1、6.2基因工程的應用,基因工程在哪些領域取得了豐碩成果？,基因工程操作程序包括哪幾個步驟？,一、植物基因工程碩果累累,植物基因工程技術應用：主要用于提高農作物的抗逆能力，（如抗除草劑、抗蟲、抗病、抗干旱和抗鹽堿等）以及改良農作物的品質和利用植物生產藥物等方面。,抗青枯病基因的甜椒,1、抗蟲轉基因植物與抗病轉基因植物,殺蟲活性的基因,抗病基因,蛋白酶,淀粉酶,幾丁質酶,外殼蛋白,化學農藥,2、其他抗逆轉基因植物,(1)抗逆基因：調節(jié)細胞的基因，提高農作物抗鹽堿和抗干旱能力；魚的基因使作物耐寒；抗除草劑基因使作物除草。(2)成果：抗鹽抗旱煙草、耐寒番茄、抗除草劑玉米等。,滲透壓,抗凍蛋白,轉魚抗凍

2、蛋白基因的番茄,3、利用轉基因改良植物品質,富含賴氨酸的轉基因玉米,(1)優(yōu)良基因：必需氨基酸含量多的蛋白質編碼基因、控制番茄果實成熟的基因和與植物花青素代謝有關的基因。(2)成果：富含的轉基因玉米、轉基因延熟番茄和轉基因矮牽牛。,賴氨酸,思維激活1基因工程育種的主要優(yōu)點有哪些？提示基因工程育種最大的優(yōu)勢是目的性強，克服了遠源雜交不親和的障礙。,A圖中在基因工程中依次叫做基因表達載體、目的基因B的操作中使用的酶有限制酶、DNA聚合酶和DNA連接酶C由培育至過程中，依次經歷了脫分化、再分化過程D在幼苗中檢測到抗枯萎病基因標志著成功培育新品種,【鞏固1】金茶花是中國特有的觀賞品種，但易得枯萎病?？?/p>

3、學家在某種植物中找到了抗枯萎病基因，通過下圖所示的方法培育出了抗枯萎病的新品種。下列相關敘述中，正確的是()。,圖中依次叫什么?,過程的操作使用的酶有那些,由培育至的過程通常叫什么技術?包括那幾個階段,幼苗應具有什么?標志著成功培育出新品種,幼苗應具有抗枯萎的性狀標志著成功培育出新品種,圖中依次叫運載體、目的基因。,限制酶和DNA連接酶,組織培養(yǎng)技術，包括脫分化、再分化兩個階段,C,二、動物基因工程的應用,生長激素,乳糖,如將腸乳糖酶基因導入奶牛體內，轉基因牛分泌的乳汁中，乳糖含量低，其他成分不變。,蛋白,啟動子,特別提醒(1)動物基因工程的應用主要體現(xiàn)在提高動物生長速度、改善畜產品品質、用轉

4、基因動物生產藥物等方面，不是為了產生體型巨大的個體。(2)比乳腺生物反應器更具有優(yōu)勢的是(相同原理的)膀胱生物反應器，如收集蛋白容易，不會對動物造成傷害；不分性別、不分生殖期等。,4、用轉基因動物作器官移植的供體供體動物：存在的難題：解決方法：,豬,免疫排斥,將供體基因組導入某種基因調節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達，或設法除去抗原決定基因，再結合克隆技術，培育出沒有免疫排斥反應的轉基因克隆豬器官。,思維激活2器官移植是一個世界性難題，現(xiàn)在科學家發(fā)現(xiàn)可以用豬的器官代替人的器官進行移植，其原因是什么？提示豬的內臟構造、大小、血管分布與人類的極為相似，而且豬體內隱藏的、可導致人類疾病的病毒遠少于靈

5、長目動物。,【鞏固2】上海醫(yī)學遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白的轉基因牛，他們還研究出一種可大大提高基因表達水平的新方法，使轉基因動物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍。“轉基因動物”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能產生白蛋白的動物D能表達基因信息的動物,解析轉基因生物是指利用基因工程技術導入外源基因培育出的能夠將新性狀穩(wěn)定地遺傳給后代的基因工程生物。題中的轉基因牛中攜帶有外源的白蛋白基因。,B,1、基因工程藥物來源：。2、成果：細胞因子、激素等。3、作用：預防和治療人類腫瘤、心血管疾病、各種傳染病、類風濕等疾病。,三、基因工程藥物異軍突起,轉基因工程菌,抗體,疫苗,

6、遺傳病,糖尿病,工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表達的菌類細胞株系。,我國利用工程菌生產的藥品：白細胞介素-2，干擾素、乙肝疫苗等,什么叫基因工程菌？,思考討論：利用微生物生產藥物的優(yōu)越性何在?,1）利用活細胞作為表達系統(tǒng)，表達效率高，無需大型裝置和大面積廠房就可以生產出大量藥品。,（2）可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來源的不足。（如生長素是治療侏儒癥患者的藥物，治療一名侏儒癥患者每年需要從80具尸體的腦下垂體中提取生長素。利用基因工程菌發(fā)酵生產就不需要從動物或人體上獲取原料。,（3）降低生產成本，減少生產人員和管理人員。,（1）概念：把導入病人體內，使該基因的表達產物發(fā)揮功能，從而達到

7、治療疾病的目的。,正?；?淋巴細胞,四基因治療曙光初照,1、基因治療,(2)成果：將腺苷酸脫氨酶基因轉入患者或造血干細胞中，治療復合型免疫缺陷癥。,體外基因治療：先從病人體內獲得，如T淋巴細胞，進行培養(yǎng)。然后，在完成基因轉移，再篩選成功轉移的細胞，最后重新。,某種細胞,體外,擴增培養(yǎng),輸入患者體內,轉移基因,體內基因治療：直接向人體組織細胞中的治療方法。,(3)方法,(1)概念也稱DNA診斷或基因探針技術，即在DNA水平上分析檢測某一基因，從而對特定的疾病進行診斷。(2)過程用放射性同位素(如32P)或熒光分子標記的DNA分子做探針，利用DNA分子雜交的原理，鑒定被檢測標本上的遺傳信息，達到

8、檢測疾病的目的。(3)特點準確性高、不受細胞類型和發(fā)病年齡的限制，可用于一切遺傳病的診斷。,2.基因診斷,技巧點撥(1)界定基因診斷與基因治療,(2)基因治療的實質在基因治療的過程中，正?；颉⒉∽兓蚨伎梢员磉_，由于正?；虻谋磉_掩蓋了病變基因的表達，使病人表現(xiàn)正常，最終達到治療疾病的目的。,制作相應探針，利用DNA分子雜交原理，快速、準確地檢測疾病,導入有基因缺陷的細胞中，替換相應基因的功能，治療遺傳病,【鞏固3】下圖是利用基因工程方法生產人白細胞干擾素的過程圖，據(jù)圖回答下面的問題。,(1)過程需要_的參與。(2)物質是從大腸桿菌分離出的_。其化學本質是_，它必須能在宿主細胞中_。(3)過

9、程表明目的基因_。,限制性內切酶,質粒,DNA,復制并穩(wěn)定地保存,在大腸桿菌內表達,【例1】科學家通過基因工程，成功培育出能抗棉鈴蟲的棉花植株抗蟲棉。其過程大致如圖所示。,植物基因工程的應用,(1)細菌的基因之所以能在棉花細胞內表達，產生抗性，其原因是_。(2)上述過程中，將目的基因導入棉花細胞內使用的方法是_，這種導入方法較經濟、有效。目的基因能否在棉株體內穩(wěn)定維持和表達其遺傳特性的關鍵是目的基因是否插入到受體細胞染色體DNA上，這需要通過檢測才能知道，檢測采用的最好方法是_。,它們共用一套遺傳密碼,農桿菌轉化法,DNA分子雜交技術,將目的基因導入植物細胞最常用的方法是農桿菌轉化法；,細菌的

10、基因能在棉花細胞內表達的原因是不同的生物共用一套遺傳密碼；,檢測目的基因是否導入受體細胞的方法是DNA分子雜交法,(3)上述基因工程中的核心步驟是_，其目的是使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且可以_給下一代，同時，使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。(4)利用基因工程技術培育抗蟲棉，與誘變育種和雜交育種方法相比，具有_和_等突出的優(yōu)點，但是目前基因工程仍不能取代雜交育種和誘變育種。與基因工程技術相比，雜交育種和誘變育種方法主要具有的優(yōu)點。,基因表達載體的構建,遺傳,目的性強,操作簡便易行,克服遠緣雜交不親和性(或能有效地打破物種的生殖隔離界限),【例2】繼哺乳動物乳腺生物反應器研究成功后，膀胱生物

11、反應器的研究也取得了一定進展。最近，科學家培育出一種轉基因小鼠，其膀胱上皮細胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。請回答以下問題。(1)進行基因轉移時，通常要將外源基因轉入_中，原因是_。(2)轉基因小鼠的膀胱上皮細胞合成的人的生長激素的成分是_，此過程包括_和_。(3)在研制膀胱生物反應器時，應使外源基因在小鼠的_細胞中特異表達。,動物基因工程的應用,作為動物基因工程受體細胞的通常是受精卵，因為受精卵體積大，便于操作，經培養(yǎng)后可直接表達性狀。,受精卵,受精卵體積大，便于操作，經培養(yǎng)后可直接表達性狀,蛋白質,轉錄,翻譯,膀胱上皮,的生長激素的成分是蛋白質，蛋白質的合成過程包括轉錄和翻譯,膀胱生

12、物反應器中得以表達目的基因的是小鼠的膀胱上皮細胞。,【例3】科學家們對一位缺乏腺苷酸脫氨酶基因而患先天性體液免疫缺陷癥的美國女孩進行基因治療，其方法是首先將患者的白細胞取出做體外培養(yǎng)，然后用逆轉錄病毒將正常腺苷酸脫氨酶基因轉入人工培養(yǎng)的白細胞中,再將這些轉基因白細胞回輸?shù)交颊唧w內，經過多次治療,患者的免疫功能趨于正常。,基因工程在醫(yī)學領域的應用,(1)基因治療是把健康的_導入有_的細胞中，以達到治療疾病的目的,正?；?基因缺陷,基因治療就是把健康的正?；驅胗谢蛉毕莸募毎?，達到治療疾病的目的,(2)在基因治療過程中，逆轉錄病毒的作用相當于基因工程中基因操作工具中的_。此基因工程中的目的

13、基因是_，目的基因的受體細胞是_。(3)將轉基因白細胞多次回輸?shù)交颊唧w內后，免疫能力趨于正常是由于白細胞中能合成_。(4)人的腺苷酸脫氨酶基因與胰島素基因相比，其主要差別是_。,目的基因在受體細胞中經過轉錄和翻譯，表達產生腺苷酸脫氨酶,載體(或基因的運載工具,腺苷酸脫氨酶基因,白細胞,腺苷酸脫氨酶,脫氧核苷酸的排序不同,逆轉錄病毒的作用是作為載體，將目的基因(腺苷酸脫氨酶基因)導入白細胞中,1基因治療(1)概念向目標細胞中引入正常功能的基因，以糾正和補償基因的缺陷，達到治療遺傳病的目的。(2)過程,質疑解惑,(3)途徑,植物基因工程應用比較,特別提醒(1)抗蟲轉基因植物雖能抗蟲但不抗病毒、細菌

14、、真菌等；(2)培育抗蟲作物的優(yōu)點：減少環(huán)境污染、降低生產成本；(3)不同的抗蟲基因作用機理不同；(4)Bt毒蛋白基因來自蘇云金芽孢桿菌。,動物基因工程的應用比較,特別提醒(1)動物基因工程的應用主要體現(xiàn)在提高動物生長速度、改善畜產品品質、用轉基因動物生產藥物等方面，不是為了產生體型巨大的個體。(2)比乳腺生物反應器更具有優(yōu)勢的是(相同原理的)膀胱生物反應器，如收集蛋白容易，不會對動物造成傷害；不分性別、不分生殖期等。,從正常人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出標準圖譜。從病人的基因組中分離出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DN

15、A信息?；蛐酒\斷技術以其快速、高效、敏感、經濟、平行化、自動化等特點，將成為一項現(xiàn)代化診斷新技術。,拓展視野,神奇的基因芯片,基因芯片,將數(shù)百萬計的特定序列的DNA片段有規(guī)律地排列于固定于2cm2的硅片、玻片上，構成DNA探針陣列稱基因芯片,七、基因工程與環(huán)境保護,1）用于環(huán)境監(jiān)測。2）用于被污染環(huán)境的凈化。,基因工程在環(huán)保方面有什么應用？,例如：用DNA探針可以檢測飲用水中病毒的含量。此方法的特點是快速、靈敏，1噸水中有10個病毒也能檢測出來。,通過基因工程方法怎樣進行環(huán)境監(jiān)測？,1）用基因工程產物“超級細菌”分解石油，可以大大提高細菌分解石油的效率。具體方法：將能分解三種烴類的假單孢桿菌的基因都轉移到能分解另一種烴類的假單孢桿菌