1.3基因工程的應(yīng)用全國(guó)比賽一等獎(jiǎng)公開課一等獎(jiǎng)?wù)n件省賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

基因工程的應(yīng)用專項(xiàng)１基因工程一、植物基因工程碩果累累轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)重要用于提高濃作物的抗逆能力,以及改良弄作物的品質(zhì)和運(yùn)用植物生產(chǎn)藥品等方面.植物基因工程技術(shù)重要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力，以及改良農(nóng)作物的品質(zhì)和運(yùn)用植物生產(chǎn)藥品等方面。1、抗蟲轉(zhuǎn)基因植物辦法：目的基因涉及：從某些生物中分離出含有殺蟲活性的基因，將其導(dǎo)入作物中，使其含有抗蟲性Bt毒蛋白基因、蛋白酶克制劑基因、淀粉酶克制劑基因、植物凝集素基因等抗蟲轉(zhuǎn)基因植物2、抗病轉(zhuǎn)基因植物尋根問(wèn)底——在抗病轉(zhuǎn)基因植物中，為什么使用病毒外殼蛋白基因(CP基因)能夠抗病毒侵染？與否存在局限性？一種假說(shuō)認(rèn)為：CP基因在植物細(xì)胞內(nèi)體現(xiàn)積累后，當(dāng)入侵的病毒裸露核酸進(jìn)入植物細(xì)胞后，會(huì)立刻被這些外殼蛋白重新包裹，從而制止病毒核酸分子的復(fù)制和翻譯。另一種假說(shuō)認(rèn)為：植物細(xì)胞內(nèi)積累的病毒外殼蛋白會(huì)克制病毒脫除外殼，使病毒核酸分子不能釋放出來(lái)。然而近來(lái)的研究表明，如果將病毒的外殼蛋白的AUG起始密碼缺失，使之不能被翻譯，或者將外殼蛋白基因變成反義RNA基因，整合到植物細(xì)胞染色體上，轉(zhuǎn)基因植物則有較好的抗性。因此，有人認(rèn)為抗性機(jī)理不是外殼蛋白在起作用，而是CP基因轉(zhuǎn)錄出RNA后，與入侵病毒RNA之間的互相作用起到了抗性作用。存在某些問(wèn)題：①轉(zhuǎn)基因植物對(duì)病毒的抗性有局限性，僅限于特定的病毒（被使用CP基因的病毒）或親密有關(guān)的病毒；②轉(zhuǎn)基因植物大多數(shù)只是發(fā)病延緩，普通為兩周，并非根治；③潛在著植物體現(xiàn)的外殼蛋白包被與另一種病毒形成新的雜合病毒的危險(xiǎn)。抗病轉(zhuǎn)基因植物3.其它抗逆轉(zhuǎn)基因植物4.運(yùn)用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)1）高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具優(yōu)良品質(zhì)的品種用基因工程的辦法能夠改善糧食作物的蛋白質(zhì)含量。如“向日葵豆”植株。2）抗逆性品種將細(xì)菌的抗蟲、抗病毒、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等抗性基因轉(zhuǎn)移到作物體內(nèi)，將從根本上變化作物的特性。如轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。二、動(dòng)物基因工程前景廣闊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)基因的動(dòng)物生產(chǎn)藥品轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的乳腺。就基因藥品而言，最抱負(fù)的體現(xiàn)場(chǎng)合是哪里？是指把人或哺乳動(dòng)物的某種基因?qū)氲讲溉閯?dòng)物(如鼠、兔、羊和豬)的受精卵里，目的基因若與受精卵染色體DNA整合，細(xì)胞分裂時(shí)，該基因隨染色體的倍增而倍增，使每個(gè)細(xì)胞中都帶有目的基因，使性狀得以體現(xiàn)，并穩(wěn)定地遺傳給后裔，從而獲得基因產(chǎn)品。這樣一種新的個(gè)體，稱為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。什么叫轉(zhuǎn)基因動(dòng)物？1）乳腺是一種外分泌器官，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映。2）從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，易提純，體現(xiàn)的蛋白質(zhì)已通過(guò)充足的修飾加工，含有穩(wěn)定的生物活性。3）從乳汁中源源不停獲得目的基因的產(chǎn)物的同時(shí)，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物又可無(wú)限繁殖。為什么乳腺能成為基因藥品最抱負(fù)的體現(xiàn)場(chǎng)合呢？用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥品思考討論：

1、用動(dòng)物乳腺作為反映器，生產(chǎn)高價(jià)值的蛋白質(zhì)比工廠生產(chǎn)的優(yōu)越之處有哪些？2、用基因工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)物乳腺生物反映器的操作過(guò)程是如何的？獲取目的基因（例如血清蛋白基因）構(gòu)建基因體現(xiàn)載體（在血清白蛋白基因前加特異體現(xiàn)的啟動(dòng)子）顯微注射導(dǎo)入哺乳動(dòng)物受精卵中形成胚胎將胚胎送入母體動(dòng)物發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物（只有在產(chǎn)下的雌性動(dòng)物個(gè)體中，轉(zhuǎn)入的基因才干體現(xiàn)）A、產(chǎn)量高；B、質(zhì)量好；C、成本低；D、易提取用口徑為1μm的DNA注射器，將大量的目的基因片段注入到受精卵的核內(nèi)，然后把通過(guò)注射的受精卵移植到另一只雌性動(dòng)物的子宮內(nèi)，使受精卵發(fā)育為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。什么叫顯微注射技術(shù)？用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體供體動(dòng)物：存在的難題：解決辦法：豬免疫排斥將供體基因組導(dǎo)入某種基因調(diào)節(jié)因子，以克制抗原決定基因的體現(xiàn)，或設(shè)法除去抗原決定基因，再結(jié)合克隆技術(shù)，哺育出沒(méi)有免疫排斥反映的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。4.用轉(zhuǎn)基因的動(dòng)物作器官移植的供體工程菌：用基因工程的辦法，使外源基因得到高效率體現(xiàn)的菌類細(xì)胞株系。

我國(guó)已生產(chǎn)的產(chǎn)品：白細(xì)胞介素-2、干擾素、乙肝疫苗等三、基因工程藥品異軍突起思考討論：運(yùn)用微生物生產(chǎn)藥品的優(yōu)越性何在?所謂運(yùn)用微生物生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥品，是指將人們需要的某種蛋白質(zhì)的編碼基因，構(gòu)建成體現(xiàn)載體后導(dǎo)入微生物，然后運(yùn)用微生物發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥品。優(yōu)越性：（1）運(yùn)用活細(xì)胞作為體現(xiàn)系統(tǒng)，體現(xiàn)效率高，無(wú)需大型裝置和大面積廠房就能夠生產(chǎn)出大量藥品。（2）能夠解決傳統(tǒng)制藥中原料來(lái)源的局限性。（如，生長(zhǎng)素是治療侏儒癥患者的藥品，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(zhǎng)素。運(yùn)用基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)就不需要從動(dòng)物或人體上獲取原料。）（3）減少生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)人員和管理人員。在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品如胰島素、干擾素直接生物體的哪些構(gòu)造中提取？藥品直接從生物的組織、細(xì)胞或血液中提取。傳統(tǒng)生產(chǎn)辦法的缺點(diǎn)由于受原料來(lái)源的限制，價(jià)格十分昂貴?？蛇\(yùn)用什么辦法來(lái)解決上述問(wèn)題？運(yùn)用基因工程辦法制造“工程菌”，可高效率地生產(chǎn)出多個(gè)高質(zhì)量、低成本的藥品。胰島素是治療糖尿病的特效藥。普通臨床上使用的胰島素重要從豬、牛等家畜的胰腺中提取，每100kg胰腺只能提取4~5g胰島素。用該辦法生產(chǎn)的胰島素產(chǎn)量低，價(jià)格昂貴，遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)需要。1979年，科學(xué)家將動(dòng)物體內(nèi)的胰島素基因與大腸桿菌DNA分子重組，并在大腸桿菌內(nèi)實(shí)現(xiàn)了體現(xiàn)。1982年，美國(guó)一家基因公司用基因工程辦法生產(chǎn)的胰島素投入市場(chǎng)，售價(jià)減少了30%~50%?；蚬こ趟幤贰葝u素干擾素是病毒侵入細(xì)胞后產(chǎn)生的一種糖蛋白。干擾素幾乎能抵抗全部病毒引發(fā)的感染，是一種抗病毒的特效藥。另外干擾素對(duì)治療某些癌癥和白血病也有一定療效。傳統(tǒng)的干擾素生產(chǎn)辦法是從人血液中的白細(xì)胞內(nèi)提取，每300L血液只能提取出1mg干擾素。1980~1982年，科學(xué)家用基因工程辦法在大腸桿菌及酵母菌細(xì)胞內(nèi)獲得了干擾素，是傳統(tǒng)的生產(chǎn)量的12萬(wàn)倍。1987年上述干擾素大量投放市場(chǎng)?；蚬こ趟幤贰蓴_素治療侏儒癥的唯一辦法，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)可運(yùn)用基因工程辦法，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，相稱于6萬(wàn)具尸體的全部產(chǎn)量。基因工程藥品——生長(zhǎng)激素基因診療：也稱為DNA診療或基因探針技術(shù)，即在DNA水平分析檢測(cè)某一基因，從而對(duì)特定的疾病進(jìn)行診療。探針制備：放射性同位素(如32P)、熒光分子等標(biāo)記的DNA分子；原理：運(yùn)用DNA分子雜交原理；三、基因治療曙光初照基因探針：基因探針就是一段與目的基因或DNA互補(bǔ)的特異核苷酸序列。它涉及整個(gè)基因，或基因的一部分；能夠是DNA本身，也能夠是由之轉(zhuǎn)錄而來(lái)的RNA。DNA分子雜交原理：DNA分子雜交是基因診療最基本的辦法之一。其基本原理是：互補(bǔ)的DNA單鏈能夠在一定條件下結(jié)合成雙鏈，即能夠進(jìn)行雜交。這種結(jié)合是特異的，即嚴(yán)格按照堿基互補(bǔ)配對(duì)進(jìn)行。因此，當(dāng)用一段已知基因的核苷酸序列作為探針，與被測(cè)基因進(jìn)行接觸，若兩者的堿基完全配對(duì)成雙鏈，則表明被測(cè)基因中含有已知的基因序列?；蛟\療技術(shù)在什么方面發(fā)展快速？在診療遺傳性疾病方面發(fā)展快速?，F(xiàn)在已經(jīng)能夠?qū)资N遺傳病進(jìn)行產(chǎn)前診療。1）β—珠蛋白的DNA探針→鐮刀狀細(xì)胞貧血癥2）苯丙氨酸羧化酶基因探針→苯丙酮尿癥3）白血病患者細(xì)胞中分離出的癌基因制備的DNA探針→白血病舉例基因治療：是指是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉秉c(diǎn)的細(xì)胞中，達(dá)成治療疾病的目的?；及肴樘茄Y的患者，由于細(xì)胞內(nèi)半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因缺點(diǎn)而缺少半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶，使過(guò)多的半乳糖在體內(nèi)積聚，引發(fā)肝、腦等功效受損。1971年，美國(guó)科學(xué)家在體外做了實(shí)驗(yàn)，用帶有半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因的噬菌體侵染患者的離體組織細(xì)胞，成果發(fā)現(xiàn)這些組織細(xì)胞能夠運(yùn)用半乳糖了。這表明，用基因替代的辦法治療這種遺傳病是可能的。1、體外基因治療：2、體內(nèi)基因治療：從病人體內(nèi)獲得某種細(xì)胞，進(jìn)行培養(yǎng)，然后，在體外完畢基因轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)。直接向人體組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因的治病辦法。用于基因治療的基因種類A.從健康人體上分離得到的功效正常的基因，用以取代病變基因，或依靠其體現(xiàn)產(chǎn)物。B.反義基因。即通過(guò)產(chǎn)生的mRNA分子，與病變基因產(chǎn)生的mRNA進(jìn)行互補(bǔ)，來(lái)阻斷蛋白質(zhì)合成。C.編碼能夠殺死癌變細(xì)胞的蛋白酶基因，又叫做自殺基因?；蚬こ膛c食品業(yè)基因工程為人類開辟新的食物來(lái)源。1）雞蛋白基因在大腸桿菌和酵母菌中體現(xiàn)獲得成功。這表明，將來(lái)能用發(fā)酵罐培養(yǎng)的大腸桿菌或酵母菌來(lái)生產(chǎn)人類所需要的卵清蛋白。2）用基因工程的辦法從微生物中獲得人們所需要的糖類、脂肪和維生素等產(chǎn)品?；蚬こ虨槭称饭I(yè)中提供了什么前景？基因工程與環(huán)保1）用于環(huán)境監(jiān)測(cè)。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(yīng)用？例如：用DNA探針能夠檢測(cè)飲用水中病毒的含量。此辦法的特點(diǎn)是快速、敏捷，1噸水中有10個(gè)病毒也能檢測(cè)出來(lái)。通過(guò)基因工程辦法如何進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)？1）用基因工程產(chǎn)物——“超級(jí)細(xì)菌”