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1、1.培育转基因抗虫棉的主要步骤需要哪些工具？ 2.简述培育转基因抗虫棉的基本过程。,限制酶、DNA连接酶、运载体,（1）通过构建基因文库或PCR技术获取抗虫基因； （2）将目的基因与运载体拼接，并对重组DNA进行修饰改造，构建基因表达载体； （3）利用花粉管通道法将含有目的基因的表达载体导入棉的受精卵中； （4）在分子水平、个体水平上对目的基因的表达进行检测和鉴定。,1.3 基因工程的应用,专题基因工程,一、植物基因工程硕果累累,植物基因工程在农业中的应用发展迅速。我国转基因作物的种植面积也迅速增长，目前已位居世界第四。,植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力、改良农作物的品质和利用植物
2、生产药物等方面。,1.抗虫转基因植物,(1) 传统农业如何防治害虫？有何危害？ (2)如何获得抗虫植株？现在有哪些抗虫植物问世？ (3)抗虫基因有哪些？,Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制基因、淀粉酶抑制基因、植物凝集素基因。,喷洒化学农药。造成环境污染，增加生产成本。,从某些生物中分离出具有杀虫活性的基因，将其导入作物中，使其具有抗虫性。水稻、棉、玉米、马铃薯、番茄等。,阅读P18“生物技术资料卡”，思考： 1.培育抗虫棉时所用的目的基因是什么？从何而来？ 2.将抗虫基因导入植物细胞的方法是什么？,3.为什么细菌的基因能“嫁接”到棉的细胞内？ 4.利用基因工程技术培育抗虫棉，与诱变育种和杂交育种 方
3、法相比具有哪些优点？它所依据的遗传学原理是什么？,细菌和棉的DNA分子具有相同的化学组成和空间结构。,能定向改造生物的遗传性状；能有效打破物种间的生殖隔离。 基因重组。,2.抗病转基因植物,引起植物生病的病原微生物有哪些？ 为什么常规育种很难培育出抗病的品种？ 抗病转基因植物和抗真菌转基因植物中使用较多的基因分别有哪些？,病毒、真菌、细菌,栽培作物自身缺少抗病毒的基因。,病毒外壳蛋白基因、病毒复制酶基因；几丁质酶基因、抗毒素合成基因。,3.其他抗逆转基因植物,盐碱和干旱对农作物的危害与什么有关？ 在转基因抗盐碱(干旱)植物培育中利用了哪些目的基因？ 抗寒转基因植物的培育中使用的目的基因是什么？
4、 要使作物获得对除草剂的抗性，应该导入哪种基因？,细胞内的渗透压调节,调节细胞渗透压的基因,鱼的抗冻蛋白基因,抗除草剂基因,4.利用转基因改良植物的品质,人体必不可少，而机体又不能合成的，必须从食物中补充的氨基酸，称为必需氨基酸，总共有8种：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。如果饮食中经常缺少上述氨基酸，会影响健康。另外12种氨基酸是人体细胞可以自身合成的，称为非必需氨基酸。 哪些食品中缺乏必需氨基酸呢？,如何用基因工程方法改良上述食品的品质？,将必需氨基酸含量较多的蛋白质的编码基因导入植物中，或者改变必需氨基酸合成途径中某种关键酶的活性，以提高氨基酸的含量。
5、,此外，将控制番茄果实成熟的基因导入番茄，可获得转基因延熟番茄；将与植物花青素代谢有关的基因导入矮牵牛中，可以获得自然界没有的颜色变异。,富含赖氨酸的转基因玉米,导入与植物花青素代谢有关基因的矮牵牛,Bt毒蛋白基因,几丁质酶基因和抗毒素合成基因,调节细胞渗透压的基因,抗冻蛋白基因,抗除草剂基因,富含赖氨酸的蛋白质编码基因,控制番茄成熟的基因,苏云金芽孢杆菌,鱼,二、动物基因工程前景广阔,动物基因工程在动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等方面显示了广阔的应用前景。,1.用于提高动物生长速度,将生长激素基因导入动物体内, 可以提高动物的生长速率 。,生长快、肉质好的转基因鱼(左),2.用于改善
6、畜产品的品质,有些人食用牛奶后，对牛奶中的乳糖不能完全消化，甚至出现过敏、腹泻等不适症状。 将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低。,3.用转基因动物生产药物,将药用蛋白基因与_等调控组件重组在一起，通过_，导入哺乳动物的_中，然后将_送入母体内，使其生长发育成转基因动物。转基因动物进入_后，可以通过分泌的乳汁来生产所需要的药品，因而被称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。,乳腺蛋白基因的启动子,显微注射,受精卵,受精卵,泌乳期,用基因工程实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？,获取目的基因,构建基因表达载体（在目的基因前 加上乳腺蛋白基因的启动子等）
7、,显微注射导入哺乳动物受精卵中,形成胚胎,将胚胎送入母体动物,发育成转基因动物 （只有产下的雌性个体中， 转入的基因才能表达）,用动物乳腺作为反应器生产高价值蛋白质（如血清白蛋白、抗凝血酶），优点有哪些？,产量高、质量好、成本低、易提取,4.用转基因动物作器官移植的供体,(1) 器官移植的世界性难题是_ (2) 科学家正试图利用基因工程的方法对猪的器官进行改造，采用的方法是将供体器官基因组导入某种_，以抑制_的表达，或设法除去_，再结合克隆技术，培育出没有_的转基因克隆猪器官。,供体器官短缺,调节因子,抗原决定基因,抗原决定基因,免疫排斥反应,三、基因工程药物异军突起,自20世纪80年代初，第
8、一种基因工程药物重组人胰岛素投放市场以来，利用转基因工程菌生产的药物已有60多种。,什么是工程菌？,在传统的药品生产中，胰岛素、干扰素从生物体的哪些结构中提取？,从生物的组织、细胞或血液中提取。,传统生产方法的缺点,受原料来源的限制，药品价格十分昂贵。,可利用什么方法来解决上述问题？,利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。,干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染后产生的一种糖蛋白。干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一种抗病毒的特效药。此外干扰素对治疗某些癌症和白血病也有一定疗效。 传统的干扰素生产方法是从人血液中的白细胞内提取，每300 L血液只能提取出1
9、mg干扰素。19801982年，科学家用基因工程方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素，是传统的生产量的12万倍。,基因工程药品 干扰素,四、基因治疗曙光初照,人体的遗传性疾病是很难用一般药物进行治疗的，基因工程的兴起迎来了基因治疗的曙光。,基因治疗：,是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。它是治疗遗传病的最有效的手段。,复合型免疫缺陷症：体内因腺苷酸脱氨酶基因缺失，不能合成腺苷酸脱氨酶，导致免疫缺陷，不能抵抗病原微生物的威胁。 基因治疗措施：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者有基因缺陷的T淋巴细胞中，再将改造后的T淋巴细胞输入患者骨髓组织中。,基因治疗的种类
10、： 体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，进行培养，然后在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。 体内基因治疗：直接向患者组织细胞中转移基因。 基因治疗的现状：,目前都处于临床试验阶段，还存在技术、伦理道德、安全性等方面的诸多困难。,小结,基因工程的应用,植物基 因工程,抗虫转基因植物 抗病转基因植物 抗逆转基因植物 改良植物品质,动物基 因工程,提高动物生长速度 改善畜产品质量 生产药物 用转基因动物做器官移植供体 基因工程药物异军突起,基因治疗,方法、规律,转基因植物、转基因动物都是将目的基因以基因工程的方法导入相应生物体内，利用目的基因的表达得到人们所需
11、要的产品或生物本身。所以有关这方面的考题一定会与基因工程的四个步骤相联系，主要考察基因工程的基本操作。 常见思维误区提示： 不管目的基因导入植物细胞、动物细胞还是微生物细胞，都必须事先将目的基因与载体结合，这样才能保证导入的目的基因稳定地保存并复制和表达。 目的基因导入是否成功，还有一个检测和鉴定的过程，就是看导入了目的基因的生物是否具有了相应的遗传特性。,基因诊断：,在DNA水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。 探针制备：放射性同位素(如32P)、荧光素等标记的DNA分子； 原 理：DNA分子杂交；,基因探针：,基因探针就是一段与目的基因或DNA互补的特异核苷酸序列。它包括整个基
12、因或基因的一部分；可以是DNA本身，也可以是由之转录而来的RNA。,DNA分子杂交原理：,DNA分子杂交是基因诊断最基本的方法之一。其基本原理是：互补的DNA单链能够在一定条件下结合成双链，即能够进行杂交。这种结合是特异的，即严格按照碱基互补配对进行。因此，当用一段已知基因的核苷酸序列作为探针，与被测基因进行接触，若两者的碱基完全配对成双链，则表明被测基因中含有已知的基因序列。,基因诊断技术在哪些方面得到应用？,在诊断遗传性疾病方面应用广泛。目前已经可以对几十种遗传病进行产前诊断。,1. 乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响转基因动物本身的生理代谢。 2. 从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易提纯，表达的蛋白质具有稳定的生物活性。,为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？,
