有哪些？

2、如何從基因文庫(kù)中獲取目的基因？

3、PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因需要哪些條件？

4、結(jié)合DNA分子結(jié)構(gòu)的知識(shí)，分析PCR技術(shù)中DNA解鏈溫度（90℃～95℃）高低取決于什么？

5、基因表達(dá)載體中啟動(dòng)子的作用是什么？

6、重組質(zhì)粒與質(zhì)粒的主要區(qū)別是什么？

7、基因表達(dá)載體的組成有哪些？

8、可以將目的基因?qū)雱?dòng)物的體細(xì)胞來(lái)獲得轉(zhuǎn)基因動(dòng)物嗎？

9、原核細(xì)胞作為受體細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)有哪些？

10、怎樣檢測(cè)目的基因是否插入轉(zhuǎn)基因生物的染色體上？

11、導(dǎo)入受體細(xì)胞中的目的基因是否一定能夠成功表達(dá)？

12、如何使目的基因表達(dá)的產(chǎn)物與天然產(chǎn)品相同？

13、通過(guò)基因工程培育的抗蟲(chóng)棉在生產(chǎn)實(shí)踐中有哪些優(yōu)點(diǎn)？如何確定其抗性的程度呢？

14、在基因工程的操作步驟中，哪一步是其核心？未發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)的步驟是哪一步？7、基因表達(dá)載體的組成有哪些？

8、可以將目的基因?qū)雱?dòng)物的體細(xì)胞來(lái)獲得轉(zhuǎn)基因動(dòng)物嗎？

9、原核細(xì)胞作為受體細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)有哪些？

10、怎樣檢測(cè)目的基因是否插入轉(zhuǎn)基因生物的染色體上？

11、導(dǎo)入受體細(xì)胞中的目的基因是否一定能夠成功表達(dá)？

12、如何使目的基因表達(dá)的產(chǎn)物與天然產(chǎn)品相同？

13、通過(guò)基因工程培育的抗蟲(chóng)棉在生產(chǎn)實(shí)踐中有哪些優(yōu)點(diǎn)？如何確定其抗性的程度呢？

14、在基因工程的操作步驟中，哪一步是其核心？未發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)的步驟是哪一步？第2頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.3基因工程的應(yīng)用第3頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天

基因工程自20世紀(jì)70年代興起后，在短短的30年間，得到了飛速的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為生物科學(xué)的核心技術(shù)。

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

第4頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、植物基因工程

植物基因工程技術(shù)主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力（如抗除草劑，抗蟲(chóng)，抗病，抗干旱和抗鹽堿等）,還可以改良農(nóng)作物的品質(zhì)。第5頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物傳統(tǒng)的害蟲(chóng)防治辦法：農(nóng)藥轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)植物優(yōu)點(diǎn)：減少環(huán)境污染、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)量。

已經(jīng)問(wèn)世的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)作物：棉花、水稻、玉米、馬鈴薯、番茄等主要?dú)⑾x(chóng)基因：

Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等第6頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天第7頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.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.第8頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒第9頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.抗逆轉(zhuǎn)基因植物惡劣的環(huán)境條件：鹽堿，干旱，低溫，澇災(zāi)等。第10頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)不會(huì)引起過(guò)敏的轉(zhuǎn)基因大豆第11頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)基因藍(lán)玫瑰

提高花卉的觀賞價(jià)值第12頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.用于提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度原因：外源生長(zhǎng)激素基因的表達(dá)可以使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生長(zhǎng)更快轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)二、動(dòng)物基因工程前景廣闊第13頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天

將人的生長(zhǎng)激素基因或牛的生長(zhǎng)激素基因分別注射到小白鼠受精卵中，得到的“超級(jí)小鼠”。第14頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)優(yōu)點(diǎn)：避免食物過(guò)敏、腹瀉、惡心等不適轉(zhuǎn)基因牛的乳汁，降低乳糖含量第15頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物過(guò)程：1、將藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等調(diào)控組件重組在一起。2、用顯微注射法導(dǎo)入到受精卵。3、將受精卵送入母體內(nèi)。4、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)入泌乳期后，提取乳汁，其中就含有人類所需的藥用蛋白。目前已經(jīng)表達(dá)的產(chǎn)物：抗凝血酶、血清白蛋白、生長(zhǎng)激素、α-抗胰蛋白酶第16頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天乳汁中含有人生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因牛第17頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天思考：為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達(dá)場(chǎng)所呢？⑴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應(yīng)。⑵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(guò)充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性。⑶轉(zhuǎn)基因動(dòng)物又可無(wú)限繁殖。第18頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.用轉(zhuǎn)基因的動(dòng)物作器官移植的供體

目前，人類的器官移植是一個(gè)世界性的難題。由于豬的內(nèi)臟構(gòu)造，大小，血管分布與人極為相似，而且豬內(nèi)隱藏的病毒遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于人類?？茖W(xué)家將目光集中在小型豬身上，可是會(huì)發(fā)生免疫排斥。方法：將器官供體基因組導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原基因的表達(dá)，或者設(shè)法除去抗原決定基因，再結(jié)合克隆技術(shù)，獲得沒(méi)有免疫排斥的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。第19頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品如胰島素、干擾素從生物體的哪些結(jié)構(gòu)中直接提取？

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(lái)源的限制，量少而且價(jià)格十分昂貴?？衫檬裁捶椒▉?lái)解決上述問(wèn)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。三、基因工程藥品異軍突起第20頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天基因工程藥品——生長(zhǎng)激素

治療侏儒癥的唯一方法，是向人體注射生長(zhǎng)激素。而生長(zhǎng)激素的獲得很困難。以前，要獲得生長(zhǎng)激素，需解剖尸體，從大腦的底部摘取垂體，并從中提取生長(zhǎng)激素?，F(xiàn)可利用基因工程方法，將人的生長(zhǎng)激素基因?qū)氪竽c桿菌中，使其生產(chǎn)生長(zhǎng)激素。

人們從450L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長(zhǎng)激素，相當(dāng)于6萬(wàn)具尸體的全部產(chǎn)量。第21頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天胰島素從豬、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——胰島素第22頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天從人血中提取干擾素，300L血才提取1mg！通過(guò)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20—40mg干擾素人造血液及其生產(chǎn)基因工程藥品——干擾素第23頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天

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。

四、基因治療曙光初照第24頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天

1990年，美國(guó)醫(yī)學(xué)家安德森對(duì)一例患腺苷脫氨酶(ADA)缺