-人教版高中生物選修三：基因工程的應用課件

基因工程的應用植物基因工程動物基因工程基因工程藥物基因治療基因工程的應用基因工程的應用領域有：農(nóng)牧業(yè)、工業(yè)、環(huán)境、能源、醫(yī)學衛(wèi)生等應用生物：植物、動物、微生物一、植物基因工程碩果累累植物基因工程技術：1.提高農(nóng)作物的抗逆能力

2.改良農(nóng)作物的品質(zhì)

3.利用植物生產(chǎn)藥物抗蟲棉葉子正常棉葉子抗蟲基因有哪些？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2.抗病轉(zhuǎn)基因植物抗煙草花葉病毒轉(zhuǎn)基因甜椒抗病毒轉(zhuǎn)基因西葫蘆3.其他抗逆轉(zhuǎn)基因植物抗鹽堿、抗干旱（煙草）抗寒（煙草、番茄）抗除草劑（大豆、玉米）調(diào)節(jié)細胞滲透壓的基因抗除草劑基因抗凍蛋白基因（魚）轉(zhuǎn)基因抗除草劑玉米轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄4.利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)含大量維生素的轉(zhuǎn)基因玉米抗癌抗衰老的紫色西紅柿將富含某必需氨基酸編碼基因?qū)胫参?，或改變必需氨基酸合成途徑中某種關鍵酶的活性，以提高產(chǎn)量。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

如：高賴氨酸玉米轉(zhuǎn)基因耐儲存番茄轉(zhuǎn)基因花卉富含賴氨酸的蛋白質(zhì)編碼基因控制番茄果實成熟的基因與植物花青素代謝有關的基因轉(zhuǎn)入維生素A合成酶基因的大米轉(zhuǎn)基因矮牽牛轉(zhuǎn)基因藍玫瑰與植物花青素代謝有關的基因1.用于提高動物生長速度二、動物基因工程前景廣闊導入外源生長激素基因2、用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)舉例說明：將

導入奶牛基因組，轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大減低。腸乳糖酶基因3、用轉(zhuǎn)基因的動物生產(chǎn)藥物乳腺生物反應器或乳房生物反應器優(yōu)點：①產(chǎn)量高；②質(zhì)量好；③成本低；④提取容易。

（1）乳腺是一個外分泌器官，乳汁不進入體內(nèi)循環(huán)，不會影響轉(zhuǎn)基因動物本身的生理代謝反應。（2）從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，易提純，表達的蛋白質(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。選擇乳腺的原因：用基因工程技術實現(xiàn)動物乳腺生物反應器的操作過程獲取目的基因（例如血清白蛋白、抗凝血酶、生長激素、α-抗胰蛋白酶基因）構建基因表達載體（在血清白蛋白基因前加乳腺蛋白基因的啟動子）顯微注射法導入哺乳動物受精卵中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）膀胱生物發(fā)生器：科學家培養(yǎng)出一種轉(zhuǎn)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。（1）將人的生長激素基因?qū)胄∈笫荏w細胞，常用方法是___________。（2）進行基因轉(zhuǎn)移時，通常要將外源基因轉(zhuǎn)入_______中，原因是__________。（3）通常采用_______技術檢測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器時，應使外源基因在小鼠的_______細胞中特異表達。（5）膀胱生物發(fā)生器比乳腺生物反應器有什么優(yōu)點？顯微注射法受精卵具全能性，可使外源基因在相應的組織細胞中表達DNA雜交膀胱上皮細胞不論雌雄，可從動物一出生就收集產(chǎn)物，從尿中提取蛋白質(zhì)比在乳汁中提取簡便、高效.4.用轉(zhuǎn)基因的動物作器官移植的供體操作方法：供體選擇：最大障礙：免疫排斥反應向器官供體基因組導入某種調(diào)節(jié)因子，抑制或除去抗原決定基因，克服免疫反應。小型豬為什么人們希望從豬體內(nèi)尋找人器官移植的供體？豬內(nèi)臟的構造、大小、血管分布等與人極為相似豬體內(nèi)隱藏的、可導致人類疾病的病毒遠遠少于靈長類動物工程菌利用基因工程的方法，導入外源基因并得到高效率表達的菌類細胞株系。三、基因工程藥物利用工程菌生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因藥物：細胞因子（干擾素、白細胞介素等）、抗體、疫苗、激素（胰島素、生長激素等）等

胰島素從豬、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。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！使其價格降低了30%-50%!基因工程藥品——胰島素從人血中提取干擾素，300L血才提取1mg！通過基因工程的方式創(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干擾素基因工程藥品——干擾素基因工程藥品——生長激素

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，相當于6萬具尸體的全部產(chǎn)量。用工程酵母菌生產(chǎn)乙肝疫苗①用限制酶獲取乙肝病毒抗原蛋白基因;②將抗原蛋白基因插入質(zhì)粒，構建基因表達載體(啟動子)；③用Ca+處理酵母菌使之成為感受態(tài)細胞，將重組質(zhì)粒導入酵母菌；④檢測篩選出成功轉(zhuǎn)化的酵母菌，進行發(fā)酵培養(yǎng)。發(fā)酵工程發(fā)酵罐1、概念：

把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的，這是治療遺傳病的最有效的手段。2、基因治療的發(fā)展現(xiàn)狀：

處于初期的臨床試驗階段四、基因治療3、基因治療的類型體外基因治療：先從病人體內(nèi)獲得某種細胞，進行培養(yǎng)，然后在體外完成基因轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細胞擴增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)。體內(nèi)基因治療：直接向人體組織細胞中轉(zhuǎn)移的治病方法。復合型免疫缺陷癥遺傳性囊性纖維病復合型免疫缺陷癥的基因工程治療復合型免疫缺陷癥患者缺乏正常的人體免疫功能，只要稍被細菌或者病毒感染，就會發(fā)病死亡。這個病的機理是細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?；颊呱嬖跓o菌環(huán)境中復合型免疫缺陷癥缺失腺苷酸脫氨酶基因（A基因）,造成體內(nèi)缺乏腺苷酸脫氨酶?；蛑委煼椒ㄖ委煆秃闲兔庖呷毕莅Y的過程。①從患者體內(nèi)分離出淋巴細胞進行培養(yǎng)；②用限制酶從正常人體細胞中獲取A基因，并構建基因表達載體；③用顯微注射法將基因表達載體導入淋巴細胞；④檢測篩選出成功轉(zhuǎn)化的淋巴細胞，輸入患者體內(nèi)；⑤一段時間后，檢測患者體內(nèi)是否產(chǎn)生腺苷酸脫氨酶?；颊吡馨图毎佘账崦摪泵富驈秃闲兔庖呷毕莅Y（腺苷酸脫氨酶缺乏）病癥提取轉(zhuǎn)基因篩選擴增回輸方法時間1990年9月轉(zhuǎn)基因細胞體外基因治療操作復雜遺傳性囊性纖維化病癥轉(zhuǎn)基因直接轉(zhuǎn)入載體方法時間1994年患者肺組織經(jīng)過修飾的腺病毒正?；蝮w內(nèi)基因治療操作簡便用于基因治療的基因種類正?；蚍戳x基因自殺基因彌補病變基因帶來的生理缺陷產(chǎn)生的mRNA與病變基因的mRNA互補，阻斷非正常蛋白質(zhì)的合成一類蛋白酶基因，能殺死癌細胞（注意：并不需要去除或修復異常基因）基因工程與環(huán)境保護基因工程在環(huán)保方面有什么應用？⑴用于環(huán)境監(jiān)測。⑵用于被污染環(huán)境的凈化。通過基因工程方法怎樣進行環(huán)境監(jiān)測？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凈化被污染的環(huán)境？⑴用基因工程產(chǎn)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(zhuǎn)移到能分解另一種烴類的假單孢桿菌內(nèi)，創(chuàng)造出了能同時分解四種烴類的“超級細菌”。⑵用基因工程培養(yǎng)出“吞噬”汞和降解土壤中DDT的細菌，以及能夠凈化鎘污染的植物?；蛟\斷用放射性同位素、熒光分子等標記DNA分子作探針，利用DNA分子雜交的原理，鑒定被檢測的標本上的遺傳信息，以達到檢測疾病的目的。應用：檢測病原體；診斷遺傳病。在一微小的基片（硅片、玻片、塑料片等）表面集成了大量的分子識別探針，能夠在同一時間內(nèi)平行分析大量的基因，進行大信息量的篩選與檢測分析。基因芯片原理：應用已知核酸序列作為探針與互補的靶核苷酸序列雜交，通過隨后的信號檢測進行定性與定量分析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DNA信息。基因芯片診斷技術以其快速、高效、敏感、經(jīng)濟、平行化、自動化等特點，將成為一項現(xiàn)代化診斷新技術。一、植物基因工程碩果累累1.抗蟲轉(zhuǎn)基因植物目的基因（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等2.抗病轉(zhuǎn)基因植物目的基因（抗病基因）病毒外殼蛋白基因病毒的復制酶基因抗真菌轉(zhuǎn)基因植物幾丁質(zhì)酶基因抗毒素合成基因一、植物基因工程碩果累累3.抗逆轉(zhuǎn)基因植物目的基因（抗逆基因）抗除草劑基因抗鹽堿和干旱作物耐寒的番茄抗除草劑的大豆調(diào)節(jié)細胞滲透壓的基因魚的抗凍蛋白基因4.利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)目的基因富含賴氨酸的蛋白質(zhì)編碼基因控制番茄果實成熟的基因與植物花青素代謝有關的基因反饋練習1、轉(zhuǎn)基因技術在植物品種改良方面應用廣泛，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、延長果實的儲藏期

C、培育新作物品種D、提高植物的抗性A2、上海醫(yī)學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、能表達基因信息的動物B3、治療白化病、苯丙酮尿癥等人類遺傳病的根本途徑是（）

A、口服化學藥物

B、注射化學藥物

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缺陷基因帶來的影響D4、不是基因工程方法生產(chǎn)的藥物是()

A.干擾素B.白細胞介素

C.青霉素D.乙肝疫苗C5、水母發(fā)光蛋白由236個氨基酸構成，其中有三種氨基酸構成發(fā)光環(huán)，現(xiàn)已將這種蛋白質(zhì)的基因作為生物轉(zhuǎn)基因的標記。在轉(zhuǎn)基因技術中，這種蛋白質(zhì)的作用是()A.促使目的基因?qū)胨拗骷毎蠦.促使目的基因在宿主細胞中復制C.使目的基因容易被檢測出來D.使目的基因容易成功表達C6、應用基因工程技術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記的DNA分子C.合成β—球蛋白的DNAD.合成苯丙氨酸羥化酶的DNA片段B7、下列目的基因的獲取過程中不宜用“鳥槍法”獲取的是()A．干擾素基因B.抗蟲基因C．抗病毒基因D.固氮基因A8、中國青年科學家陳大炬成功地把人的抗病毒干擾素基因“嫁接”到煙草的DNA分子上，可使煙草獲得抗病毒能力，形成轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品，試分析回答：（1）人的基因之所以能接到植物體內(nèi)去，原因是________________________。（2）煙草具有抗病毒能力，這表明煙草體內(nèi)產(chǎn)生了______________，這個事實說明，人和植物共用一套____________，蛋白質(zhì)合成方式_______。人和植物的DNA結構相同抗病毒干擾素遺傳密碼相同轉(zhuǎn)基因生物與目的基因的關系轉(zhuǎn)基因生物目的基因目的基因來源抗蟲棉抗病毒煙草抗真菌小麥抗鹽堿和干旱作物耐寒番茄抗除草劑大豆高賴氨酸玉米延熟番茄降低乳糖的奶牛產(chǎn)胰島素的工程菌Bt毒蛋白基因幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因調(diào)節(jié)細胞滲透壓的基因抗凍蛋白基因抗除草劑基因富含賴氨酸的蛋白質(zhì)編碼基因控制番茄成熟的基因病毒外殼蛋白基因和病毒復制酶基因腸乳糖酶基因胰島素基因蘇云金芽孢桿菌魚人繼哺乳動物乳腺發(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展。最近，科學家培養(yǎng)出一種轉(zhuǎn)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：（1）將人的生長激素基因?qū)胄∈笫荏w細胞，常用方法是___________。（2）進行基因轉(zhuǎn)移時，通常要將外源基因轉(zhuǎn)入_______中，原因是_____________。（3）通常采用_

__技術檢測外源基因是否插入了小鼠的基因組（4）膀胱生物發(fā)生器比乳腺生物反應器有什么優(yōu)點？顯微注射法受精卵具全能性，可使外源基因在相應的組