基因工程的应用上课用

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1、1.1.培育转基因抗虫棉的主要步骤需要哪些工具？培育转基因抗虫棉的主要步骤需要哪些工具？2.2.简述培育简述培育转基因转基因抗虫棉的基本过程？抗虫棉的基本过程？思考：一一、植物基因工程硕果累累、植物基因工程硕果累累植物基因工程技术主要用于哪些方面植物基因工程技术主要用于哪些方面? ?提高农作物的抗逆能力（如抗除草剂、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）抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）, ,以及改良农作物的品质和以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面利用植物生产药物等方面. .( (一一) )抗虫转基因植物抗虫转基因植物 1.虫害给农作物带来了哪些影响? 传统农

2、业如何 防治害虫? 有哪些不足?2.如何获得抗虫植物？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、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等请阅读P18生物资料技术卡,了解一些抗虫基因 的抗虫机理。1.抗虫棉的目的基因是什么?目的基因从何而 来?对哺乳动物有害吗？2.将抗虫基因导入植物细胞中用的最多的方 法是什么？我国的科学家将抗虫基因导入棉 花用了什么独创的方法? 思考： 1.细菌的基因之所以能“嫁接”到棉花细胞 内，原因是 。 组成细菌和棉花的DNA分子的空间结构 和化学组成相同 2.利用基因工程培育抗虫棉，与诱变育种 和杂交育种相比，有什么优点？是属于哪 种变

3、异？3.抗虫棉能抗病吗？（二）抗病转基因植物（二）抗病转基因植物1.什么是病原微生物？有哪些种类？引起生物生病的微生物，主要有病毒、真菌和细菌等 2.为什么说常规育种很难培育出抗病毒的新品种？3.在抗病转基因植物中使用最多的是什么基因？病毒外壳蛋白基因； 病毒的复制酶基因4.在抗真菌转基因植物中使用什么基因？几丁质酶基因和抗毒素合成基因 （三）其他抗逆转基因植物（三）其他抗逆转基因植物1.哪些环境条件会造成农作物低产、减产？盐碱、干旱、低温和涝害等2.盐碱和干旱对农作物的危害与什么有关？细胞内的渗透压调节3.在抗盐碱和抗干旱作物中使用了什么基因？ 调节细胞渗透压的基因 4.转基因耐寒的烟草和番

4、茄中哪种目的基因 提高了其抗寒能力？目的基因从何而来？鱼的抗冻蛋白基因 5.抗除草剂基因有何用途？喷洒除草剂时，杀死田间的杂草而不损伤作物（四）利用转基因改良植物的品质（四）利用转基因改良植物的品质人体（或其它脊椎动物）必不可少，而机 体内又不能合成的，必须从食物中补充的 氨基酸，称必需氨基酸。 必需氨基酸共有种：赖氨酸、色氨酸、 苯丙氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、苏氨酸 、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。 如果饮食中经常缺少必需氨基酸，可影响 健康。 另外12种氨基酸是人体细胞能够合成的叫 做非必需氨基酸。你知道哪些食品中缺少必需氨基酸？如何用转基因的方法加以改良？试举例说明？将必需氨基酸含量多的蛋白

5、质编码基因导入植物(改变必需氨基酸合成途径中某种关键酶的活性)转基因延熟番茄的目的基因是什么？控制番茄果实成熟的基因转基因矮牵牛的目的基因是什么？与植物花青素代谢有关的基因异想天开总结：基因工程在农业上的应用总结：基因工程在农业上的应用（1 1）改良农作物的改良农作物的品质品质（培育高产、稳产和具优良品质的品种）（培育高产、稳产和具优良品质的品种）（2 2）培育抗逆性品种）培育抗逆性品种将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱 、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内 ，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫，将从根本

6、上改变作物的特性。如转基因抗虫 棉。棉。 科学家将菜豆储存蛋白的基因基因转移到向日葵 中，培育出了“向日葵豆”植物。这一过 程不涉及 C A.DNA按照碱基互补配对原则自我复制 B.DNA以其一条链为模板合成RNAC.RNA以自身为模板自我复制 D.按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质 二二、动物基因工程前景广阔、动物基因工程前景广阔（一）用于提高动物生长速度（一）用于提高动物生长速度动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等导入外源生长激素基因（二）用于改善畜产品的品质（二）用于改善畜产品的品质举例说明将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，转基因牛 分泌的乳汁中乳糖的含量大大减低。 上海医学遗传研究所

7、成功培育出第一头携 带白蛋白的转基因牛，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（ B） A提供基因的动物 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 （三）用转基因的动物生产药物（三）用转基因的动物生产药物设问设问: :就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？转基因动物的转基因动物的乳腺乳腺。（1 1）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入）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体内循环，不会影响转基因动物本身的生理 代谢反

8、应。代谢反应。（2 2）从乳汁中获取目的基因产物，产量高）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，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。加工，具有稳定的生物活性。（3 3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产）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。物的同时，转基因动物又可无限繁殖。设问设问: :为什么乳腺能成为基因药物最理想的为什么乳腺能成为基因药物最理想的 表达场所呢？表达场所呢？将 基因与 等调 控组件重组在一起，通过 等方法， 导入哺乳动物的 中，将 其 送入母体， 使其发育成转基因动物。转基因动物进入

9、泌 乳期后，可以通过分泌乳汁生产所需要的药 品，称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器 。乳腺生物反应器乳腺生物反应器的优点：产量高；质量好 ；成本低；易提取。 药物蛋白乳腺蛋白基因的启动子显微注射 受精卵获取目的基因（例如血清白蛋白基因） 构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加 特异表达的启动子） 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（只有在产下的雌性个体 中，转入的基因才能表达）。思考:用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器 的操作过程是怎样的？ 继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物发生器 的研究也取得了一定进展。最近，科学家培养出一种 转基因小鼠，其

10、膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素 并分泌到尿液中。请回答： （1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用 方法是_。 （2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入 _中，原因是_。 （3）通常采用_DNA杂交_技术检测外源基因是 否插入了小鼠的基因组 （4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小 鼠的_膀胱上皮细胞_细胞中特异表达。 （5）膀胱生物发生器比乳腺生物反应器有什么优点 ？显微注射法受精卵 具全能性，可使外源基因在相应的组织细胞中表达（四）用转基因动物作器官移植的供体（四）用转基因动物作器官移植的供体利用基因工程对猪的器官进行改造方法：将器官供体基因组导入 ，以抑制的 表达或设法除

11、去 ，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥 反应的转基因克隆猪器官某种调节因子抗原决定基因抗原决定基因小结： 基因工程的应用 植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用 转基因改良植物的品质。 动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质 、用转基因动物生产药物。 基因工程是在基因工程是在DNADNA分子水平上进行设计施工的。分子水平上进行设计施工的。 在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配 对的步骤是对的步骤是 C CA A、人工合成目的基因、人工合成目的基因 B B、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合C C、将目的基因导入受体细胞、将目

12、的基因导入受体细胞 D D、目的基因的检测和表达、目的基因的检测和表达1.1.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、 干扰素等直接从生物体的哪些结构中提取？干扰素等直接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。从生物的组织、细胞或血液中提取。2.2.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，价格十分昂贵。由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。三、基因工程药品异军突起三、基因工程药品异军突起3.3.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？利用基因工程方法制造转基因的利用基因工程方法制造转基因的工程菌工程

13、菌，可高，可高 效率地生产出各种高质量、低成本的药品。效率地生产出各种高质量、低成本的药品。工程菌工程菌: :用用基因工程基因工程方法，使外源基因得到方法，使外源基因得到 高效率表达的高效率表达的菌类细胞株系菌类细胞株系。基因工程药品包括：细胞因子（即淋巴因子 如白细胞介素2、干扰素）、抗体、疫苗 、激素等胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临床胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临床 上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺 中提取，每中提取，每100kg100kg胰腺只能提取胰腺只能提取4 45g5g胰岛素胰岛素 。用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵。用该方法

14、生产的胰岛素产量低，价格昂贵 ，远不能满足社会需要。，远不能满足社会需要。19791979年，科学家年，科学家将将 动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌DNADNA分子重分子重 组组，并在大肠杆菌内实现了表达。，并在大肠杆菌内实现了表达。19821982年，年， 美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰 岛素投入市场，售价降低了岛素投入市场，售价降低了30%30%50%50%。 基因工程药品基因工程药品 胰岛素胰岛素治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射生治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射生 长激素。而生长激素的获得很困难。以前，长激素。

15、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，从大脑的底要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底 部摘取垂体，并从中提取生长激素。部摘取垂体，并从中提取生长激素。现可利用基因工程方法，现可利用基因工程方法，将人的生长激素将人的生长激素 基因导入大肠杆菌中基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。，使其生产生长激素。 人们从人们从 450 L450 L大肠杆菌培养液中提取的生长大肠杆菌培养液中提取的生长 激素，相当于激素，相当于6 6万具尸体的全部产量。万具尸体的全部产量。 基因工程药品基因工程药品 生长激素生长激素干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染后产干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染后产 生的一种生的一种糖蛋白糖蛋白。干扰素几乎能抵抗所有病。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。此毒引起的感染，是一种抗病毒的特效药。此 外干扰素对治疗癌症和某些白血病也有一定外干扰素对治疗癌症和某些白血病也有一定 疗效。传统的干扰素生产方法是从人血液中疗