现代生物科技专题基因工程的应用

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1、 一一、植物基因工程、植物基因工程转基因工程技术主要用于提高转基因工程技术主要用于提高 农作物的农作物的抗逆能力抗逆能力, ,以及以及改良农作改良农作 物的品质物的品质和利用植物和利用植物生产药物生产药物等方等方 面。面。1、抗虫转基因植物 2、抗病转基因植物 3、抗逆转基因植物 4、利用转基因改良植物的品质二、动物基因工程前景广阔二、动物基因工程前景广阔特点：发展较迟，应用方面广1、提高生长速度 2、改善畜产品的品质 3、生产药物 4、作为器官移植的供体乳腺生物反应器乳腺生物反应器将 将药用蛋白基因药用蛋白基因与与乳腺蛋白乳腺蛋白 基因基因的的启动子启动子等调控组件重组在等调控组件重组在 一

2、起，通过一起，通过显微注射显微注射等方法，导等方法，导 入哺乳动物的入哺乳动物的受精卵受精卵中，将受精中，将受精 卵送入母体内，使其生长发育成卵送入母体内，使其生长发育成 转基因动物转基因动物。乳腺生物反应器乳腺生物反应器 本质：本质： 优点：优点：转基因动物转基因动物1 1、安全可靠、安全可靠2 2、产量高、产量高3 3、成本低、成本低4 4、无污染、无污染用转基因的动物生产药物用转基因的动物生产药物（重点）（重点）优点：产量高、质量好、成本低、易提取乳腺生物反应器过程： 1、重组药用蛋白基因与乳腺蛋白 基因的启动子 2、用显微注射法导入到受精卵 3、将受精卵送入母体生长发育 4、转基因动物

3、进入泌乳期后，提 取乳汁注意：雌性个体才能生产药物 在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、 生长激素直接生物体的哪些结构中提取？生长激素直接生物体的哪些结构中提取？药品直接从生物的药品直接从生物的组织、细胞组织、细胞或或血液血液中提取中提取 。 传统生产方法的缺点传统生产方法的缺点由于受原料来源的限制，由于受原料来源的限制，价格价格十分十分昂贵昂贵。 可利用什么方法来解决上述问题？可利用什么方法来解决上述问题？利用利用基因工程基因工程方法制造方法制造“ “工程菌工程菌” ”，可，可高高 效率效率地生产出各种地生产出各种高质量、低成本高质量、低成本的药品。的

4、药品。基因工程药品基因工程药品 生长激素生长激素治疗侏儒症治疗侏儒症的的唯一方法唯一方法，是向人体注射生，是向人体注射生长激素。而生长激素的获得很困难。以前，要长激素。而生长激素的获得很困难。以前，要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底部获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底部摘摘取垂体取垂体，并从中提取生长激素。，并从中提取生长激素。现可利用基因工程方法，将人的现可利用基因工程方法，将人的生长激素生长激素基因导入大肠杆菌基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。人中，使其生产生长激素。人们从们从450L450L大肠杆菌培养液中提取的生长激素，大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于相当于6 6万具尸

5、体的全部产量。万具尸体的全部产量。 胰岛素从猪、牛等动物的胰 腺中提取，100Kg胰腺只能提取4- 5g的胰岛素，其产量之低和价格 之高可想而知。将合成的胰岛素 基因导入大肠杆菌， 每2000L培养液就能产 生100g胰岛素！使其 价格降低了30%-50%!基因工程药品基因工程药品 胰岛素胰岛素2DNA 质粒细菌细胞DNA人体细胞胰岛素基因限制酶限制酶胰岛素利用生物工程获得胰岛素1干扰素是干扰素是病毒侵入细胞后产生病毒侵入细胞后产生 的一种的一种糖蛋白糖蛋白。干扰素几乎能。干扰素几乎能抵抗抵抗 所有所有病毒引起的病毒引起的感染感染，是一种，是一种抗病抗病 毒毒的的特效药特效药。此外干扰素对。此

6、外干扰素对治疗治疗某某 些些癌症癌症和和白血病白血病也有一定疗效。也有一定疗效。传统的干扰素生产方法是从人传统的干扰素生产方法是从人 血液中的血液中的白细胞内提取。白细胞内提取。 基因工程药品基因工程药品 干扰素干扰素从人血中提取干扰素 ，300L血才提取1mg！通过基因工程 的方式创造了能合 成人干扰素的大肠 杆菌，每1Kg的培 养液可提取20 40mg干扰素。人 造 血 液 及 其 生 产基因工程药品基因工程药品 干扰素干扰素三、基因工程药物项目本质功能传统方法现代方法胰岛素干扰素 （、 ） 乙型肝炎 疫苗蛋白质治疗糖 尿病动物胰脏中 提取大肠杆菌 细胞糖 蛋 白治疗病毒 性肝炎和 肿瘤人

7、血液中提取酵母菌细胞乙肝 抗原预防 乙肝酵母菌细胞 基因诊断：基因诊断：也称为也称为DNADNA诊断诊断或或基因探针技术基因探针技术，即在，即在DNADNA水平分析检测某一基因，从而对特定的水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。疾病进行诊断。探针制备：探针制备：放射性同位素放射性同位素( (如如3232P)P)、荧光分荧光分子子等标记的等标记的DNADNA分子；分子；原原 理：利用理：利用DNADNA分子杂交原理分子杂交原理四四、基因治疗曙光初照、基因治疗曙光初照 基因探针基因探针 ：基因探针就是一段与目的基因基因探针就是一段与目的基因或或DNADNA互补的互补的特异核苷酸序列特异核

8、苷酸序列。它包括整个基因，或基因的一部它包括整个基因，或基因的一部分；可以是分；可以是DNADNA本身，也可以是本身，也可以是由之转录而来的由之转录而来的RNARNA。 基因诊断技术在什么方面发展迅速？基因诊断技术在什么方面发展迅速？在在诊断遗传性疾病诊断遗传性疾病方面发展迅速。目前方面发展迅速。目前 已经可以对几十种遗传病进行已经可以对几十种遗传病进行产前诊断产前诊断。1 1）珠蛋白的珠蛋白的DNADNA探针探针 镰刀状细胞贫镰刀状细胞贫 血症血症2 2）苯丙氨酸羧化酶基因探针）苯丙氨酸羧化酶基因探针 苯丙酮尿症苯丙酮尿症3 3）白血病患者细胞中分离出的癌基因制备）白血病患者细胞中分离出的癌

9、基因制备 的的DNADNA探针探针 白血病白血病 举例举例基因治疗：基因治疗：是指是把是指是把健康的外源基因导入有基因缺陷的健康的外源基因导入有基因缺陷的 细胞细胞中，达到治疗疾病的目的。中，达到治疗疾病的目的。 患半乳糖血症的患者患半乳糖血症的患者，由于细胞内半乳糖苷由于细胞内半乳糖苷 转移酶转移酶基因缺陷基因缺陷而缺少半乳糖苷转移酶，使过多而缺少半乳糖苷转移酶，使过多 的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等功能受损。的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等功能受损。19711971年，美国科学家在体外做了试验，用年，美国科学家在体外做了试验，用带带 有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体有半乳糖苷转

10、移酶基因的噬菌体侵染患者的离体 组织细胞组织细胞，结果发现这些组织细胞能够利用半乳，结果发现这些组织细胞能够利用半乳 糖了。这表明，用基因替换的方法治疗这种遗传糖了。这表明，用基因替换的方法治疗这种遗传 病是可能的。病是可能的。基因治疗的方法 体外基因治疗：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。 直接向人体组织细胞中转移 基因的治病方法。 实例:遗传性囊性纤维化病1994年美国科学家利用经过修饰过的腺病 毒作载体，将正常基因导入患者肺组织中。体内基因治疗 ：取患者 骨髓分离干 细胞病毒正常基因并入正常基因 的干细

11、胞注入患 者体内P53基因病 毒P53蛋白膜瘤细胞变小4）用于基因治疗的基因种类 正常基因：从健康人体上分离得到的功能 正常的基因，用以取代病变基因，或依靠 其表达产物。 反义基因:即通过产生的mRNA分子，与病 变基因产生的mRNA 进行互补(杂交)，来阻 断非正常蛋白质的合成。 自杀基因：即编码可以杀死癌变细胞的蛋 白酶基因。阅读书P24页基因工程与环境保护基因工程与环境保护1 1）用于）用于环境监测环境监测。2 2）用于被污染）用于被污染环境的净化环境的净化。 基因工程在环保方面有什么应用？基因工程在环保方面有什么应用？例如：用例如：用DNADNA探针探针可以检测可以检测饮用水中饮用水中

12、 病毒病毒的含量。此方法的特点是的含量。此方法的特点是快速、灵敏快速、灵敏 ，1 1吨水中有吨水中有1010个病毒也能检测出来。个病毒也能检测出来。 通过基因工程方法怎样进行环境监测？通过基因工程方法怎样进行环境监测？1 1）用基因工程产物）用基因工程产物“ “超级细菌超级细菌” ”分解石油分解石油 ，可以大大提高细菌分解石油的效率。具体方，可以大大提高细菌分解石油的效率。具体方 法：将能分解三种烃类的法：将能分解三种烃类的假单孢杆菌假单孢杆菌的基因都的基因都 转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创 造出了能同时分解四种烃类的造出了能同时分解四种烃类的

13、“ “超级细菌超级细菌” ”。2 2）用基因工程培养出）用基因工程培养出“ “吞噬吞噬” ”汞和降解土壤汞和降解土壤中中 DDTDDT的的细菌细菌，以及能够，以及能够净化镉污染净化镉污染的的植物植物。3 3）通过基因重组构建新的）通过基因重组构建新的杀虫剂杀虫剂，取代生产，取代生产 过程中耗能多、易造成环境污染的农药，并试过程中耗能多、易造成环境污染的农药，并试 图通过基因工程图通过基因工程回收和利用工业废物回收和利用工业废物。 通过基因工程方法怎样净化被污染的环境通过基因工程方法怎样净化被污染的环境 ？为什么乳腺能成为基因药物最理想的表为什么乳腺能成为基因药物最理想的表 达场所呢？达场所呢？

14、乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体 内循环，内循环，不会影响不会影响转基因动物本身的生理转基因动物本身的生理 代谢反应。代谢反应。从乳汁中获取目的基因产物，从乳汁中获取目的基因产物，产量高产量高， 易提纯易提纯，表达的蛋白质已经过充分的，表达的蛋白质已经过充分的修饰修饰 加工加工，具有稳定的生物活性。，具有稳定的生物活性。从乳汁中从乳汁中源源不断源源不断获得目的基因的产物获得目的基因的产物 的同时，转基因动物又可无限繁殖。的同时，转基因动物又可无限繁殖。 1基因治疗是指（ ）A.对有基因缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复 正常，达到治疗疾病的目的B.把健康的外源

15、基因导入到有基因缺陷的细胞中 ，达到治疗疾病的目的C.运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发 生基因突变恢复正常D.运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达 到治疗疾病的目的B 1. DNA分子杂交技术可比较不同种生物DNA分子的差异。 将来自不同种生物的两条DNA单链进行杂交，两种生物 的DNA分子碱基序列越相似，形成的杂合双链区的部位就 越多。某人用甲乙丙三种生物的DNA单链进行杂交实 验，结果如右图所示，根据图判断，下列叙述中错误的 是 （多选） A游离的单链所对应的原物种DNA片 段均不含遗传信息 B杂合双链区的存在表示两种生物携 带的遗传密码相同 C甲与乙的亲缘关系比甲与丙的亲 缘

16、关系远 D甲与乙的亲缘关系比乙与丙的亲缘关系近 ABD uu现有储备苏云金杆菌的现有储备苏云金杆菌的BtBt毒蛋白基因毒蛋白基因 的的cDNAcDNA文库。简述培育抗虫棉的操作过文库。简述培育抗虫棉的操作过 程。程。 用限制酶从用限制酶从cDNAcDNA文库中获取文库中获取BtBt毒蛋白基因；毒蛋白基因； 将将BtBt毒蛋白基因插入农杆菌毒蛋白基因插入农杆菌TiTi质粒的质粒的T-DNA,T-DNA,构建基因表达载体；构建基因表达载体； 通过农杆菌转化法导入棉花受体细胞；通过农杆菌转化法导入棉花受体细胞； 检测筛选出成功转化的棉花细胞；检测筛选出成功转化的棉花细胞； 通过植物组织培养形成抗虫棉植株。通过植物组织培养形成抗虫棉植株。uu简述培育