1、1.3基因工程的應(yīng)用,潮陽(yáng)實(shí)驗(yàn)學(xué)校 任培勇,基因工程的應(yīng)用, 1. 目的基因的獲取, 2. 基因表達(dá)載體的構(gòu)建, 3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,基因工程的操作步驟：, 4.目的基因的檢測(cè)與鑒定,基因工程的應(yīng)用,1.植物基因工程 2.動(dòng)物基因工程 3.基因工程藥物的生產(chǎn) 4.基因治療法,基因工程的應(yīng)用,受體細(xì)胞,分類(lèi)依據(jù)：,一.植物基因工程,植物基因工程的應(yīng)用領(lǐng)域: (1)提高農(nóng)作物的_。 (2)改良_。 (3)利用植物_等。,抗逆能力,農(nóng)作物的品質(zhì),生產(chǎn)藥物,1.抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物,（1）對(duì)農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)的防治，大多數(shù)是依靠 。 該法的弊端有 ， ； 。 （2）抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物培育方法： 。 （3）目的基因

2、： 。 （4）抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物培育成功的意義： ； ； ； 。,化學(xué)農(nóng)藥,污染環(huán)境,增加生產(chǎn)成本,損害人體健康,從某些生物中分離出具有殺蟲(chóng)活性的基因，將其導(dǎo)入作物中，使其具有抗蟲(chóng)性,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,減少化學(xué)農(nóng)藥的使用,減少環(huán)境污染,降低對(duì)人體健康的危害,降低生產(chǎn)成本,圖1：蘇云金芽孢桿菌,【Bt毒蛋白基因的作用原理】P18,Bt毒蛋白會(huì)進(jìn)入害蟲(chóng)的腸道，在消化酶的作用下，水解成分子質(zhì)量較小的有毒多肽，結(jié)合在腸上皮細(xì)胞的特異性受體上，導(dǎo)致細(xì)胞膜穿孔，細(xì)胞腫脹裂解。,為什么Bt毒蛋白對(duì)哺乳動(dòng)物無(wú)毒害作用？,特異性受體,成果：,抗煙草花葉病毒的轉(zhuǎn)基因

3、煙草 抗病毒的轉(zhuǎn)基因小麥、甜椒、番茄等。,2.抗病轉(zhuǎn)基因植物,目的 基因,病毒外殼蛋白基因（CP基因） 病毒的復(fù)制酶基因,抗病毒基因：,幾丁質(zhì)酶基因 抗毒素合成基因,抗真菌基因：,(1)病原微生物：指引起生物生病的微生物；如：病毒、真菌和細(xì)菌等 (2)目的基因：,3.抗逆轉(zhuǎn)基因植物,（1）造成低產(chǎn)、減產(chǎn)的常見(jiàn)因素有： 。 （2）鹽堿和干旱對(duì)農(nóng)作物的危害與 有關(guān) （3）抗逆目的基因 抗鹽堿和干旱作物： 。 耐寒的番茄： 。 抗除草劑的大豆： 。,鹽堿、干旱、低溫、澇害等,細(xì)胞內(nèi)的滲透壓調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因,魚(yú)的抗凍蛋白基因,抗除草劑基因,（1）應(yīng)用1：使食品的營(yíng)養(yǎng)成分均衡 （2）通過(guò)轉(zhuǎn)基因

4、提高植物中氨基酸的含量：具體做法有： 。 或 。 （3）應(yīng)用2：使果品延熟，便于儲(chǔ)存；具體做法是： 。 （4）應(yīng)用3：豐富花品顏色，提高觀(guān)賞價(jià)值；具體做法是： 。,改變這種氨基酸合成途徑中某種關(guān)鍵酶的活性，以提高氨基酸的含量。,4.利用轉(zhuǎn)基因改良農(nóng)作物品質(zhì),將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因，導(dǎo)入植物,將控制番茄成熟的基因?qū)敕?，獲得轉(zhuǎn)基因延熟番茄,將與植物花青素代謝有關(guān)的基因?qū)牖ɑ苤参锇珷颗Ｖ?，轉(zhuǎn)基因矮牽牛呈現(xiàn)出自然界沒(méi)有的顏色,二.動(dòng)物基因工程,1.用于提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度 2.用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì) 3.用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物 （乳腺生物反應(yīng)器） 4.用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物做器官移植的供體,動(dòng)物基因工

5、程,1.用于提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度,目的基因： .,外源生長(zhǎng)激素基因,2.用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì),【實(shí)例】將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，使轉(zhuǎn)基因奶牛中乳糖含量大大降低。,目的基因： .,腸乳糖酶基因,3.用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物,（1）乳房（乳腺）生物反應(yīng)器： 。 （2）具體做法： 將 基因與 等調(diào)控組件重組在一起，通過(guò) 方法，導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的 中，將其送入母體，使其發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物 （3）優(yōu)點(diǎn)： 。,轉(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)入泌乳期后，可以通過(guò)分泌的乳汁來(lái)生產(chǎn)所需藥品,藥用蛋白,乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子,顯微注射,受精卵,產(chǎn)量高質(zhì)量好成本低易提取,【易錯(cuò)點(diǎn)撥】 1.利用乳腺生物反應(yīng)器的動(dòng)物性別是 。 2.利用乳腺生物反應(yīng)

6、器生產(chǎn)藥物時(shí)受體細(xì)胞是 ， 原因是 。 3.目的基因可在乳腺細(xì)胞中表達(dá)，其他組織細(xì)胞中含有該目的基因嗎？ 。理由是： 。 4.要使目的基因在乳腺組織中特異性表達(dá)，在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)要在目的基因序列前加上乳腺組織中特異表達(dá)的啟動(dòng)子： 。 5若是膀胱生物反應(yīng)器，為何更容易得到目的基因的產(chǎn)物的原因是 。,雌性,含有,因?yàn)樗鼈兌际怯赏粋€(gè)受精卵分裂、分化而來(lái)的,乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子,受精卵,受精卵具有全能性，可使外源基因在相應(yīng)的組織細(xì)胞中表達(dá),不受性別和發(fā)育時(shí)期的限制,4.用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物做器官移植的供體,（1）供體動(dòng)物： 。 （2）存在難題：存在 反應(yīng)。 （3）解決辦法：將供體基因組導(dǎo)入某種基因調(diào)節(jié)因

7、子，以抑制 的表達(dá)，或設(shè)法除去 ，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出沒(méi)有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。,豬,免疫排斥,抗原決定基因,抗原決定基因,三.基因工程藥物,1.在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品如胰島素、干擾素等直接從生物體的哪些結(jié)構(gòu)中提?。?。 2.傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的缺點(diǎn): 。 3.解決辦法：利用基因工程方法制造轉(zhuǎn)基因的 ，可高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品。 4.工程菌：用 方法，使外源基因得到 表達(dá)的菌類(lèi)細(xì)胞株系。,從生物的組織、細(xì)胞或血液中提取,產(chǎn)量低，價(jià)格昂貴,【資料】：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45g胰島素。

8、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(mǎn)足社會(huì)需要。,工程菌,基因工程,高效,5.基因工程藥品及其作用,【易錯(cuò)點(diǎn)撥】,1.疫苗在免疫學(xué)上屬于 ；如：利用基因工程技術(shù)產(chǎn)生乙肝疫苗實(shí)際上是將乙肝病毒的 基因?qū)胧荏w細(xì)胞中并表達(dá) 2.干擾素的化學(xué)本質(zhì)是 ，其為抗 藥物；抗生素為抗 藥物。 3.如將含胰島素基因的表達(dá)載體成功導(dǎo)入到大腸桿菌中， 產(chǎn)生的胰島素沒(méi)有生物活性，原因是 。 4.胰島素基因表達(dá)時(shí)遺傳信息的傳遞途徑是：,抗原,表面抗原,蛋白質(zhì),病毒,細(xì)菌,大腸桿菌沒(méi)有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，無(wú)法對(duì)胰島素進(jìn)行加工,四.基因治療,【案例】：有一名4歲女童，由于腺苷酸脫氨酶（ADA）基因的缺失，造成體內(nèi)

9、缺乏腺苷酸脫氨酶（ADA）；而腺苷酸脫氨酶是人體免疫系統(tǒng)發(fā)揮正常功能作用所必需的，因此，女童不能抵抗病原微生物的威脅，只能生活在無(wú)菌的隔離帳里。,直接原因： . 根本原因： . 方法： 。,缺乏腺苷酸脫氨酶（ADA）,腺苷酸脫氨酶（ADA）基因缺失,將ADA基因轉(zhuǎn)入患者的淋巴細(xì)胞,1.基因治療概念：,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，從而達(dá)到治療疾病的目的，是治療遺傳病的最有效的手段。,載體 治療基因,受體細(xì)胞 （離體）,重組受體細(xì)胞,患者 體內(nèi),導(dǎo)入,形成,體外培養(yǎng)后導(dǎo)入,直接導(dǎo)入,體外基因治療,體內(nèi)基因治療,2.基因治療類(lèi)型： ； 。 判斷依據(jù)： 。 3.基因治療的發(fā)展現(xiàn)

10、狀：處于初期的 階段 4.用于基因治療的基因種類(lèi)： 。,體內(nèi)基因治療,體外基因治療,基因轉(zhuǎn)移過(guò)程是在體內(nèi)還是體外完成的，或者說(shuō)受體細(xì)胞是離體的還是非離體的,臨床試驗(yàn),正?；?、反義基因和自殺基因,【易錯(cuò)點(diǎn)撥】,1.基因治療 （能/不能）用于治療21三體綜合征患者 2.基因治療一般用于治療 （顯/隱）性病 3.基因治療時(shí)細(xì)胞中的缺陷基因 （有/沒(méi)有）被修復(fù) 4.基因治療只是把正常的外源基因?qū)牖颊咛囟ǖ慕M織細(xì)胞中，而不是所有細(xì)胞中,不能,隱,沒(méi)有,五.基因芯片,1.定義：又稱(chēng)DNA芯片，是根據(jù) 的原理，將大量DNA片段（基因探針）固定于支持物上，然后與帶有標(biāo)記的基因樣品進(jìn)行雜交，通過(guò)檢測(cè)雜交信號(hào)

11、的強(qiáng)度及分布來(lái)進(jìn)行分析。 2.用途： ； ； 。,DNA分子雜交,基因測(cè)序,尋找有用的目的基因,對(duì)基因的序列進(jìn)行比較分析,【典例】下列關(guān)于基因工程的敘述，錯(cuò)誤的是（ ） A.目的基因和受體細(xì)胞均可來(lái)自動(dòng)、植物或微生物 B.限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶是兩類(lèi)常用的工具酶 C.人胰島素原基因在大腸桿菌中表達(dá)的胰島素原無(wú)生物活性 D.載體上的抗性基因有利于篩選含目的基因的細(xì)胞核，促進(jìn)目的基因的表達(dá),D,【典例】基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的。在基因操作的基本步驟中，不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)的步驟是( ) A.人工合成目的基因 B.目的基因與運(yùn)載體結(jié)合 C.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 D.目的基因

12、的檢測(cè)和表達(dá),C,【典例】菊花的紫花和白花性狀是由一對(duì)等位基因控制的，紫色（R）對(duì)白色（r）顯性?，F(xiàn)已克隆到控制紫色的基因，如果你打算利用上述材料開(kāi)展研究，那么下表選項(xiàng)中，合理的是（ ）,AB,【典例】北極比目魚(yú)中有抗凍基因，其編號(hào)的抗凍蛋白具有11個(gè)氨基酸的重復(fù)序列，該序列重復(fù)次數(shù)越多，抗凍能力越強(qiáng)，下圖是獲取轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株的過(guò)程示意圖，有關(guān)敘述正確的是 （ ）,A.過(guò)程獲取的目的基因，可用于基因工程和比目魚(yú)基因組測(cè)序 B.多個(gè)抗凍基因編碼區(qū)依次相連成能表達(dá)的新基因，不能得到抗凍性增強(qiáng)的抗凍蛋白 C.過(guò)程構(gòu)成的重組質(zhì)粒缺乏標(biāo)記基因，需要轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌才能進(jìn)行篩選 D.應(yīng)用DNA探針技術(shù)，可以

13、檢測(cè)轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其完全表達(dá),B,【典例】抗病毒轉(zhuǎn)基因植物成功表達(dá)后,以下說(shuō)法正確的是( ) A.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以抵抗所有病毒 B.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物對(duì)病毒的抗性具有局限性或特異性 C.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以抗害蟲(chóng) D.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以穩(wěn)定遺傳,不會(huì)變異,B,【典例】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(zhǎng)激素并分泌到尿液中。請(qǐng)回答: （1）將人的生長(zhǎng)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 技術(shù)檢測(cè)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(yīng)器時(shí)，應(yīng)使外源基因在小鼠的_ 細(xì)胞中特異表達(dá)。 （5）膀胱生物發(fā)生器比乳腺生物反應(yīng)器有什么優(yōu)點(diǎn)？,顯微注射技術(shù),受精卵,具全能性，可使外