1-3基因工程的应用

乳腺生物反应器
将 药物蛋白 基因与 乳腺蛋白基因的启动子 等 调控组件重组在一起，通过 显微注射 等方法， 导入哺乳动物的 受精卵 中，将 其 送入母体， 使其发育成转基因动物。转基因动物进入泌 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。 乳腺生物反应器的优点：①产量高；②质量好； ③成本低；④易提取。
乳腺生物反应器生产抗凝 血酶Ⅲ蛋白
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？
①获取目的基因（例如血清白蛋白基因） ②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） ③显微注射导入哺乳动物受精卵中 ④形成胚胎 ⑤将胚胎送入母体动物 ⑥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）。
分离干 细胞 取患者 骨髓 病毒 正常基因
注入患 者体内
导入正常基 因的干细胞
1990年美国国 立卫生研究院 治愈一位“重 症联合免疫缺 陷综合症”的 4岁女孩
ADA基因缺陷 ADA：腺苷酸 脱氨酶
基因治疗：用一个正常的基因来代替缺陷基因
3、基因治疗的类型 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：直接向人体组织细胞中转 移的治病方法。（如将治疗囊性纤维病的 正常基因转入患者肺组织） 4、基因治疗的发展现状：处于初期的临床 试验阶段 5、用于基因治疗的基因种类：正常基因、 反义基因和自杀基因
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)、荧光
分子等标记的DNA分子；
原 理：利用DNA分子杂交原理；
本节小结：
抗虫转基因植物 植物基 因工程 抗病转基因植物 抗逆转基因植物 改良植物品质 提高动物生长速度 动物基 因工程 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
利用基因工程方法制造转基因的工程菌，可高 效率地生产出各种高质量、低成本的药品。 工程菌:用基因工程方法，使外源基因得到 高效率表达的菌类细胞株系。 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
基因工程药品 —— 胰岛素
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 中提取，每100kg胰腺只能提取4－5g胰岛素。 用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵， 远不能满足社会需要。1979年，科学家将动 物体内的胰岛素基因与大肠杆菌DNA分子重组， 并在大肠杆菌内实现了表达。1982年，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30%－50%。
基因工程干扰素
基因工程艾滋病疫苗
基因工程乙肝疫苗
利用微生物生产药物的优越性何在?
利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需 要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体 后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋 白质类药物。有以下优越性：
（1）利用活细胞作为表达系统，表达效率高， 无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量 药品。（2）可以解决传统制药中原料来源的 不足。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动 物或人体上获取原料。（3）降低生产成本， 减少生产人员和管理人员。
基 因 工 程 的 应 用
• 基因诊断技术在什么方面发展迅速？ 在诊断遗传性疾病方面发展迅速。目前 已经可以对几十种遗传病进行产前诊断。 • 举例
1）β—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
四、基因治疗曙光初照
1、基因治疗概念：
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，是治 疗遗传病的最有效的手段。 （把特定的外源基因导入有基因缺陷的细胞中， 从而达到治疗疾病的目的）
2、实例： (1)对严重复合型免疫缺陷症的治疗 将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋 巴细胞中，再将这种淋巴细胞转入患者体内。
设问:为什么乳腺能成为基因药物最理想的 表达场所呢？
（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 代谢反应。
（2）从乳汁中获取目的基因产物，产量高， 易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加 工，具有稳定的生物活性。 （3）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。
3.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
其他抗逆转基因植物
耐寒、耐旱转基因水稻
（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８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？
1。将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物 2。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
利用转基因改良植物的品质
含大量维生素的 转基因玉米
抑制的 抗原决定基因 表达或设法除 去 抗原决定基因 ，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
三、基因工程药品异军突起
1）.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？ 从生物的组织、细胞或血液中提取
2).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
是什么？
与植物花青素代谢有 关的基因
转基因蓝玫瑰
异想天开
二、动物基因工程前景广阔
——动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等
（一）用于提高动物生长速度
导入外源生长激素基因
（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。
（三）用转基因的动物生产药物
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___________ 。 显微注射法 （2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入 受精卵 _______中，原因是_____________。
一、植物基因工程硕果累累
哪些转基因作物已进入大规模商业化 应用阶段? 转基因大豆、玉米、棉花和油菜
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、 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.
(一)抗虫转基因植物
1.虫害给农作物带来了哪些影响? 传统农业如何 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
• 基因工程在环保方面有什么应用？
1）用于环境监测。
2）用于被污染环境的净化。 • 通过基因工程方法怎样进行环境监测？
例如：用DNA探针可以检测饮用水中 病毒的含量。此方法的特点是快速、灵敏， 1吨水中有10个病毒也能检测出来。
• 通过基因工程方法怎样净化被污染的环境？
1）用基因工程产物——“超级细菌”分解石 油，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假单孢杆菌的基因 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四种烃类的“超级细菌”。 2）用基因工程培养出“吞噬”汞和降解土壤 中DDT的细菌，以及能够净化镉污染的植物。 3）通过基因重组构建新的杀虫剂，取代生产 过程中耗能多、易造成环境污染的农药，并试 图通过基因工程回收和利用工业废物。
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. ？我国的科学家将抗虫基因导入棉 花用了什么独创的方法?
（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？ 许多栽培作物由于自身缺少抗病毒基因 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
基因工程药品 —— 生长激素
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， 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。 现可利用基因工程方法，将人的生长激素 基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。 人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长 激素，相当于6万具尸体的全部产量。
具全能性，可使外源基因在相应的组织细胞中表达 DNA杂交 技术检测外源基因是否插入 （3）通常采用_______
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_ _______细胞中特异表达。
膀胱上皮
（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 ， 某种调节因子
基因工程药品 —— 干扰素
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 的白细胞内提取，每300L血液只能提取出1mg 干扰素。1980－1982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。