基因工程的应用.ppt

思考与探究: 根据所学内容，试概括写出基因工程解决了 哪些生活、生产中难以解决的问题。
基因工程可以生产人类需要的药物，如胰岛素、 干扰素等。我们吃的某些食品如番茄、大豆等也 可以是基因工程产品。农业生产中的抗虫棉、抗 病毒烟草、抗除草剂大豆等都已进入商品化生产， 上述产品有些是常规方法难以生产的或者生产成 本过高。
6.(1)基因 将目的基因导入受体细胞 启动子 终止子 (2)胚胎移植 (3)生物安全、环境安全 现新的过敏原 工合成(2)担心出现滞后效应
担心营养成分改变
(3)生殖隔离 启动子
(4)抗生素 培养液 无菌、无毒 8. (1)基因选择性表达 (2)①PCR技术 能 引物 ②解旋酶处理或加热 ③探针与R基因或r基因 ④RR
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。
显微注射法 感受态细胞法
比较项目
乳腺生物反应器
工程菌
生产条件
需严格灭菌,严格控 不需严格灭菌,温 制工程菌所需的温度、 度等外界条件对 pH、营养物质浓度 其影响不大 等外界条件 从微生物细胞中提取
药物提取 从动物乳汁中提取
生产设备 畜牧业生产,加提取设备 工业生产,设备精良
2.基因治疗与基因诊断
基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么？
繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质 量的皮毛等优良品质的转基因动物。 该过程的重要步骤是通过感染或显微注射技术将 重组DNA转移到动物受精卵中。
典例1
答案：(1)启动子 (3)分子杂交 (4)工程菌培养 织、细胞或血液 标记基因 终止子 DNA分子
(2)受精卵发育的全能性最容易表达
(2)两者的区别
比较项目 基因结构
乳腺生物反应器 动物基因的结构 与人类基因的结 构基本相同
基因表达 受体细胞 导入目的 基因的方 式
工程菌 细菌或酵母菌等生物 基因的结构与人类基 因的结构有较大差异 合成的药物蛋白与 细菌细胞内没有内质网、 天然蛋白质相同 高尔基体等细胞器,产生 的药物蛋白可能没有活性 动物的受精卵 微生物细胞
原理
操作过程
进展
基因治 基因表达利用正常基因导入有基因缺陷 临床实验 的细胞中,以表达出正常性状来 疗
治疗
基因诊 断
碱基互 补配对
制作特定DNA探针与病人 样品DNA 混合分析杂交带情况
临床应用
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.
个体生物学水平鉴定 动物细胞培养
杂交抗原—抗体杂交(答对任意两种即可)
直接从生物组 由于受操作条件相对较苛刻等
的限制，价格十分昂贵
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。
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，将受精卵送入母 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。
(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.现在已有哪些抗虫植物问世?
3. 抗虫基因
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。 4.抗虫棉的目的基因是什么?目的基因从何 而来?
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%。
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
转基因蓝玫瑰
总结：基因工程在农业上的应用
（1）高产、稳产和具优良品质的品种
用基因工程的方法可以改善粮食作物的
蛋白质含量。如“向日葵豆”植株。
（2）抗逆性品种
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，将从根本上改变作物的特性。如转基 因抗虫棉。
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。
考题训练 1.AD 2.D 3.ABC 4. （1）全部 部分 （2）筛选 （3）乙 表达产物 （4）同源染色体的一条上
耐旱性
5. （1）逆转录酶 DNA聚合酶 氨基酸 脱氧核苷酸 （2）引物 （目的基因或A基 因）模板 （3）基因表达载体 （4）使其 成为感受态细胞，使大肠杆菌更容易吸收重 组DNA分子
3.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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（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
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
3.转基因耐寒的烟草和番茄中哪种目的基因 提高了其抗寒能力？目的基因从何而来？ 鱼的抗冻蛋白基因
3.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
知识回顾：基因诊断
DNA分子杂交是基因诊断最基本的方法之一。 当用一段已知基因的核苷酸序列作为探针， 与被测基因进行接触，若两者的碱基完全配 对成双链，则表明被测基因中含有已知的基 因序列。
五、基因芯片
从正常人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就 可以得出标准图谱；从病人的基因组中分离出DNA与 DNA芯片杂交就可以得出病变图谱。 通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的 DNA信息。 基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、 平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新 技术。
改良
3.基因工程药物 工程菌 (1)来源：转基因的 _______。 疫苗 细胞因子 、抗体、 (2)成果：_________ _____、激素等。
遗传病 (3)作用：预防和治疗人类肿瘤 _________、心血管疾病、_______、 各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。
4.基因治疗 正常基因 导入病人体内，使该基因的表达产 (1)方法：把_________ 物发挥功能。 遗传病 的最有效的手段。 (2)效果：治疗_______ 体外 基因治疗。 (3)分类：_____ 体内 基因治疗和_____
一、基因工程的应用
1.转基因植物 类别 应 用 实 例 杀虫的基因主要有Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、 抗虫 淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等
抗病
抗逆
抗病毒基因:病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因; 抗真菌基因:几丁质酶基因和抗毒素合成基因
抗盐碱和抗干旱的调节细胞渗透压基因、抗冻蛋白基因 抗除草剂基因 ①转基因玉米中赖氨酸的含量比对照提高30% ②转基因延熟番茄储存时间可延长1～2个月 ③转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色变异
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
设问:就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？
转基因动物的乳腺。
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。
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）