北師大版選修二 第4章 第4節(jié) 基因診斷與基因治療 學(xué)案.doc

第4節(jié)基因診斷與基因治療課程目標(biāo)導(dǎo)航1.說出基因診斷的基本含義和基本原理。2.描述基因診斷在惡性腫瘤早期診斷中的突出作用。3.簡述基因芯片的基本含義及在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用。4.說出基因治療的基本含義、基本步驟、優(yōu)點及其前景。知識點1基因診斷知識梳理1.基因診斷技術(shù)的原理指用放射性同位素(如32p)、熒光分子等標(biāo)記的dna分子做探針，利用dna分子雜交原理，鑒定被檢測樣本上的遺傳信息，從而達到檢測疾病的目的。2.基因診斷的過程構(gòu)建基因探針獲得待測組織單鏈dna對待測單鏈dna分子進行pcr技術(shù)擴增，將擴增獲得的dna熱處理得到大量的dna單鏈將dna轉(zhuǎn)移到一種特制的尼龍膜上將探針與尼龍膜上的dna分子進行雜交，如果尼龍膜上含有突變基因，就會形成特定顏色的雜交斑。3.基因診斷的特點既客觀又靈敏。思考：用基因診斷技術(shù)可檢測哪些疾??？提示：通過直接探查基因進行診斷，不受細胞類型和發(fā)病年齡的限制，可用于部分遺傳病的診斷。例如，癌細胞的病變過程，主要是由于基因調(diào)節(jié)控制失靈，通過基因診斷，將發(fā)生紊亂的基因加以修復(fù)，有希望根治癌癥?；顚W(xué)活用應(yīng)用基因工程技術(shù)診斷疾病的過程中必須使用基因探針才能達到檢測疾病的目的，這里的基因探針是指()a.用于檢測疾病的醫(yī)療器械b.用放射性同位素或熒光分子等標(biāo)記的dna分子c.合成珠蛋白的dnad.合成苯丙羥化酶的dna片段解析本題考查對基因診斷概念的理解。依據(jù)基因診斷的定義可知b項正確。答案b歸納總結(jié)1.dna探針的制備方法根據(jù)翻譯產(chǎn)物蛋白質(zhì)的氨基酸順序查出相應(yīng)的核苷酸順序(約30個氨基酸對應(yīng)的90個左右的核苷酸順序)，再從中選出兩個片段，用化學(xué)方法合成這兩個片段并做同位素標(biāo)記，即成探針。也可用所需的mrna逆轉(zhuǎn)錄成dna，標(biāo)記后作為探針。2.基因診斷的過程獲得目的基因構(gòu)建基因探針從被測生物中取樣對單鏈dna分子進行pcr擴增將dna轉(zhuǎn)到特定的尼龍膜上將dna探針與樣品進行雜交觀察雜交斑。3.基因診斷的優(yōu)點傳統(tǒng)診斷方法是通過表現(xiàn)型來推測基因型，而基因診斷是從基因著手來推斷表現(xiàn)型，即通過直接探查基因進行診斷，不受細胞類型和發(fā)病年齡的限制，可用于部分遺傳病的診斷。例如，癌細胞的病變過程，主要是由于基因調(diào)節(jié)控制失靈，通過基因診斷，就可針對具體情況進行適當(dāng)?shù)闹委煛?.基因診斷的應(yīng)用 (1)對感染性疾病的診斷利用已知病原體的基因做dna探針，當(dāng)有病原體侵入人體后，就可以快速、準(zhǔn)確地確定病因。基因診斷可用于病毒性(如乙肝病毒)感染、細菌性(如結(jié)核桿菌)感染、寄生蟲侵染、真菌性感染等病原體的檢測。(2)癌癥的早期檢測通過研究，人們已闡明部分基因與癌癥之間的關(guān)系。目前臨床上可以用基因檢測方法診斷白血病、肺癌、神經(jīng)膠質(zhì)瘤等疾病。例如可以用從白血病患者細胞中分離出來的癌基因做成dna探針檢測白血病。 (3)對有遺傳風(fēng)險的胎兒作產(chǎn)前診斷通過基因診斷，不僅可以檢測胎兒性別，還可以檢測與染色體有關(guān)的遺傳病，對于高發(fā)性遺傳病(如地中海貧血癥、鐮刀型細胞貧血癥、凝血因子缺乏癥等)的基因診斷已在臨床上應(yīng)用，為優(yōu)生優(yōu)育作出了巨大貢獻。(4)在法醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用通過對人基因結(jié)構(gòu)的深入研究發(fā)現(xiàn)，有些具有個體特征的遺傳標(biāo)記可用于個體識別、親子鑒別、dna指紋分析等司法鑒定，還可以應(yīng)用于動植物檢疫與轉(zhuǎn)基因動物中陽性基因的檢測。知識點2神奇的基因芯片知識梳理1.基因芯片是將大量特定序列的dna片段(探針)有序地固定在尼龍膜、玻片或硅片上，從而能大量、快速、平行地對dna分子的堿基序列進行測定和定量分析?；蛐酒瑢嶋H上是一種高密度的dna陣列。2.基因芯片的應(yīng)用舉例(1)發(fā)現(xiàn)疾病的相關(guān)基因。(2)用于傳染病的檢測。(3)基因芯片技術(shù)與醫(yī)學(xué)行為的改變?；蛐酒粌H能做到快速、準(zhǔn)確地診斷疾病，還可指導(dǎo)醫(yī)生針對不同患者的基因活動特點，使用不同的治療方法，進行個體化的治療。基因芯片技術(shù)還有助于發(fā)現(xiàn)不同個體對疾病易感性的差異。思考：如果將來把每個人的基因做成基因芯片，你設(shè)想一下會有什么作用？提示：基因身份證、診斷疾病、偵察罪犯等?；顚W(xué)活用基因診斷所利用的原理是()a.基因突變 b.基因重組c.dna分子雜交 d.染色體變異解析基因診斷的原理是dna分子雜交即堿基互補配對。答案c知識點3初露曙光的基因治療知識梳理1.基因治療的概念就是把特定的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募毎校瑥亩_到治療疾病的目的。2.基因治療scid的過程(1)scid患病機理：患者體內(nèi)有兩個分別來自父母雙方的有缺陷的腺苷酸脫氨酶基因(ada)，造成體內(nèi)缺乏腺苷酸脫氨酶，導(dǎo)致免疫系統(tǒng)不能完成正常功能，只能在無菌條件下生活。(2)治療scid過程：將人的正常ada基因與某種病毒核酸重組從scid患者體內(nèi)分離t淋巴細胞該病毒感染t淋巴細胞，同時將ada基因?qū)雝淋巴細胞培養(yǎng)t淋巴細胞將攜帶正常ada基因的t淋巴細胞再注入患者體內(nèi)獲得免疫力。3.基因治療惡性腫瘤(1)殺死腫瘤細胞：將抑制癌細胞增生的基因轉(zhuǎn)入到癌細胞內(nèi)，不僅可阻斷癌細胞繁殖，還可誘導(dǎo)它自殺死亡，或者將一段可抑制癌基因轉(zhuǎn)錄的dna序列導(dǎo)入癌細胞，使癌基因不能表達，導(dǎo)致癌細胞不能增殖。(2)提高人體免疫力：將提高人體免疫力的基因?qū)朊庖呦到y(tǒng)，提高人體防御功能，進而殺死癌細胞。4.基因治療的一般步驟選擇治療基因?qū)⒅委熁蚺c運輸載體結(jié)合，將治療基因轉(zhuǎn)入患者體內(nèi)治療基因在細胞內(nèi)正常表達。思考 ：要想根治遺傳性疾病，最好的治療措施是什么？提示：遺傳病是由遺傳物質(zhì)發(fā)生變異而引起的，所以治療的最佳措施是基因治療?；顚W(xué)活用在人類的遺傳病中，有一種重癥聯(lián)合免疫缺陷病(簡稱scid)，這種患者缺乏正常的人體免疫功能，只要稍被細菌或病毒感染，就會發(fā)病死亡。經(jīng)研究證實，scid病人細胞的一個常染色體上編碼腺苷酸脫氨酶(簡稱ada)的基因發(fā)生了突變。目前，人們已經(jīng)找到了治療該疾病的方案。如圖：(1)(多選)載體必須具備的條件是()a.能在宿主細胞中復(fù)制并保存b.具有多個限制性核酸內(nèi)切酶切割位點，以便與外源基因連接c.具有標(biāo)記基因，便于進行篩選d.是環(huán)狀形態(tài)的dna分子(2)在圖示過程中，所用到的基因操作工具分別是_。(3)研究人員將ada注入淋巴細胞，而不是其他細胞，其原因是_。(4)圖中的治療方法是_(“體內(nèi)”或“體外”)基因治療法，這是基因工程生物技術(shù)的應(yīng)用。請列舉除了在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，該生物技術(shù)在其他領(lǐng)域的一些成就。_(舉兩例)。解析(1)載體是把目的基因?qū)胧荏w細胞并使其復(fù)制、表達的工具，因此基因工程載體需具備以下條件：能在宿主細胞中復(fù)制并保存以便于目的基因的復(fù)制與保存，具有多個限制性核酸內(nèi)切酶切割位點，以便與目的基因連接，具有標(biāo)記基因，便于進行篩選。(2)構(gòu)建基因表達載體時，需用同種限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因和載體，再用dna連接酶連接，通過基因表達載體將目的基因?qū)胧荏w細胞。(3)腺苷酸脫氨酶基因在淋巴細胞內(nèi)可進行基因表達，因此應(yīng)將腺苷酸脫氨酶基因?qū)肴梭w淋巴細胞才能產(chǎn)生腺苷酸脫氨酶。(4)由題意知，腺苷酸脫氨酶基因在體外完成了轉(zhuǎn)移，篩選出含有腺苷酸脫氨酶基因的受體細胞后導(dǎo)入患者體內(nèi)，該過程屬于體外基因治療。轉(zhuǎn)基因技術(shù)還可應(yīng)用在轉(zhuǎn)基因動物、轉(zhuǎn)基因植物、轉(zhuǎn)基因微生物等方面。答案(1)abc(2)限制性核酸內(nèi)切酶、dna連接酶、載體(3)腺苷酸脫氨酶是人體免疫系統(tǒng)發(fā)揮正常功能所必需的，而淋巴細胞才能產(chǎn)生抗體等免疫物質(zhì)(4)體外如抗蟲轉(zhuǎn)基因植物、抗逆轉(zhuǎn)基因植物等歸納總結(jié)基因治療的機理(1)基因置換：正常基因取代致病基因。(2)基因修正：糾正致病基因的突變堿基序列。(3)基因修飾：目的基因表達產(chǎn)物補償致病基因的功能。(4)基因抑制.外源基因干擾、抑制有害基因的表達。(5)基因封閉：封閉特定基因的表達?；蛑脫Q是用目的基因?qū)⒉∽兓驈氐字脫Q，使致病基因獲得永久性更正，且原位替換是最理想的治療方法，但限于技術(shù)手段，操作難，不易推廣；基因修正是糾正病變的堿基序列，而保留正常序列，同樣面臨技術(shù)手段的問題，不易普及；基因修飾則是通過將正?；?qū)氩∽兗毎蚱渌毎麃肀磉_性狀，以補償致病基因功能，現(xiàn)已成為較成熟的手段；基因抑制是導(dǎo)入干擾、抑制有害基因表達的外源基因，是癌癥治療的良好選擇；基因封閉是利用反義技術(shù)封閉某些基因，通過封閉基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯而使致病基因不能表達，但也未能從根本上修正基因。隨堂練習(xí)鞏固1.下列疾病可進行基因診斷的是()sars疑似患者壞血病艾滋病腫瘤血友病苯丙酮尿癥甲狀腺腫大組織水腫a. b.c. d.解析壞血病是由缺乏維生素c所引起的疾病，不是血細胞基因結(jié)構(gòu)改變引起的，所以不能通過基因檢測診斷。甲狀腺腫大、組織水腫分別是由缺碘、血漿滲透壓降低造成的，不是基因結(jié)構(gòu)改變引起的，不能通過基因檢測診斷。其余都可以通過dna探針進行檢測。答案b2.(2015山東臨沂聯(lián)考)下列關(guān)于基因治療的說法，正確的是()a.基因治療主要是對有缺陷的細胞進行修復(fù)b.基因治療是指利用遺傳工程的原理和方法，通過引入目的基因來矯正人體內(nèi)出現(xiàn)的異?；?，以達到治療疾病的目的c.只要引入外源健康基因，就能治愈疾病d.基因治療已解決了絕大多數(shù)的遺傳病，今后的發(fā)展會相當(dāng)慢解析基因治療從狹義角度講，可以理解為具有正常功能的基因置換或增補患者體內(nèi)的缺陷基因，使其在“體內(nèi)”表達，最終達到治療疾病的目的