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1、微山县第三中学 ,一、植物基因工程的应用,植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等），以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。,1.抗虫转基因植物,优点：,例子：,减少环境污染、减低生产成本、提高产量,棉花、水稻、玉米、马铃薯、番茄等等,1.3基因工程的应用,典型例子：转基因抗虫棉,主要杀虫基因： Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、 淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等,2.抗病转基因植物,抗病基因：病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因. 抗真菌基因：几丁质酶基因、抗毒素合成基因.,3.其他抗逆转基因植物,4.利用转基因改良植物的品质,优点：改善
2、粮食作物的营养成分含量，如氨基酸、 蛋白质,优点：提高花卉的观赏价值,转基因植物与目的基因的关系,Bt毒蛋白基因,杀死棉铃虫,病毒外壳蛋白基因和病毒复制酶基因,抗病毒,鱼的抗冻基因,提高耐寒能力,调节细胞渗透压的基因,提高农作物抗盐碱和抗干旱的能力,转基因植物与目的基因的关系,抗除草剂基因,抗除草剂,富含赖氨酸的蛋白质编码基因,提高赖氨酸含量,控制番茄果实成熟的基因,延缓成熟、延长储存时间,与植物花青素代谢有关的基因,产生颜色变异，提高观赏价值,二、动物基因工程前景广阔,1.用于提高动物生长速度,2.用于改善畜产品的品质,3.用转基因动物生产药物,4.用转基因动物作器官移植的供体,5.基因工程
3、药物异军突起,1.用于提高动物生长速度,2.用于改善畜产品的品质,如，将肠乳糖酶基因导入奶牛，转基因奶牛分泌的乳汁，乳糖含量降低，营养成分不变。 避免有些人使用奶牛后出现过敏、腹泻、恶心等不适症状。,转基因动物的乳腺。,就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？,3.用转基因的动物生产药物,想一想：什么是转基因动物？,是指把人或哺乳动物的某种基因导入到哺乳动物(如鼠、兔、羊和猪)的受精卵里，目的基因若与受精卵染色体DNA整合，细胞分裂时，该基因随染色体的倍增而倍增，使每个细胞中都带有目的基因，使性状得以表达，并稳定地遗传给后代，从而获得基因产品。这样一种新的个体，称为转基因动物。,什么叫转基因动
4、物？,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 谢反应。 从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易 提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加 工，具有稳定的生物活性。 从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的 同时，转基因动物又可无限繁殖。,（1）、为什么乳腺能成为基因药物最理想的表 达场所呢？,获取目的基因 （例如血清蛋白基因）,构建基因表达载体 （在血清白蛋白基因前加乳腺蛋白基因的启动子）,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（只有在产下的雌性动物个体中，转入的基因才能表达）,过程：,乳腺生物反应器,要在编码蛋白质的基因序列前加
5、上乳腺组织中特异表达的启动子构成表达载体。因为产品在奶中形成，需要乳腺组织中特异表达的启动子。（基因的选择性表达）,（2）乳腺生物反应器的操作过程与一般转基因动物操作过程有何不同之处？并阐述原因？,4.用转基因动物作器官移植的供体,将器官供体基因组导入调节因子，以抑制抗原决定基因表达或设法除去抗原决定基因，结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆动物器官。,在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素直接从生物体的哪些结构中提取？,药品直接从生物的组织、细胞或血液中提取。,传统生产方法的缺点,由于受原料来源的限制，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
6、程菌”，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。,5.基因工程药物异军突起,干扰素是病毒侵入细胞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300L血液只能提取出1mg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。1987年上述干扰素大量投放市场。,基因工程药品 干扰素,其它基因工程药物,人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程实现工业化生产，均为解除人类的病苦，提高人类的健康水平发挥了重大的
7、作用。,人造血液及其生产,三、基因治疗曙光初照,1、基因治疗：,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，这是治疗遗传病的最有效的手段。,基因治疗遗传病的依据是什么？,基因能治疗遗传病的依据是：基因能控制蛋白质的合成，从而决定生物的性状。,复合型免疫缺陷症患者缺乏正常的人体免疫功能，只要稍被细菌或者病毒感染，就会发病死亡。这个病的机理是细胞的一个常染色体上编码腺苷酸脱氨酶的基因发生了突变。可以通过基因工程的方法治疗。,患者生存在无菌环境中,2、举例：,复合型免疫缺陷症,基因治疗的体内治疗：即直接将基因导入体内的治疗方法。可分为（1）异位导入，将基因导入非病变的
8、细胞，如皮下、肌肉等；（2）原位导入，将基因导入直接病变的部位，如肿瘤细胞、骨髓细胞等。该法简单。 基因治疗的体外治疗（回输）：即将病人的部分组织或细胞取出，在体外培养导入基因后，再回输入体内。该法操作复杂，但效果可靠。,病人,基因治疗的体外治疗,基因治疗面临的问题,1.人类基因组的运转机制没完全解释清楚（调控机制、疾病的分子机理）。 2.安全性问题（如外源基因的插入会不会引起新的基因突变，病毒载体会不会对人体带来危害等）。 3.伦理问题。 4.技术问题。,基因诊断：,也称为DNA诊断或基因探针技术，即在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)
9、、荧光分子等标记的DNA分子； 原 理：利用DNA分子杂交原理；,四.基因诊断,基因探针：,基因探针就是一段与目的基因或DNA的一条链互补的特异核苷酸序列。它包括整个基因，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。,基因诊断技术在什么方面发展迅速？,在诊断遗传性疾
10、病方面发展迅速。目前已经可以对几十种遗传病进行产前诊断。,1）珠蛋白的DNA探针 镰刀状细胞贫血症 2）苯丙氨酸羧化酶基因探针 苯丙酮尿症 3）白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的DNA探针 白血病,举例,练 习,1、转基因技术在植物品种改良方面应用广泛，其中一项基因工程就是改造CO2固定酶。其目的是（ ） A、提高光合作用效率 B、延长果实的储藏期 C、培育新作物品种 D、提高植物的抗性,A,2、上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白基因的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍。“转基因动物”是指（ ） A、提供基因的动物
11、 B、基因组中增加外源基因的动物 C、能产生白蛋白的动物 D、能表达基因信息的动物,B,3、治疗白化病、苯丙酮尿症等人类遗传病的根本途径是（ ） A、口服化学药物 B、注射化学药物 C、利用辐射或药物诱发治病基因突变 D、采用基因治疗法纠正或弥补缺陷基因带来的影响,D,4、要将目的基因与运载体连接起来，在基因操作中应选用 A只需DNA连接酶 B同一种限制酶和DNA连接酶 C只需限制酶 D不同的限制酶和DNA连接酶,B,5人们将苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因导入棉花细胞中，培育成功抗虫棉。这个过程中利用的主要原理是 A.基因突变、DNARNA蛋白质 B.基因重组、DNARNA蛋白质 C.基因工程、DNARNA蛋白质 D.染色体变异、DNARNA蛋白质,B,
