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1、人教版选修人教版选修3专题专题1 基因工程基因工程课题课题3 基因工程的应用基因工程的应用基因工程的实际应用领域有：基因工程的实际应用领域有：农牧业、工业、环境、能源农牧业、工业、环境、能源、医、医药卫生药卫生等等应用生物：植物、动物、微生物应用生物：植物、动物、微生物转基因植（动）物：转基因植（动）物：转入转入外源基因外源基因的植（动）物的植（动）物一一、植物基因工程、植物基因工程 转基因工程技术主要用于转基因工程技术主要用于提高提高农作物的农作物的抗抗逆能逆能力力（如抗除草剂，抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）（如抗除草剂，抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）, ,以及以及改良农作物的品质改良农作物
2、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、抗虫转基因植物2、抗病转基因植物、抗病转基因植物3、抗逆转基因植物、抗逆转基因植物4、利用转基因改良植物的品质、利用转基因改良植物的品质1 1、抗、抗虫转基因植物虫转基因植物优点：减少环境污染优点：减少环境污染、降低低、降低低生产成本、提高产量生产成本、提高产量例子：棉花、水稻、玉米、马铃薯、番茄等等例子：棉花、水稻、玉米、马铃薯、番茄等等主要杀虫基因：主要杀虫基因： Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、 淀粉淀粉酶抑制剂基因、酶抑制剂基因、植物凝集素基因植物凝集素基因典型例子：转基因抗虫
3、棉典型例子：转基因抗虫棉Bt毒蛋白基因毒蛋白基因2 2、抗病、抗病转基因植物转基因植物抗病基因：抗病基因： 病毒外壳蛋白基因、病毒外壳蛋白基因、 病毒的病毒的复制酶基因复制酶基因抗真菌基因：抗真菌基因： 几丁质酶基因几丁质酶基因 抗毒素抗毒素合成基因合成基因病原微生物：病原微生物：病毒、真菌、细菌病毒、真菌、细菌3 3、抗、抗逆转基因植物逆转基因植物目的基因目的基因： 调节细胞渗透压基因调节细胞渗透压基因 抗冻蛋白基因抗冻蛋白基因 抗除草剂基因抗除草剂基因4 4、利用、利用转基因改良植物的品质转基因改良植物的品质不会引起过敏的转基因大豆不会引起过敏的转基因大豆优点：优点： 改善改善粮食作物的营
4、养成分含粮食作物的营养成分含量，如氨基酸、蛋白质量，如氨基酸、蛋白质转基因蓝玫瑰转基因蓝玫瑰优点：优点： 提高花卉的观赏价值提高花卉的观赏价值二、动物基因工程前景广阔二、动物基因工程前景广阔1 1、提高生长速度、提高生长速度2 2、改善畜产品的品质、改善畜产品的品质3 3、生产药物、生产药物4 4、作器官移植作器官移植的供体的供体1 1、用于、用于提高动物生长速度提高动物生长速度原因：外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长更快原因：外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长更快转基因鲤鱼转基因鲤鱼2 2、用于、用于改善畜产品的品质改善畜产品的品质优点：避免食物过敏、腹泻、恶心等不适优点：避
5、免食物过敏、腹泻、恶心等不适肠乳糖酶基因肠乳糖酶基因导入奶牛导入奶牛基因组，基因组，转基因牛乳汁转基因牛乳汁中中乳糖含量大大降低。乳糖含量大大降低。过程：过程：1、药用蛋白基因药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的与乳腺蛋白基因的启动子启动子等调控组件等调控组件重组重组（基因表达载体）（基因表达载体）2、用显微注射法、用显微注射法导入导入到到受精卵受精卵3、将受精卵、将受精卵送入送入母体母体生长发育生长发育4、转基因动物进入泌乳期后，、转基因动物进入泌乳期后，提取提取乳汁乳汁产物：抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、产物：抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、-抗胰蛋白抗胰蛋白酶酶3 3、用、用转基因的动物转基因
6、的动物生产药物生产药物 乳腺（房）生物反应器乳腺（房）生物反应器 1）乳腺是一个外分泌器官，）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循乳汁不进入体内循环，不会影响环，不会影响转基因动物本身的转基因动物本身的生理代谢反应生理代谢反应。2）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，易提纯产量高，易提纯，表达的表达的蛋白质已经过充分的修饰加工蛋白质已经过充分的修饰加工，具有，具有稳定稳定的生物活性。的生物活性。3）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的同时，获得目的基因的产物的同时，转基因动物转基因动物又可又可无限繁殖无限繁殖。雌性动物的乳腺是基因药物最理想的表达场
7、雌性动物的乳腺是基因药物最理想的表达场所，原因是所，原因是4 4、用、用转基因的动物作器官移植的供体转基因的动物作器官移植的供体导入人基因具特殊用途的猪和小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠用转基因动物的器官做移植的供体最大的问题用转基因动物的器官做移植的供体最大的问题是是免疫排斥免疫排斥，科学家正在试图向动物基因组中，科学家正在试图向动物基因组中导入某些调节因子导入某些调节因子来抑制抗原决定基因的表达来抑制抗原决定基因的表达或设法或设法去掉抗原决定基因去掉抗原决定基因，结合，结合克隆技术克隆技术以培以培育出无免疫排斥的转基因克隆猪器官。育出无免疫排斥的转基因克隆猪器官。在传统的药品生产中，某些
8、药品如胰岛素、干在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素扰素直接直接从从生物的生物的组织组织、细胞细胞或或血液血液中提取中提取。由于由于受原料来源的限制，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，可高效率高效率地生产出各种地生产出各种高质量高质量、低成本低成本的药品。的药品。三、基因工程药品异军突起三、基因工程药品异军突起基因工程药物基因工程药物项目项目本质本质功能功能传统方法传统方法现代方法现代方法胰岛素胰岛素干扰素（干扰素（ 、 、 ）乙型肝炎乙型肝炎疫苗疫苗蛋
9、白质蛋白质治疗糖治疗糖尿病尿病动物胰脏中动物胰脏中提取提取大肠杆菌大肠杆菌细胞细胞糖糖蛋蛋白白治疗病毒治疗病毒性肝炎和性肝炎和肿瘤肿瘤人血液中人血液中提取提取酵母菌酵母菌细胞细胞乙肝乙肝抗原抗原预防预防乙肝乙肝酵母菌酵母菌细胞细胞把把正常基因（健康的外源基因）正常基因（健康的外源基因）导入病人导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，达体内，使该基因的表达产物发挥功能，达到到治疗疾病的目的。治疗疾病的目的。 四、基因治疗曙光初照四、基因治疗曙光初照1 1、基因治疗、基因治疗治疗治疗遗传病遗传病最有效手段最有效手段2 2、基因治疗的类型、基因治疗的类型体内基因治疗和体外基因治疗体内基因治疗和体外
10、基因治疗基因治疗处于初期基因治疗处于初期临床试验阶段临床试验阶段DNADNA分子杂交技术分子杂交技术基因诊断：基因诊断：基因工程与其他疾病治疗基因工程与其他疾病治疗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。目前已经方面发展迅速。目前已经可以对几十种遗传病进行可以对几十种遗传病进行产前诊断产前诊断。举例举例珠蛋白的珠蛋白的DNADNA探针探针 镰刀状细胞贫血症镰刀状细胞贫血症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白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的DNADNA探针
11、探针 白血病白血病基因工程与环境保护基因工程与环境保护基因工程在环保基因工程在环保方面的应用方面的应用 用于用于环境监测环境监测 用于被污染用于被污染环境环境的净化的净化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？ 例如：用例如：用DNADNA探针探针可以检测可以检测饮用水中病毒饮用水中病毒的的含量。此方法的特点是含量。此方法的特点是快速快速、灵敏灵敏，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。基因工程与环境保护基因工程与环境保护环境监测：环境监测：基因工程做成的基因工程做成的DNADNA探针探针能够十分灵敏地检能够十分灵敏地检测环境中的病毒
12、、细菌等污染。测环境中的病毒、细菌等污染。1t1t水中只有水中只有1010个病毒也能被个病毒也能被DNADNA探针检测出来探针检测出来有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。基因工程将能分解三种烃类的基因工程将能分解三种烃类的假单孢杆菌假单孢杆菌的基因都转移到的基因都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四种烃类的“超级细菌超级细菌”。用于被污染用于被污染环境的净化环境的净化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？胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提胰岛素从猪、牛等动物的胰
13、腺中提取，取，100Kg100Kg胰腺只能提取胰腺只能提取4-5g4-5g的的胰岛素，胰岛素，将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生培养液就能产生100g胰岛素！胰岛素！使其价格降低了使其价格降低了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，从人血中提取干扰素，300L300L血才提取血才提取1mg1mg！通过基因工程的方通过基因工程的方式创造了能合成人干扰素的大肠式创造了能合成人干扰素的大肠杆菌，每杆菌，每1Kg的培养液可提取的培养液可提取2040mg干扰素干扰素例例 基因治疗是指基因治疗是指 ( )A把健康外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到把健康外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的治疗疾病的目的B对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，对有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达到治疗疾病的目的C运用人工诱变方法，使有基因缺陷的细胞发生基运用人工诱变方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变，从而恢复正常因突变，从而恢复正常D运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的治疗疾病的目的A
