基因工程的应用
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1.3 基因工程的应用
§1.3基因工程的应用
1、植物基因工程硕果累累 2、动物基因工程前景广阔 3、基因工程药物异军突起 4、基因治疗曙光初照
大豆、玉米、棉花、油菜 已进入大规模商业化应用 阶段
主要用于：提高农作 物抗逆能力、改良农 作物品质、利用植物 生产药物
请同学们阅读P17-19思考以下几题:
“动物基因工程前景广阔”思考
题:
1.如何利用动物基因工程技术提高动物的生长 速率?
2.怎样能在其他营养成分不受影响的情况下,降 低乳糖的含量?
3.目前科学家已在山羊等动物乳腺生物反应器 中表达了抗凝血酶.血清白蛋白.生长激素和 α-抗胰蛋白酶,科学家是怎样获得转基因动物 的?
乳腺（房）生物反应器 获取目的基因→
血友病，镰刀型细胞贫血症。
例6、应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使 用基因探针才能达到检测疾病的目的。这里的基因 探针是指（ B ）
A、用于检测疾病的医疗器械
B、用放射性同位素或萤光分子等标记的DNA分子
C、合成球蛋白的DNA
D、合成苯丙羟化酶的DNA片段
_重__组__D__N_A__导__入__受__体__细__胞_。
❖ 基因治疗的概念： 将正常基因导入病人体内，使该基因的表达产
物发挥功效，从而达到治疗疾病的目的
免疫系统发挥正常作用的必须物质
腺苷酸脱氨酶 腺苷酸脱氨酶基因
体外基因治疗：从病人体内获取某种细胞进 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大培养，最后重新输入 患者体内。
（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_____。 （2）进行基因转移是，通常要将外源基因转_受_精__卵中， 原因是 受精卵具有全能性，可使外源基因在相应组织细。胞表达 （3）通常采用 DNA分子杂交 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 细胞中特异表达。
１、用动物乳腺作为反应器构建生基因产表的达载蛋体→白质比
工厂生产有何优越性？
显微注射入哺乳动物受精卵中 →
产量高、质量好、成本低形成、早易期胚提胎→取 ２、简述乳腺生物反应器的胚胎操移植作到过母体程子宫？→
发育成转基因动物→
３、乳腺生物反应器的操作从生过殖期程的与雌性转乳汁基中收因集动产 物操作过程有何不同之处物？蛋白并阐述原因？
几丁质酶基因和抗毒素合成基因
调节细胞渗透压的基因
抗冻蛋白基因
鱼
抗除草剂基因
富含赖氨酸的蛋白质编码基因
控制番茄果实成熟的基因
植物花青素代谢有关的基因
乳糖酶基因
人胰岛素基因
人
改良植物的品质
金米：
将水仙花的两个基因和一种细菌的一个基 因一起植入一种名为T309的水稻中，获得一 种水稻新品种。这样获得的新水稻富含铁元素、 锌元素和可转化为维生素A的胡萝卜素，能防 止贫血和维生素A缺乏症，大米又呈金黄色。
（5）为使外源基因在后代长期保持，可将转基因小鼠 细胞的 细胞核 转入 去核的卵 细胞中构成重组细
胞，使其发育成与供体具有相同性状的个体。该技术称 为 核移植（或克隆）。
哺乳动物乳腺发生器和膀胱生物发生器
有什么区别？
相同优点：收集产物蛋白比较容易，不必对 动物产生伤害
不同：
乳腺发生器必须是雌性动物进入生殖期才能
第三步：将这些T淋巴细胞与携带了正常ada基因的反转录酶病毒混合在一起，让
病毒感染T淋巴细胞，使正常的ada基因扩增并插入到T细胞的基因中；
；
第四步：在实验室中通过细胞培养并确认转入的基因成功表达后，用注射器将成
千上万个重组的转基因T细胞注射到SCID患者的个体组织中。
；
（2）还有哪些遗传病可用基因治疗的方案进行治疗？试举例。
例5、患者缺乏正常的人体免疫功能，只要稍被细菌或病毒感染， 就会性病死亡。经过研究证实，SCID病人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。
（1）请你利用所学知识，设想一个治疗SCID病的方案。
第一步：发现人体正常ada基因克隆后用来替换反转录病毒的原 有基因，构建重组载体；
第二步：从SCID病人体内分离出免疫系统有缺陷的T淋巴细胞
收集产物蛋白
膀胱发生器不论雌性还是雄性，一出生就能
收集产物蛋白。且收集蛋白更简便、高效。
例2、器官移植是治疗人类某些疾病的有效治疗方法， 如对大面积烧伤病人采取的皮肤移植，肾衰竭病人的 肾移植，冠心病人的心脏移植等。下面就器官移植的 话题，回答相关问题：英国科学家已经研究用动物的 器官作为器官移植的器官来源，科学家发现猪的内脏 器官与人的内脏器官大小、形态均差不多，他们从20 世纪80年代就开始研究。研究的重点是改造猪细胞膜。 （1）猪细胞膜的基本结构和人的细胞膜是相同的，但 其上的 糖蛋白 和人细胞膜有很多是不同的。 （2）改造猪细胞膜主要是通过 基因工程 技术进行， 具体操作步骤：
体内基因治疗：用基因工程的方法，直接 向人体组织细胞中转移基因的治疗方法。
例4、基因治疗是指（ A ） A、把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达 到治疗目的 B、对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常， 达到治疗的目的 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，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 治疗疾病的目的
第一步，获得控制目的基因（人体细胞膜上蛋白质合
成的基因），所用的方法有
反转录法、化学合成法
。
第二步，将目的基因与 运载体 结合；
第三步，将目的基因导入受体细胞，对猪来说，应导
入其 受精卵
细胞最有效。
在这项技术中，必须使用的两种工具酶是 限制酶 和
DNA连接酶 。
基因工程药物异军突起
转基因抗乙肝西红柿，虽然不能治愈乙肝，但一年只 吃几个抗乙肝西红柿，就完全能代替注射乙肝疫苗。 抗乙肝西红柿属于转基因食品，就是将乙肝疫苗植入 西红柿内，经过多代繁殖，使转入的基因稳定化。这 种西红柿培育历时十年，先是在实验室生长，等各种 安全因素达标后，才移至户外，进行封闭种植。
1.目前用于杀虫的转基因抗虫植物基因有哪些? 2.抗病转基因植物所采用的基因,使用最多的是
什么? 3.造成低产.减产的常见环境因素有哪些?使烟草.
番茄的耐寒能力提高措施是什么? 4. 豆类中哪种必需氨基酸较少?大米.玉米.小麦
中哪种必需氨基酸较少?举例说明科学家如何 提高氨基酸的含量? 5.阅读相关内容后完成下表:
例3、1997年，科学家将动 物体内的能够合成胰岛素的 基因与大肠杆菌的DNA分 子重组，并且在大肠杆菌中 表达成功。如右图，请据图 回答问题。 (1)此图表示的是采取 _人__工__合_成__基__因____方法 获取_胰__岛__素__（__目__的_）_基因 的过程。
(2)图中①DNA是以_胰__岛__素_m__R_N__A_为 模板，__逆_转__录__形成单链DNA，在酶 的作用下合成双链DNA，从而获得了 所需要的_胰__岛__素_（__目__的__）__基_因。 (3)图中②代表的是 __限__制__性__核__酸_内__切__酶__酶，在它的作 用下将质粒切出_____黏__性__末端。 (4)图中③代表重组DNA，含 ______胰__岛__素_____基因。 (5)图中④表示的过程是
要在编码蛋白质的基因序列前加上乳腺组织中特异
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）
例1、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wenku.baidu.com泌到尿液中。请回答：
转基因生物与目的基因的关系
转基因生物 抗虫棉基因
抗病毒转基因小麦 抗立枯丝核菌(真菌)的烟草 抗盐碱和干旱作物 耐寒的番茄 抗除草剂的大豆
富含赖氨酸的转基因玉米 转基因延迟番茄 转基因牵牛花 降低乳糖的奶牛 生产胰岛素的工程菌
目的基因
Bt毒蛋白基因
从何来 苏云金芽孢杆菌
病毒外壳基因和病毒复制酶基因
§1.3基因工程的应用
1、植物基因工程硕果累累 2、动物基因工程前景广阔 3、基因工程药物异军突起 4、基因治疗曙光初照
大豆、玉米、棉花、油菜 已进入大规模商业化应用 阶段
主要用于：提高农作 物抗逆能力、改良农 作物品质、利用植物 生产药物
请同学们阅读P17-19思考以下几题:
“动物基因工程前景广阔”思考
题:
1.如何利用动物基因工程技术提高动物的生长 速率?
2.怎样能在其他营养成分不受影响的情况下,降 低乳糖的含量?
3.目前科学家已在山羊等动物乳腺生物反应器 中表达了抗凝血酶.血清白蛋白.生长激素和 α-抗胰蛋白酶,科学家是怎样获得转基因动物 的?
乳腺（房）生物反应器 获取目的基因→
血友病，镰刀型细胞贫血症。
例6、应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使 用基因探针才能达到检测疾病的目的。这里的基因 探针是指（ B ）
A、用于检测疾病的医疗器械
B、用放射性同位素或萤光分子等标记的DNA分子
C、合成球蛋白的DNA
D、合成苯丙羟化酶的DNA片段
_重__组__D__N_A__导__入__受__体__细__胞_。
❖ 基因治疗的概念： 将正常基因导入病人体内，使该基因的表达产
物发挥功效，从而达到治疗疾病的目的
免疫系统发挥正常作用的必须物质
腺苷酸脱氨酶 腺苷酸脱氨酶基因
体外基因治疗：从病人体内获取某种细胞进 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大培养，最后重新输入 患者体内。
（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_____。 （2）进行基因转移是，通常要将外源基因转_受_精__卵中， 原因是 受精卵具有全能性，可使外源基因在相应组织细。胞表达 （3）通常采用 DNA分子杂交 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 细胞中特异表达。
１、用动物乳腺作为反应器构建生基因产表的达载蛋体→白质比
工厂生产有何优越性？
显微注射入哺乳动物受精卵中 →
产量高、质量好、成本低形成、早易期胚提胎→取 ２、简述乳腺生物反应器的胚胎操移植作到过母体程子宫？→
发育成转基因动物→
３、乳腺生物反应器的操作从生过殖期程的与雌性转乳汁基中收因集动产 物操作过程有何不同之处物？蛋白并阐述原因？
几丁质酶基因和抗毒素合成基因
调节细胞渗透压的基因
抗冻蛋白基因
鱼
抗除草剂基因
富含赖氨酸的蛋白质编码基因
控制番茄果实成熟的基因
植物花青素代谢有关的基因
乳糖酶基因
人胰岛素基因
人
改良植物的品质
金米：
将水仙花的两个基因和一种细菌的一个基 因一起植入一种名为T309的水稻中，获得一 种水稻新品种。这样获得的新水稻富含铁元素、 锌元素和可转化为维生素A的胡萝卜素，能防 止贫血和维生素A缺乏症，大米又呈金黄色。
（5）为使外源基因在后代长期保持，可将转基因小鼠 细胞的 细胞核 转入 去核的卵 细胞中构成重组细
胞，使其发育成与供体具有相同性状的个体。该技术称 为 核移植（或克隆）。
哺乳动物乳腺发生器和膀胱生物发生器
有什么区别？
相同优点：收集产物蛋白比较容易，不必对 动物产生伤害
不同：
乳腺发生器必须是雌性动物进入生殖期才能
第三步：将这些T淋巴细胞与携带了正常ada基因的反转录酶病毒混合在一起，让
病毒感染T淋巴细胞，使正常的ada基因扩增并插入到T细胞的基因中；
；
第四步：在实验室中通过细胞培养并确认转入的基因成功表达后，用注射器将成
千上万个重组的转基因T细胞注射到SCID患者的个体组织中。
；
（2）还有哪些遗传病可用基因治疗的方案进行治疗？试举例。
例5、患者缺乏正常的人体免疫功能，只要稍被细菌或病毒感染， 就会性病死亡。经过研究证实，SCID病人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。
（1）请你利用所学知识，设想一个治疗SCID病的方案。
第一步：发现人体正常ada基因克隆后用来替换反转录病毒的原 有基因，构建重组载体；
第二步：从SCID病人体内分离出免疫系统有缺陷的T淋巴细胞
收集产物蛋白
膀胱发生器不论雌性还是雄性，一出生就能
收集产物蛋白。且收集蛋白更简便、高效。
例2、器官移植是治疗人类某些疾病的有效治疗方法， 如对大面积烧伤病人采取的皮肤移植，肾衰竭病人的 肾移植，冠心病人的心脏移植等。下面就器官移植的 话题，回答相关问题：英国科学家已经研究用动物的 器官作为器官移植的器官来源，科学家发现猪的内脏 器官与人的内脏器官大小、形态均差不多，他们从20 世纪80年代就开始研究。研究的重点是改造猪细胞膜。 （1）猪细胞膜的基本结构和人的细胞膜是相同的，但 其上的 糖蛋白 和人细胞膜有很多是不同的。 （2）改造猪细胞膜主要是通过 基因工程 技术进行， 具体操作步骤：
体内基因治疗：用基因工程的方法，直接 向人体组织细胞中转移基因的治疗方法。
例4、基因治疗是指（ A ） A、把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达 到治疗目的 B、对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常， 达到治疗的目的 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，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 治疗疾病的目的
第一步，获得控制目的基因（人体细胞膜上蛋白质合
成的基因），所用的方法有
反转录法、化学合成法
。
第二步，将目的基因与 运载体 结合；
第三步，将目的基因导入受体细胞，对猪来说，应导
入其 受精卵
细胞最有效。
在这项技术中，必须使用的两种工具酶是 限制酶 和
DNA连接酶 。
基因工程药物异军突起
转基因抗乙肝西红柿，虽然不能治愈乙肝，但一年只 吃几个抗乙肝西红柿，就完全能代替注射乙肝疫苗。 抗乙肝西红柿属于转基因食品，就是将乙肝疫苗植入 西红柿内，经过多代繁殖，使转入的基因稳定化。这 种西红柿培育历时十年，先是在实验室生长，等各种 安全因素达标后，才移至户外，进行封闭种植。
1.目前用于杀虫的转基因抗虫植物基因有哪些? 2.抗病转基因植物所采用的基因,使用最多的是
什么? 3.造成低产.减产的常见环境因素有哪些?使烟草.
番茄的耐寒能力提高措施是什么? 4. 豆类中哪种必需氨基酸较少?大米.玉米.小麦
中哪种必需氨基酸较少?举例说明科学家如何 提高氨基酸的含量? 5.阅读相关内容后完成下表:
例3、1997年，科学家将动 物体内的能够合成胰岛素的 基因与大肠杆菌的DNA分 子重组，并且在大肠杆菌中 表达成功。如右图，请据图 回答问题。 (1)此图表示的是采取 _人__工__合_成__基__因____方法 获取_胰__岛__素__（__目__的_）_基因 的过程。
(2)图中①DNA是以_胰__岛__素_m__R_N__A_为 模板，__逆_转__录__形成单链DNA，在酶 的作用下合成双链DNA，从而获得了 所需要的_胰__岛__素_（__目__的__）__基_因。 (3)图中②代表的是 __限__制__性__核__酸_内__切__酶__酶，在它的作 用下将质粒切出_____黏__性__末端。 (4)图中③代表重组DNA，含 ______胰__岛__素_____基因。 (5)图中④表示的过程是
要在编码蛋白质的基因序列前加上乳腺组织中特异
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）
例1、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wenku.baidu.com泌到尿液中。请回答：
转基因生物与目的基因的关系
转基因生物 抗虫棉基因
抗病毒转基因小麦 抗立枯丝核菌(真菌)的烟草 抗盐碱和干旱作物 耐寒的番茄 抗除草剂的大豆
富含赖氨酸的转基因玉米 转基因延迟番茄 转基因牵牛花 降低乳糖的奶牛 生产胰岛素的工程菌
目的基因
Bt毒蛋白基因
从何来 苏云金芽孢杆菌
病毒外壳基因和病毒复制酶基因