基因工程药物异军突起转基因抗乙肝西红柿
“疫苗西红柿”2005年上市
“疫苗西红柿”2005年上市
在不久的将来，只要吃五六顿西红柿，就能获得预防乙肝的免疫力了。
记者2004年7月28日从中国农业科学院生物技术研究所获悉，这种神奇的“乙肝疫苗西红柿”目前已完成大部分田间安全性实验，并预期能在2005年7月后作为功能食品在北京上市。
据研究所刘德虎研究员介绍，每克这样的西红柿果实中就含有2微克乙肝疫苗蛋白,能使人体产生抗体，具有乙肝免疫力。
和已经淘汰的血源性疫苗、现用的注射疫苗相比，吃西红柿显得更简单方便----不过只能生吃，不能熟食。
在小白鼠身上的实验显示，小白鼠连续五周每周吃1克这样的“疫苗”后，身体内的抗体水平便达到了注射三次疫苗针剂的水平，获得终身免疫力；连续喂养1年，小白鼠也没有出现畸变或者死亡。
西红柿怎么具备乙肝疫苗功能？刘德虎介绍说，是通过基因工程实现的。
科研人员首先从乙肝病毒的包膜蛋白中提取出抗原基因，让它转移到另一种细菌----脓杆菌的细胞核内。
当脓杆菌浸染西红柿细胞时，这段能产生免疫蛋白的功能基因便进入西红柿细胞核染色体中。
科研人员再将这种细胞培养成完整的植株，并从中选取抗原基因功能正常的果苗。
只有抗原基因正常发挥其“表达功能”，这些果苗才能结出含有疫苗蛋白的“疫苗西红柿”----口感、外形和普通西红柿完全一样。
有关专家介绍，我国有上亿名乙肝病毒携带者和3000万名乙肝患者。
“疫苗西红柿”对防止乙肝传染病将产生重要作用。
如果一切顺利，这种西红柿预计能在2005年7月取得农业部生产安全证书，并可以批量生产，摆上超市货架。
1.3-基因工程的应用
能生产因山羊
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。
一、植物基因工程硕果累累 1、抗虫转基因植物 常见的抗虫基因 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
优点： 避免了使用农药对环境造成的污染， 又大大降低了生产的成本。
2、抗病转基因植物
病毒外壳蛋白基因 抗病毒 病毒的复制酶基因 常见的抗病基因 几丁质酶基因 抗真菌 抗毒素合成基因
编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因
• 1990年9月美国一个4岁 的小女孩接受基因治疗取 得了成功。她由于继承了 父母亲的各自的一个缺损 基因，患上腺苷脱氨酶缺 乏所致的严重复合免疫缺 损症（ADA缺陷症， SCID）。医生采用体外 疗法，从患者身上取出外 周血的淋巴细胞，把正常 的基因引入淋巴细胞，然 后把这些细胞注入血液中， 4个月内重复了4次，经治 疗后，该女孩已能正常生 活并上学，疗效令人满意。 这是第一个成功的基因治 疗。
转基因抗冻番茄
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。
从病人体内获 得某种细胞 体外培养 筛选 并转基因 成功重组基 因的 细胞 重新输入患者体内 正常基因 修饰的病 毒作载体 患者组 织细胞
基因工程的应用
（一）用于提高动物生长速度
（二）用于改善畜产品的品质
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。
思考:如何用基因工程技术实现药物在乳汁中分泌呢？
早期胚胎培养
①获取目的基因（例如药用蛋白基因）
转基因小羊 （雌性）
②构建基因表达载体
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产下转基因动物（只有在产下的雌性个体中，目的基
因才能表达）。
思考：为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达
场所呢？ 不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。 表达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳定
如图为利用生物技术获得生物新品种的过程，据图回答：
PCR 技术，利用的原理是 (1)在基因工程中，A→B为________ _________ DNA复制 ，其中①为_________ DNA解旋 过程。 氢 (2)加热至94℃的目的是使DNA中的________ 键断裂，这一 过程在细胞内是通过__________ 解旋酶 作用来完成的。 (3)当温度降低时，引物与模板末端结合，在DNA聚合酶的 作用下，引物沿模板链延伸，最终合成两条DNA分子，此过 程中的原料是____________ ，遵循的原则是碱基互补配对原则 __________。 4种脱氧核苷酸
干扰素分子结构
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。通过基因工程的方式创造了能 合成人干扰素的大肠杆菌，每1Kg的培 养液可提取20—40mg干扰素。
干扰素生产车间
基因工程药品 —— 生长激素
新人教版 高中生物选修3专题一1.3基因工程的应用原创
基因治疗曙光初照（重点 应用）
1 基因治疗： 是指是把健康的外源基因导入有基因缺 陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。（重要） 2 方法：
A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。（效果较为可靠） B体内基因治疗 直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法
用于治疗病毒的感染和癌症，但在体外保 存相当困难。如果将其分子上的一个半胱 氨酸变成丝氨酸，那么在-70℃的条件下， 可以保存半年。
一、蛋白质工程崛起的缘由
例如：
干扰素（半胱氨酸） 改造
满足人类生产 和生活的需要
干扰素（丝氨酸）
体外很难保存
体外可以保存半年
玉米中赖氨酸含量比较低
天冬氨酸激酶 （352位的苏氨酸）
某多肽链的一段氨基酸序列是： ……—丙氨酸—色氨酸—赖氨酸—甲硫氨酸— 苯丙氨酸—……
讨论：
1．怎样得出决定这一段肽链的脱氧核 苷酸序列?请把相应的碱基序列写出来。 2．确定目的基因的碱基序列后，怎样 才能合成或改造目的基因(DNA)?
蛋白质工程的进展与前景
蛋白质工程目前的现状：成功的例子不多， 主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于 正确的空间结构，而科学家目前对大多数 蛋白质的空间结构了解很少。
基因治疗曙光初照
重症联合免疫缺陷（SCID）
患者缺乏正常的人体免疫功
能，只要稍被细菌或者病毒 感染，就会发病死亡。这个 病的机理是细胞的一个常染 色体上编码腺苷酸脱氨酶
（简称ADA）的基因（ada）
发生了突变。可以通过基因
工程的方法治疗。
SCID患者生存在无菌环境中
基因治疗曙光初照
吃“西红柿”可防乙肝
吃“西红柿”可防乙肝吃西红柿（番茄）就可以预防乙肝，这将不再是天方夜谭！负责此项目的中国农业科学院生物技术中心的刘德虎研究员介绍说，可预防乙肝的转基因西红柿已经研制出来了！目前，为了让人们能够吃到安全卫生的转基因西红柿，他所领导的研究小组正在进行最后的试验。
据估计，中国农科院生物技术中心计划2004年在北京、上海等全国20个大城市的超市中首先出售这种西红柿。
转基因西红柿为什么能防乙肝？科学家为了改变某些动植物产品的品质或提高其产量，把一种生物基因转移到另一种生物上去，叫做转基因。
以转基因生物为原料加工生产的食品就是转基因食品。
例如，在西红柿里插入某种细菌的基因，可以使西红柿成熟的时候果体比较硬，便于储运、加工；给玉米插入抗虫害基因，可增强其抗虫害能力等等。
可以防乙肝的转基因西红柿在外形上与普通的西红柿没有什么不同，它们的差别在于二者的成分不同。
除去普通的西红柿成分之外，转基因西红柿里还含有许多可以在人体内产生抗乙肝病毒的抗体成分。
可预防乙肝的西红柿其实就是一种转基因食品。
这种转基因西红柿有哪些优点？大家也许不知道，一般乙肝疫苗生产、运输、贮存的费用比较高，用转基因西红柿就可以切实解决这个问题。
在需要这种转基因西红柿的地方，只要气候适宜西红柿生长，种植非常方便，而且加工处理设备比较便宜。
转基因西红柿有什么好处？只要吃上一个西红柿就等于打了乙肝疫苗，这太方便了！既省钱省力，又减少了痛苦，何乐而不为呢？但西红柿大小不一样，因此每一个西红柿中所含的特殊蛋白质也不相同。
而传统接种疫苗的成功与否取决于每人每次所接受的疫苗剂量是否相同。
如果剂量过多，会产生一些不良反应；过少，则可能不产生任何作用。
因此，人们不禁要问：吃个儿大的西红柿有没有危险？吃多少才合适？对此问题，刘德虎研究员解释说：“传统的疫苗接种需要对剂量进行控制，而转基因西红柿就不要考虑这个问题。
因为预防乙肝的转基因西红柿经消化道吸收后在人体内产生抗体，从而具有免疫能力。
基因工程简介
美国医学家安德森
谢德尔，1999
基 因 治 疗
用基因治疗血友病
器 官 移 植
基因治疗是指（
）
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
2）将外源目的基因或片段拼接到具有运输或 转移能力的工程载体（质粒、噬菌体、病 毒等）上，形成重组DNA分子。载体须能 够自我复制且具有选择标记。
3）把重组DNA分子转移到适宜的受体细胞中进 行扩增、表达（基因工程重组系统）。
4）阳性克隆子的鉴定。 5）阳性克隆子的直接诱导表达，或再将其克隆
到其他表达载体上，导入真核受体细胞（酵 母、植物、动物或人体细胞），以便在新的 背景下实现功能表达 ，产生人们所需的基 因工程产品。
重度联合免疫缺陷症
1990年，美国医学家安德森对一例患腺苷脱氨酶(ADA)缺乏症的4 岁女孩谢德尔进行基因治疗。该女孩由于先天缺乏ADA基因，自身不 能生产ADA，先天免疫功能不全，只能生活在无菌的隔离帐里。他们 将含有这个女孩自己的白血球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中，
这种白血球都已经过改造，有缺陷的基因已经被健康的基因所替代。 在以后的10个月内她又接受了7次这样的治疗，同时也接受特定抗体 的治疗。经治疗后，免疫功能日趋健全，能够走出隔离帐，过上了正 常人的生活。
通俗地说，基因工程就是指将一种供体生 物体的目的基因与适宜的载体在体外进行拼接 重组，然后转入另一种受体生物体内，使之按 照人们的意愿稳定遗传并表达出新的基因产物 或产生新的遗传性状的DNA体外操作程序。也 称为分子克隆技术。
1.3基因工程的应用
构建基因表达载体： 药用蛋白质基因首端加上乳腺蛋白基因启动子等调控组件 （因为产品在奶中形成，需要在乳腺组织中特异性表达的启动子） 利用显微注射法导入动物受精卵
培养成早期胚胎
将胚胎送入母体动物 发育成转基因动物
15
目前科学家已在牛和山羊等 动物乳腺生物反应器中表达 出了抗凝血酶,血清白蛋白, 生长激素和a-抗胰蛋白酶等 重要医药产品
抗病转基因植物
7
3.其他抗逆转基因植物
• 抗盐碱 • 抗干旱 • 抗涝害 • 抗寒 • 抗除草剂 (1).抗逆性基因:调节细胞渗透压的基因（提高作物抗盐碱、抗 干旱）;鱼的抗冻蛋白基因;抗除草剂基因 (2).针对盐碱,干旱,低温的不利环境条件,而培育出抗盐碱,抗干旱, 抗涝害,抗寒的农作物新产品,主要方法是在有关植物中转入 调节细胞渗透压的基因 (3).针对与农作物竞争的杂草而培育的抗除草剂的植物,将抗除 草剂基因导入大豆,玉米等作物,喷洒除草剂时,杀死田间杂草 8 而不损伤作物
4.利用转基因改良植物的品质
（1）科学家将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入 植物中，或者改变这些氨基酸合成途径中某种关键酶的 活性，以提高氨基酸的含量。
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（2）我国科学家成功地将与植物花青素代谢有关的基因导 入花卉植物矮牵牛中，呈现出自然界没有的颜色变异。
（3）我国科学家将控制番茄果实成熟的基因导入番茄，获 得转基因延熟番茄，使其存储时间延长。
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
1
一、植物基因工程硕果累累
植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力,以及 2 改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。
转基因抗乙肝番茄可望上市
的技术革新都有其两面性，正如现代工业的发展 带来了环境问题一样，转基因的发展总会有一些 负面因素。但是他坚信人类科技的发展终究能够 屏蔽掉那些不利因素，而转基因食品也
必将成为日后主要的粮食来源。 相关链接 何谓“转基因食品” 在昨天的会上，上海市卫生局食品科科长李洁对 于转基因食品打了一个很有趣的比喻：如果把每 个物种的整
前在我国产业化发展非常缓慢，最主要的问题便 是受制于转基因食品的安全与否尚无定论。 目前我国生产的转基因食品主要有三种，他们分 别是耐储番茄、抗病毒甜椒、抗病毒番
茄。而最近研究的转基因食品便是“抗乙肝番 茄”，据郭俊生教授介绍，抗乙肝番茄色泽红艳， 与普通番茄口感一样酸中带甜。食用抗乙肝番茄， 虽然不能治愈乙肝，但一年只需吃几
转基因食品诞生至今，全球还没有发生过人类使 用转基因食品致病的个例，但是由于转基因食品 毕竟破坏了万年以来所形成的生物物种平衡，其 潜在作用目前还难以预知。 随着世
界人口的不断增长和粮食缺口的增加，目前每天 都有4000人死于饥饿。能够明显提高产量的转基 因食物必将纳入各国考虑发展的范围。至于食品 安全问题，郭教授认为，每一样新
其原因为几年前英国的一位研究人员在其公布的 实验结果中说：用含有转基因的马铃薯饲养大鼠， 引起了大鼠器官生长异常、体重减轻、免疫系统 遭到破坏。实验结果立即引起轰动，
英国公众对转基因食品的安全性纷纷表示怀疑， 而这种怀疑也传染到了整个欧洲。 部分发展中国家：不排斥也不大投入 以中国为例的一些发展中国家目前在转基因技术 方面进
美洲：转基因食品运用最广的地域 在美国有着约4000种转基因食品，占其加工食品 的60%。美国的玉米和大豆有50％采用转基因种 子，而含高维生素A的胡萝卜和高
番茄红素的“抗癌西红柿”也很受欢迎。 而阿根廷则是转基因大豆分布最多的国家，几乎 100％的阿根廷大豆都使用了转基因技术。 欧盟国家：采取了完全抵制的态度
基因工程的应用(反思过的)
导入淋巴细胞 筛选） （筛选）
转入患 者体内
补充： 补充：基因诊断
基因诊断：也称为DNA诊断 诊断或 基因诊断：也称为DNA诊断或基因探针
技术，用放射性同位素（ 技术，用放射性同位素（如32P）、荧光分子等 ）、荧光分子等 ）、 标记的DNA分子作探针，利用 分子作探针， 分子杂交原 标记的 分子作探针 利用DNA分子杂交原 分子杂交 鉴定被检测标本上的遗传信息 被检测标本上的遗传信息， 理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测 疾病的目的。 疾病的目的。
例：
探针可迅速检出肝炎病毒、 （1）用DNA探针可迅速检出肝炎病毒、肠道病毒、 ） 探针可迅速检出肝炎病毒 肠道病毒、 单纯疱疹病毒等 珠蛋白的DNA （2）β—珠蛋白的DNA探针可检出镰刀型细胞贫血症 珠蛋白的DNA探针可检出镰刀型细胞贫血症 （3）苯丙氨酸羟化酶基因探针可检出苯丙酮尿症； 苯丙氨酸羟化酶基因探针可检出苯丙酮尿症； （4）用白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的DNA 用白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的DNA 探针可检测白血病
四、基因治疗——实验阶段 基因治疗 实验阶段
把正常基因导入病人体细胞内， 把正常基因导入病人体细胞内，使该基因的 表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。 表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。
实例——复合型免疫缺陷症的临床基因治疗 实例——复合型免疫缺陷症的临床基因治疗
治疗方法：先将患者的T细胞取出体外培养，将 治疗方法：先将患者的 细胞取出体外培养， 细胞取出体外培养
（2）抗病转基因植物
1. 植物基因工程硕果累累 （3）抗逆转基因植物
转鱼抗冻蛋白 转鱼抗冻蛋白 基因的番茄 图 1-20
1. 植物基因工程硕果累累 （3）抗逆转基因植物
基因工程药物异军突起转基因抗乙肝西红柿
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: 1.抗虫转基因植物
途径：体外基因治疗和体内基因治疗
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。
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。
杀虫基因种类： 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 成果： 抗虫植物主要有水稻、棉、玉米、马铃薯、番茄等
2.抗病转基因植物
植物的病原微生物： 主要有病毒、真菌和细菌等 抗病基因种类： 抗病基因（病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因） 抗真菌基因（几丁质酶基因、抗毒素合成基因）
4.转基因动物作器官移植的供体
器官供体：抑制或除去）生物反应器
乳房生物反应器的操作过程
获取目的基因
（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） 形成胚胎 将胚胎送入母体
显微注射导入哺 乳动物受精卵中
来源：转基因工程菌 基因工程药物：细胞因子、抗体、疫苗、激 素等 基因工程药物可以用来预防和治疗人类肿瘤、 心血管疾病、遗传病、各种传染病、糖尿 病、类风湿等疾病
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 成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的淋巴细胞
将来：生吃西红柿可以防乙肝
龙源期刊网 将来：生吃西红柿可以防乙肝作者：张丽虹来源：《大众健康》2003年第04期近来获悉，含有抗乙肝病毒抗原蛋白颗粒的转基因西红柿，已由中国农业科学院生物技术研究所培育成功。
再等两年，人们就可以从市场上买到这种西红柿了。
人们在欣喜之余，难免又有几分顾忌：把西红柿弄成转基因的，是啥味了？吃这种西红柿真能防乙肝？这种西红柿能随便吃吗？中国农业科学院生物技术研究所研究员、国家“863”计划“利用转基因植物生产乙肝口服疫苗”项目负责人刘德虎对这种西红柿作了介绍：1998年4月，美国国家过敏症和传染病研究所首次报道了人食用转基因马铃薯后体内能产生相应的抗体，表明在植物中产生的抗体蛋白可以安全地通过动物和人的消化道，而不会被各种消化液分解。
其原因之一是植物的细胞壁可以保护它的细胞内的抗原蛋白不被胃蛋白酶和酸性环境分解，直到它安全抵达肠黏膜后才被释放出来。
同时，它能与肠黏膜上的糖蛋白受体结合，并刺激人的机体产生免疫应答反应。
研究还证实，只需少量抗原蛋白（也就是口服疫苗）就可以刺激人体产生良好的应答反应，并不比肌肉注射的用量大。
我国在“八五”期间成功地研制出基因工程重组乙肝疫苗，并取得了很好的预防效果，但这类疫苗仍然存在须多次接种、价格昂贵等问题，或多或少地影响到人群总体的预防效果。
因此，降低疫苗费用、简化接种程序、进一步扩大疫苗的保护范围，就成为乙肝预防研究的新课题。
于是，利用转基因植物生产乙肝口服疫苗的项目研究应运而生。
吃这种转基因西红柿来预防乙肝有如下特点：1.更安全。
因为在转基因植物中只增加了乙肝病毒表面抗原重组蛋白颗粒，能够完全排除其他对人体有害的病原微生物污染的可能性。
2.价格低廉。
因为它无须提纯和冷藏，只要有种苗，农民就可以栽种，无须额外的技术指导，不增加生产成本。
3.使用更方便。
用这种吃西红柿的方式接种乙肝疫苗，不用去医院，自己在家里食用即可，而且省去多次注射疫苗带来的麻烦和疼痛。
它不仅适用于未接种过乙肝疫苗的人，也适用于已注射过乙肝疫苗、但保护期（5~10年）已临近结束需加强免疫的人。
基因工程的应用
用转基因的植物生产药物
转基因抗乙肝西红柿(中国)，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。
干扰素（由效应T细胞产生）课本P22小字
•疾病的治疗：基因工程药物、基因治疗。 基因治疗：指利用遗传学的原理治疗人类的 疾病。 目前人类基因治疗主要集中在遗传性疾病、 肿瘤及某些传染性疾病。至1997年初，全世界共 记录了2103例基因治疗病例（美国1700例）。其 中68%是治疗肿瘤的，19%是治疗遗传病的， 12%治疗传染性疾病等。
美国医学家安德森
谢德尔，1999
基因治疗是根本性的治疗
取代致病基因 导入能增强人体免疫能力的基因
体外基因治疗
复合型免疫缺陷症
体内基因治疗
ห้องสมุดไป่ตู้
遗传性囊性纤维化病
生产贵重药物——乳腺生物反应器，如：红细 胞生成素（肿瘤化疗的辅助药物）、乳铁蛋白（促 进铁的吸收）、1-抗胰蛋白酶（治疗囊性纤维化及 肺气肿）、凝血因子VIII及IX（治疗血友病）人血 清白蛋白（治疗烧伤）等。到2005年为止，年产值 可达350亿美圆。
基因工程药物异军突起
基因工程方法生产蛋白质 药物的优势是非常明显的
第一例基因治疗的疾病是1990年9月每个FDA批准的 用ada（腺苷脱氨酶）基因治疗SCID（严重型联合型免疫 缺陷症。第一例接受治疗的是一位4岁的女孩，第二例是 一位9岁的女孩。
基因治疗—事例
1990年，美国医学家安德森对一例患腺苷脱氨酶 (ADA)缺乏症的4岁女孩谢德尔进行基因治疗。该女孩 由于先天缺乏ADA基因，自身不能生产ADA，先天免疫 功能不全，只能生活在无菌的隔离帐里。他们将含有 这个女孩自己的白血球的溶液输入她左臂的一条静脉 血管中，这种白血球都已经过改造，有缺陷的基因已 经被健康的基因所替代。在以后的10个月内她又接受 了7次这样的治疗，同时也接受特定抗体的治疗。经治 疗后，免疫功能日趋健全，能够走出隔离帐，过上了 正常人的生活。
(导学讲练通)高中生物 6
【误区警示】(1)碱基对之间的氢键断裂与重建并不是都需要 酶：DNA分子内碱基对之间的氢键打开需要解旋酶，氢键连接 不需要酶，依靠碱基互补配对即可形成。 (2)磷酸二酯键的形成并不只是在一种酶的作用下形成： ①磷酸二酯键在DNA聚合酶、DNA连接酶的作用下，都能形成； ②DNA聚合酶是将单个游离的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连成 脱氧核苷酸链；③DNA连接酶连接DNA片段之间的磷酸二酯键。
需要模板
相同点
作用部位
连接不同脱氧核苷酸之间的磷 酸和脱氧核糖
1、纪律是集体的面貌，集体的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。 2、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。 3、反思自我时展示了勇气，自我反思是一切思想的源泉。 4、在教师手里操着幼年人的命运，便操着民族和人类的命运。一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。 5、诚实比一切智谋更好，而且它是智谋的基本条件。 6、做老师的只要有一次向学生撒谎撒漏了底，就可能使他的全部教育成果从此为之失败。2022年1月2022/1/302022/1/302022/1/301/30/2022 7、凡为教者必期于达到不须教。对人以诚信，人不欺我;对事以诚信，事无不成。2022/1/302022/1/30January 30, 2022 8、教育者，非为已往，非为现在，而专为将来。2022/1/302022/1/302022/1/302022/1/30
限制酶、DNA连接酶和运载体是基因工程中重要的操作工具， 请探究： 1.探究基因工程中工具酶的作用 (1)DNA解旋酶和限制酶都作用于DNA，试分析：这两种酶的作 用部位相同吗？ 提示：不相同。DNA解旋酶作用于碱基之间的氢键，而限制 酶作用于磷酸与脱氧核糖之间的化学键，即磷酸二酯键。 (2)分析切割运载体和目的基因用同一种限制酶的原因。 提示：用同一种限制酶切割出相同的黏性末端，有利于目的基 因与运载体结合。
抗乙肝西红柿“开花结果”
抗乙肝西红柿“开花结果”
从中国农科院传出重大消息，国家“863”计划生物领域项目“利用转基因植物生产乙型肝炎口服疫苗”科研课题小组，继成功研制出转基因植物———抗乙肝马铃薯之后，近日又成功地培育出抗乙肝番茄（西红柿），可用于药物生产。
据此课题研究主持人、中国农业科学院生物技术中心刘德虎研究员介绍。
乙型肝炎作为人类的一种顽症，传播广，传染性高。
根据世界卫生组织1996年的报告，1995年全世界死于乙型肝炎的人数约有110万，而且近年来有逐渐增加的趋势。
尽管我国已开始在婴幼儿中进行大规模免疫接种酵母重组乙肝疫苗，但这种基因重组多肽疫苗价格较高，接种也必须到医院，目前要让所有的人都接受显然十分困难。
而转基因抗乙肝番茄的问世，使我们有了更多的选择，不用去医院，无需注射疫苗，只要在家吃上几个番茄或服用几粒用这种番茄加工制成的药物胶囊，就可在体内产生乙型肝炎病毒的抗体。
刘德虎研究员说，这种转基因番茄在外观、口味、产量、营养含量和栽培技术上与普通番茄相比并没有什么区别，唯一的区
别是导入了转基困疫苗，人吃了能产生抗乙肝病毒的抗体，起到很好的预防作用。
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鱼
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
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
“金米的故事”：
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。
动物发育成转基因动物 （只有在产下的雌性动物个体中，转入的基因才能表达）
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。
动物基因工程前景广阔
动物基因工程在动物品种改良、建立生物 反应器、器官移植等方面显示了广阔的应 用前景。 1.用于提高动物的生长速度
生长基因：外源生长素基因 成果：转基因绵羊、转基因鲤鱼
2.用于改造畜产品的品质
优良基因：肠乳糖酶基因 成果：转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量少
3.用转基因动物生产药物
基因来源：药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子 成果：乳腺生物反应器
途径：体外基因治疗和体内基因治疗
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。
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。
1.3 基因工程的应用
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: 1.抗虫转基因植物
成果：烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基 因小麦、甜椒、番茄等
3.抗逆转基因植物
抗逆基因： 调节细胞渗透压的基因可使作物抗盐碱和干旱、 鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒、抗除草剂基因使 作物抗除草剂 成果：烟草、大豆、番茄、玉米等
4.利用转基因改良植物品质
优良基因： 含必需氨基酸的蛋白质编码基因、控制番茄果实 成熟的基因、与植物花青素代谢有关的基因 成果：转基因玉米、转基因延熟番茄、转基因矮牵 牛源自4.转基因动物作器官移植的供体
器官供体：抑制或除去抗原决定基因 成果：利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器 官
乳腺（房）生物反应器
乳房生物反应器的操作过程
获取目的基因
（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） 形成胚胎 将胚胎送入母体
显微注射导入哺 乳动物受精卵中
改良植物的品质
小结：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 目的基因 从何来
Bt毒蛋白基因
病毒外壳基因和病毒复制酶基因 几丁质酶基因和抗毒素合成基因
苏云金芽孢杆菌
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
调节细胞渗透压的基因 抗冻蛋白基因 抗除草剂基因
杀虫基因种类： 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 成果： 抗虫植物主要有水稻、棉、玉米、马铃薯、番茄等
2.抗病转基因植物
植物的病原微生物： 主要有病毒、真菌和细菌等 抗病基因种类： 抗病基因（病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因） 抗真菌基因（几丁质酶基因、抗毒素合成基因）
来源：转基因工程菌 基因工程药物：细胞因子、抗体、疫苗、激 素等 基因工程药物可以用来预防和治疗人类肿瘤、 心血管疾病、遗传病、各种传染病、糖尿 病、类风湿等疾病
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 成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的淋巴细胞