基因工程的應用

1、基因的“剪刀”——限制性核酸內切酶識別特定核苷酸序列，在特定的切點切DNA，具特異性。并裂解磷酸二酯鍵，產(chǎn)生兩個黏性末端。

復習基因操作的工具2、基因的“針線”——DNA連接酶連接酶的作用：

將互補配對的兩個黏性末端連接起來，使之成為一個完整的DNA分子。連接的部位：

生成磷酸二酯鍵DNA連接酶的作用過程：3、基因的運載體——質粒或病毒作用：將外源基因送入受體細胞。條件：能在宿主細胞內復制并穩(wěn)定地保存。具有多個限制酶切點。具有某些標記基因。種類：質粒、噬菌體和動植物病毒。從細胞中分離出DNA從大腸桿菌中提取質粒限制酶提取目的基因限制酶目的基因與運載體結合DNA連接酶目的基因導入受體細胞目的基因的表達與檢測基因工程操作的基本步驟1.2基因工程的應用基因工程的實際應用領域有：農(nóng)牧業(yè)、工業(yè)、環(huán)境、能源、醫(yī)學衛(wèi)生等應用生物：植物、動物、微生物1.舉例說出基因工程的應用。（重難點）2.關注轉基因生物的安全性問題。（重點）3.舉例說出生物武器的危害。（重點）一、植物基因工程轉基因工程技術主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力,以及改良農(nóng)作物的品質和利用植物生產(chǎn)藥物等方面。(一)抗蟲轉基因植物(二)抗病轉基因植物(三)抗逆轉基因植物(四)利用轉基因改良植物的品質(一)抗蟲轉基因植物1.現(xiàn)在已有哪些抗蟲植物問世?轉基因煙草抗蟲轉基因植物優(yōu)點：減少環(huán)境污染、減低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)量例子：棉花、水稻、玉米、馬鈴薯、番茄等等主要殺蟲基因：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等典型例子：轉基因抗蟲棉——Bt毒蛋白基因（二）抗病轉基因植物1.什么是病原微生物？有哪些種類？引起生物生病的微生物，主要有病毒、真菌和細菌等（三）抗逆轉基因植物1.哪些環(huán)境條件會造成農(nóng)作物低產(chǎn)、減產(chǎn)？鹽堿、干旱、低溫和澇害等2.鹽堿和干旱對農(nóng)作物的危害與什么有關？細胞內的滲透壓調節(jié)3.在抗鹽堿和抗干旱作物中使用了什么基因？調節(jié)細胞滲透壓的基因轉黃瓜抗抗青枯病病基因的的馬鈴薯薯4.特點點：導入另一一種生物物的優(yōu)良良性狀基基因，獲獲得新性性狀抵抗抗惡劣環(huán)環(huán)境因素素，從根本上上改變作作物的特特性5.轉基基因耐寒寒的煙草草和番茄茄中哪種種目的基基因提高高了其抗抗寒能力力？目的的基因從從何而來來？魚的抗凍凍蛋白基基因6.抗除除草劑基基因有何何用途？？噴灑除草草劑時，，殺死田田間的雜雜草而不不損傷作作物不會引起起過敏的的轉基因因大豆1.優(yōu)點點：改善糧食食作物的的營養(yǎng)成成分含量量，如氨氨基酸、、蛋白質質（四）利利用轉基基因改良良植物的的品質轉基因延延熟番茄茄的目的的基因是是什么？？控制番茄茄果實成成熟的基基因轉基因藍玫瑰2.優(yōu)點點：提高花卉卉的觀賞賞價值轉基因矮矮牽牛的的目的基基因是什什么？與植物花花青素代代謝有關關的基因因小結：基基因工程程在農(nóng)業(yè)業(yè)上的應應用（1）高產(chǎn)、穩(wěn)穩(wěn)產(chǎn)和具具優(yōu)良品品質的品品種用基因工工程的方方法可以以改善糧糧食作物物的蛋白質含含量。如如“向日日葵豆””植株。。（2）抗逆性品品種將細菌的的抗蟲、、抗病毒毒、抗除除草劑、、抗鹽堿堿、抗干干旱、抗抗高溫等等抗性基基因轉移移到作物物體內，，將從根根本上改改變作物物的特性性。如轉轉基因抗抗蟲棉。。二、動物物基因工工程前景景廣闊特點：發(fā)發(fā)展較遲遲，應用用方面廣廣1、提高高生長速速度2、改善善畜產(chǎn)品品的品質質3、生產(chǎn)產(chǎn)藥物4、作為為器官移移植的供供體1.用于于提高動動物生長長速度原因：外外源生長長激素基基因的表表達可以以使轉基基因動物物生長更更快轉基因鯉魚2.用于于改善畜畜產(chǎn)品的的品質優(yōu)點：避避免食物物過敏、、腹瀉、、惡心等等不適將腸乳糖糖酶基因因導入奶奶?；蛞蚪M，轉轉基因牛牛的乳汁汁中乳糖糖的含量量大大降降低。3.用轉轉基因的的動物生生產(chǎn)藥物物（重點））優(yōu)點：產(chǎn)產(chǎn)量高、、質量好好、成本低、、易提取取方法：乳腺生物物反應器器膀胱生物物反應器器注意：雌雌性個體體才能生生產(chǎn)藥物物就基因藥藥物而言言，最理理想的表表達場所所是轉基基因動物物的乳腺腺。★為什么么乳腺能能成為基基因藥物物最理想想的表達達場所呢呢？⑴乳腺是是一個外外分泌器器官，乳乳汁不進進入體內內循環(huán)，，不會影響響轉基因動動物本身身的生理理代謝反反應。⑵從乳汁汁中獲取取目的基基因產(chǎn)物物，產(chǎn)量高，易提純，表達的的蛋白質質已經(jīng)過過充分的的修飾加工工，具有穩(wěn)穩(wěn)定的生生物活性性。⑶從乳汁汁中源源不斷斷獲得目的的基因的的產(chǎn)物的的同時，，轉基因因動物又又可無限限繁殖。。將藥物蛋白白基因與乳腺蛋蛋白基因因的啟動動子等調調控組件件重組在在一起，通過顯顯微注射射等方法法，導入入哺乳動動物的受受精卵中中，將受受精卵送送入母體體，使其其發(fā)育成成轉基因因動物。。轉基因動動物進入入泌乳期期后，可可以通過過分泌乳乳汁生產(chǎn)產(chǎn)所需要要的藥品品，稱為為乳腺生物物反應器器或乳房生生物反應應器。乳腺生物物反應器器①獲取目的的基因（（例如血血清白蛋蛋白基因因）②構建基因因表達載載體（在在血清白白蛋白基基因前加加特異表表達的啟啟動子））③顯微注射射導入哺哺乳動物物受精卵卵中④形成胚胎胎⑤將胚胎送送入母體體動物⑥發(fā)育成轉轉基因動動物（只只有在產(chǎn)產(chǎn)下的雌雌性個體體中，轉轉入的基基因才能能表達））。思考:用用基因工工程技術術實現(xiàn)動動物乳腺生物物反應器器的操作過過程是怎怎樣的？？產(chǎn)物：抗凝血酶酶、血清清白蛋白白、生長長激素、、α-抗胰胰蛋白酶酶（四）用用轉基因因動物作作器官移移植的供供體利用基因因工程對對豬的器器官進行行改造方法：將器官供供體基因因組導入入某種調調節(jié)因子子，以抑抑制抗原原決定基基因的表表達或設設法除去去抗原決決定基因因，再結合合克隆技技術，培培育出沒沒有免疫疫排斥反反應的轉轉基因克克隆豬器器官將目的基因因導入到動動物的受受精卵里里，目的的基因若若與受精精卵染色色體DNA整合合，細胞胞分裂時時，該基基因隨染染色體的的倍增而而倍增，，使每個個細胞中中都帶有有目的基基因，使使性狀得以以表達，并穩(wěn)定定地遺傳傳給后代代，從而而獲得基基因產(chǎn)品品。這樣樣一種新新的個體體，稱為為轉基因因動物。?？偨Y：什什么叫轉轉基因動動物？繁殖具有有抗病能力力、高產(chǎn)仔率率、高產(chǎn)奶率率和高質量的的皮毛等優(yōu)良品品質的轉基因動動物。該過程的的重要步步驟是通通過感染或顯微注射射技術將重組DNA轉轉移到動動物受精精卵中。。基因工程程在畜牧牧養(yǎng)殖業(yè)業(yè)上的應應用主要要是什么么？將人的生長激素素基因和牛的生生長素基基因分別別注射到到小白鼠鼠受精卵卵中，得得到的““超級小鼠鼠”。通過基因因工程培培育新的的動植物物品種的的最突出出優(yōu)點:___________________________。。打破常規(guī)規(guī)育種難難以突破破的物種種之間的界界限在傳統(tǒng)的的藥品生生產(chǎn)中，，某些藥藥品如胰胰島素、、干擾素素直接生生物體的的哪些結結構中提提取？藥品直接接從生物物的組織、細胞或血液中提取。。傳統(tǒng)生產(chǎn)產(chǎn)方法的的缺點由于受原原料來源源的限制制，價格十分昂貴。利用基因工程程方法制造造“工程菌”，可高效率地生產(chǎn)出出各種高質量、低成本的藥品。。三、基因因工程藥藥品異軍軍突起工程菌:用基因工程程方法，使使外源基基因得到到高效率率表達的的菌類細胞胞株系?；蚬こ坛趟幤钒ǎ杭毤毎蜃幼樱戳芰馨鸵蜃幼尤绨准毤毎樗厮亍?、、干擾素素）、抗抗體、疫疫苗、激激素等胰島素從從豬、牛牛等動物物的胰腺腺中提取取，100Kg胰腺只能能提取4-5g的胰島素素，其產(chǎn)產(chǎn)量之低低和價格格之高可可想而知知。將合成的的胰島素素基因導導入大腸腸桿菌，，每2000L培養(yǎng)液就就能產(chǎn)生生100g胰島素！！使其價價格降低低了30%-50%!基因工程程藥品———胰胰島素素基因工程程藥品———生生長激激素治療侏儒儒癥的唯一方法法，是向人人體注射射生長激激素。而而生長激激素的獲獲得很困困難。以以前，要要獲得生生長激素素，需解解剖尸體體，從大大腦的底底部摘取垂體體，并從中中提取生生長激素素?，F(xiàn)可利用用基因工工程方法法，將人人的生長激素素基因導導入大腸腸桿菌中，使其其生產(chǎn)生生長激素素。人們們從450L大大腸桿菌菌培養(yǎng)液液中提取取的生長長激素，，相當于于6萬具具尸體的的全部產(chǎn)產(chǎn)量。從人血中中提取干干擾素，，300L血才才提取1mg！！通過基因工程程的方式創(chuàng)造造了能合成人人干擾素的大大腸桿菌，每每1Kg的培培養(yǎng)液可提取取20—40mg干擾素素人造血液及其生產(chǎn)基因工程藥品品——干干擾素例1下列關于基因因工程的應用用錯誤的是()A．我國轉基因因抗蟲棉的目目的基因是Bt毒蛋白基因B．可利用動物物乳腺反應器器生產(chǎn)轉基因因藥物C．動物的生長長激素基因轉轉入植物不能能表達D．轉乳糖酶基基因的奶牛的的乳汁不會引引起乳糖過敏敏C變式訓練1.下列有關目的的基因的操作作能夠改善產(chǎn)產(chǎn)品品質的是是()A．將草魚的生生長激素基因因導入鯉魚體體內B．將腸乳糖酶酶的基因導入入奶牛的基因因組C．將人血清蛋蛋白的基因改改造后在山羊羊的乳腺中表表達D．將Bt基因整合到煙煙草或棉花的的基因組并實實現(xiàn)表達B基因工程與人人類健康的關關系十分密切切，突出表現(xiàn)現(xiàn)在基因診斷斷和基因治療療方面。(1)基因診斷：又稱為DNA診斷，是采用用基因檢測的的方法來判斷斷患者是否出出現(xiàn)了基因異異常(如遺傳病患者者的基因缺陷陷)或攜帶病原體體(如乙型肝炎病病毒)等。(2)基因治療：是指利用正正?；蛑脫Q換或彌補缺陷陷基因的治療療方法。四、基因治療曙曙光初照基因診斷：也稱為DNA診斷或基因探針技術術，即在DNA水平分析檢檢測某一基因因，從而對特特定的疾病進進行診斷。原理理：利用DNA分子雜雜交原理；工具具：探針探針制備：放射性同位素素(如32P)、熒光分子等標記的DNA分子；1.基因探針針：基因探針就是是一段與目的的基因或DNA互補的特異核苷酸序序列。它包括整個個基因，或基基因的一部分分；可以是DNA本身，，也可以是由由之轉錄而來來的RNA。。想一想江蘇省南京鼓鼓樓醫(yī)院將基基因診斷技術術用于孕婦產(chǎn)產(chǎn)前檢查，以以降低新生缺缺陷兒的比例例，提高人口口素質?；蛞蛟\斷依據(jù)的的原理是什么么？提示：DNA分子堿基互補補配對或DNA分子雜交。DNA分子雜雜交原理：DNA分子雜雜交是基因診診斷最基本的的方法之一。。其基本原理理是：互補的DNA單鏈能夠在一定條條件下結合成雙鏈，即能夠進行行雜交。這種種結合是特異的，即嚴格按按照堿基互補補配對進行。。因此，當用用一段已知基因的核核苷酸序列作作為探針，與被測基因因進行接觸，，若兩者的堿堿基完全配對對成雙鏈，則則表明被測基基因中含有已已知的基因序序列?；蛟\斷技術術在什么方面面發(fā)展迅速？？在診斷遺傳性疾疾病方面發(fā)展迅速速。目前已經(jīng)經(jīng)可以對幾十十種遺傳病進進行產(chǎn)前診斷。舉例⑴β—珠蛋白白的DNA探探針→鐮鐮刀狀細胞貧貧血癥⑵苯丙氨酸羧羧化酶基因探探針→苯苯丙酮尿癥⑶白血病患者者細胞中分離離出的癌基因因制備的DNA探針→→白血病基因治療：1）原理：利利用正?；蛞蛑脫Q或彌補補缺陷基因的的治療方法,即把正常基基因導入病人人體內,使該該基因的表達達產(chǎn)物發(fā)揮功功能，從而達達到治療疾病病的目的。（把特定的外源基因導入入有基因缺陷陷的細胞中，從而達到到治療疾病的的目的）實例：將腺苷酸脫氨酶酶基因轉入取自患者者的淋巴細胞胞中，再將這這種淋巴細胞胞轉入患者體體內。對嚴嚴重重復復合合型型免免疫疫缺缺陷陷癥癥的的治治療療(2)過程程(3)特點點：：正正常常基基因因只只導導入入某某些功功能能細胞胞中中.特別別提提醒醒當進進行行體細胞胞基基因因治治療療時時，，個個體體的的基基因因型型沒沒有有發(fā)發(fā)生生改改變變；；當進進行行性細胞胞基基因因治治療療時時，，后后代代不不會會患患此此病病。。基因因治治療療的的類類型型體外基因治療：先從病人體內獲得某種細胞，進行培養(yǎng)，然后在體外完成基因轉移，再篩選成功轉移的細胞擴增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內。體內基因治療：直接向人體組織細胞中轉移基因的治病方法。（如將治療囊性纖維病的正?；蜣D入患者肺組織）基因因治治療療的的發(fā)發(fā)展展現(xiàn)現(xiàn)狀狀：：處于于初初期期的的臨臨床床試試驗驗階階段段例2《人人類類基基因因治治療療》》報報道道，，在在美美國國佛佛羅羅里里達達大大學學基基因因治治療療中中心心接接受受基基因因治治療療的的三三名名遺遺傳傳性性失失明明患患者者都都重重新新獲獲得得了了一一定定的的視視力力，，并并且且沒沒有有嚴嚴重重的的副副作作用用.基基因因治治療療是是指指()A．把把健健康康的的外外源源基基因因導導入入有有基基因因缺缺陷陷的的細細胞胞中中，，達達到到治治療療疾疾病病的的目目的的B．對對有有缺缺陷陷的的細細胞胞進進行行修修復復，，從從而而使使其其恢恢復復正正常常，，達達到到治治療療疾疾病病的的目目的的C．運運用用人人工工誘誘變變方方法法，，使使有有基基因因缺缺陷陷的的細細胞胞發(fā)發(fā)生生基基因因突突變變，，從從而而恢恢復復正正常常D．運運用用基基因因工工程程技技術術，，把把有有缺缺陷陷的的基基因因切切除除，，達達到到治治療療疾疾病病的的目目的的A五、、基基因因芯芯片片從正正常常人人的的基基因因組組中中分分離離出出DNA與與DNA芯芯片片雜雜交交就就可可以以得得出出標標準準圖圖譜譜；；從從病病人人的的基基因因組組中中分分離離出出DNA與與DNA芯芯片片雜雜交交就就可可以以得得出出病病變變圖圖譜譜。。通過過比比較較、、分分析析這這兩兩種種圖圖譜譜，，就就可可以以得得出出病病變變的的DNA信信息息。?；蛞蛐拘酒\診斷斷技技術術以以其其快快速速、、高高效效、、敏敏感感、、經(jīng)經(jīng)濟濟、、平平行行化化、、自自動動化化等等特特點點，，將將成成為為一一項項現(xiàn)現(xiàn)代代化化診診斷斷新新技技術術。?；蚬こ膛c食食品業(yè)基因工程為食食品工業(yè)中提提供了什么前前景？基因工程為人人類開辟新的食物來源源。⑴雞蛋白基因在大腸桿菌和和酵母菌中表表達獲得成功功。這表明，，未來能用發(fā)發(fā)酵罐培養(yǎng)的的大腸桿菌或或酵母菌來生生產(chǎn)人類所需需要的卵清蛋白。⑵用基因工程的的方法從微生物中獲獲得人們所需要的的糖類、脂肪和維生素等產(chǎn)品?；蚬こ膛c環(huán)環(huán)境保護基因工程在環(huán)環(huán)保方面有什什么應用？⑴用于環(huán)境監(jiān)測。⑵用于被污染染環(huán)境的凈化。通過基因工程程方法怎樣進進行環(huán)境監(jiān)測測？例如：用DNA探針可以檢測飲用水中病毒毒的含量。此方方法的特點是是快速、靈敏，1噸水中有有10個病毒毒也能檢測出出來。通過基因工程程方法怎樣凈凈化被污染的的環(huán)境？⑴用基因工程產(chǎn)產(chǎn)物——“超級細菌”分解石油，，可以大大提提高細菌分解解石油的效率率。具體方法法：將能分解解三種烴類的的假單孢桿菌的基因都轉移移到能分解另另一種烴類的的假單孢桿菌菌內，創(chuàng)造出出了能同時分分解四種烴類類的“超級細細菌”。⑵用基因工程程培養(yǎng)出“吞噬”汞和降解土壤壤中DDT的細菌，以及能夠凈化鎘污染的植物。⑶通過基因重重組構建新的的殺蟲劑，取代生產(chǎn)過過程中耗能多多、易造成環(huán)環(huán)境污染的農(nóng)農(nóng)藥，并試圖圖通過基因工工程回收和利用工工業(yè)廢物。六、轉基因生生物的安全性性問題1.轉基因生物與與食物安全(1)對食物安全性性檢測不僅要要檢測其主要要成分是否發(fā)發(fā)生改變，還還應包括其他他方面的測試試結果。(2)擔心出現(xiàn)滯后后效應。(3)擔心出現(xiàn)新的的過敏原。(4)擔心營養(yǎng)成分分改變。(5)把動物蛋白基基因轉入農(nóng)作作物，是否侵侵犯了宗教信信仰者或素食食者的權益。。2.轉基因生物與與生物安全(1)轉基因植物可可能會擴散到到種植區(qū)以外外，成為雜草草。(2)轉基因生物可可能成為“入侵的外來物物種”.(3)外源基因有可可能與感染轉轉基因生物的的某些細菌或或病毒雜交，，重組出對人人類或其他生生物有害的病病原體。(4)有可能使雜草草成為除草劑劑除不掉的“超級雜草”。3.轉基因生物與與環(huán)境安全(1)打破自然物種種的原有界限限，改變生態(tài)態(tài)系統(tǒng)中的能能量流動和物物質循環(huán)。(2)重組的微生物物在降解某些些化合物過程程中所產(chǎn)生的的中間產(chǎn)物，，可能會對人人類生活環(huán)境境造成二次