(完整版)選修3-1-3基因工程的應用

第三節(jié)基因工程的應用植物基因工程碩果累累1996年-2001年，短短5年中，全世界轉(zhuǎn)基因作物的種植面積增長了30倍。2001年，全世界轉(zhuǎn)基因植物種植面積突破5×106hm2。四種轉(zhuǎn)基因作物種植面積比例：大豆63%，玉米19%棉花13%，油菜5%我國轉(zhuǎn)基因作物種植面積位居世界第四轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯不會引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆抗蟲轉(zhuǎn)基因植物利用轉(zhuǎn)基因改良植物品質(zhì)抗逆轉(zhuǎn)基因植物抗病轉(zhuǎn)基因植物一：轉(zhuǎn)基因植物蟲害殺蟲基因Ｂt毒蛋白基因；淀粉酶抑制基因；植物凝集素基因。環(huán)境污染、損害健康、增加成本。農(nóng)藥1、抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗蟲植物2、抗病轉(zhuǎn)基因植物抗病基因病毒外殼蛋白基因；病毒復制酶基因；幾丁質(zhì)酶基因；抗毒素合成基因?；ㄈ~病

3、抗逆轉(zhuǎn)基因植物抗鹽堿、干旱基因。干旱調(diào)節(jié)細胞滲透壓鹽堿地澇災抗鹽堿、抗旱、耐寒、抗除草劑。4、利用轉(zhuǎn)基因改良植物品質(zhì)食品營養(yǎng)不均衡富含氨基酸的蛋白質(zhì)編碼基因轉(zhuǎn)基因玉米賴氨酸含量提高30%。豆類：賴氨酸多。大麥、玉米、小麥：賴氨酸少。控制成熟的基因普通番茄延熟番茄與植物花青素代謝有關(guān)的基因轉(zhuǎn)基因魚生長快、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國)轉(zhuǎn)基因牛乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)是指把人或哺乳動物的某種基因?qū)氲讲溉閯游?如鼠、兔、羊和豬)的受精卵里，使目的基因若與受精卵染色體DNA整合；細胞有絲分裂，使每個細胞中都帶有目的基因，性狀得以表達，并穩(wěn)定地遺傳，從而獲得基因產(chǎn)品新個體，稱轉(zhuǎn)基因動物。什么叫轉(zhuǎn)基因動物？1、提高動物生長速度外源生長基因二、轉(zhuǎn)基因動物2、用于改善畜產(chǎn)品品質(zhì)牛奶：乳糖不能完全消化、或有過敏癥狀。乳糖酶基因轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁：其他營養(yǎng)成分不變，乳糖含量降低。超級動物導入貯藏蛋白基因的超級羊和超級小鼠特殊動物導入人基因具特殊用途的豬和小鼠基因治療器官移植基因工程藥品三、基因工程與疾病治療1、胰島素胰島素是治療糖尿病的特效藥，長期以來只能依靠從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價格之高可想而知。胰島素分子結(jié)構(gòu)（一）生產(chǎn)基因工程藥品

胰島素1978年，將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每1000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)不但解決了這種比黃金還貴的藥品產(chǎn)量問題，還使其價格降低了30%-50%!胰島素生產(chǎn)車間2、干擾素干擾素治療病毒感染，簡直是“萬能靈藥”！過去從人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍貴”程度自不用多說。干擾素生產(chǎn)車間干擾素分子結(jié)構(gòu)干擾素1980年，基因工程人干擾素（安達芬），是我國第一個全國工廠化基因重組新藥。作用：抗病毒，抑制腫瘤細胞增生，調(diào)節(jié)人體免疫功能的作用，廣泛用于病毒性疾病治療和多種腫瘤的治療。是當前國際公認的病毒性疾病治療的首選藥物和腫瘤生物治療的主要藥物。（二）、器官移植基因工程改造動物器官器官供體基因組調(diào)節(jié)因子抑制或除去原基因表達克隆無免疫排斥的移植器官（三）、基因診斷與基因治療概念小資料DNA探針法(核酸分子雜交法)：把互補的雙鏈DNA解開，將單鏈的DNA小片段用同位素、熒光分子或化學發(fā)光催化劑進行標記，之后根據(jù)堿基互補配對原則，同被檢測的DNA中的同源互補序列雜交，從而檢測出所要查明的DNA或基因。1、基因診斷：（1）也稱為DNA診斷或基因探針技術(shù)，（2）探針制備：放射性同位素(如32P)、熒光分子等標記目的基因的單鏈DNA分子；（3）原理：利用DNA分子雜交原理；（4）基因探針（單鏈DNA片段）是一段與目的基因或DNA互補的特異核苷酸序列。它包括整個基因，或基因的一部分；可以是DNA本身，也可以是由之轉(zhuǎn)錄而來的mRNA。（5）基因診斷技術(shù)在診斷遺傳性疾病方面發(fā)展迅速。目前已經(jīng)可以對幾十種遺傳病進行產(chǎn)前診斷。1）β—珠蛋白的DNA探針→鐮刀狀細胞貧血癥。

2）苯丙氨酸羧化酶基因探針→苯丙酮尿癥。

3）白血病患者細胞中分離出的癌基因制備的DNA探針→白血病。運用基因工程設(shè)計制造的“DNA探針”檢測肝炎病毒等病毒感染及遺傳缺陷，不但準確而且迅速。通過基因工程給患有遺傳病的人體內(nèi)導入正常基因可“一次性”解除病人的疾苦。我國研究人員正在制備用于基因治療的基因工程細胞2、基因治療遺傳性疾病病人正常基因基因表達、發(fā)揮功能。1990年SCID的基因工程治療重癥聯(lián)合免疫缺陷（SCID）患者缺乏正常的人體免疫功能，只要稍被細菌或者病毒感染，就會發(fā)病死亡。這個病的機理是細胞的一個常染色體上編碼腺苷酸脫氨酶（簡稱ADA）的基因（ada）發(fā)生了突變?？梢酝ㄟ^基因工程的方法治療。SCID患者生存在無菌環(huán)境中基因治療SCID的過程四、基因工程與環(huán)境保護基因工程做成的DNA探針能夠快速靈敏地檢測環(huán)境中的病毒、細菌等污染。1t水中只有10個病毒也能被DNA探針檢測出來環(huán)境監(jiān)測基因工程在環(huán)保方面有什么應用？1）用于環(huán)境監(jiān)測。2）用于被污染環(huán)境的凈化。污染環(huán)境的凈化1975年，基因工程做成的“超級細菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。通常一種細菌只能分解石油中的一種烴類，用基因工程培育成功的“超級細菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)。4種總結(jié)1.3基因工程的應用一、農(nóng)業(yè)：1、抗蟲轉(zhuǎn)基因植物；

2、抗病轉(zhuǎn)基因植物；3、抗逆轉(zhuǎn)基因植物；4、利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品系。二、牧業(yè)：1、提高動物生長速度；2、改良畜產(chǎn)品品質(zhì)。三、醫(yī)學：生產(chǎn)藥物；移植器官；基因工程藥品；基因治療。1、例題分析干擾素是治療癌癥的重要物質(zhì),人血液中每升只能提取0.05μg干擾素,因而其價格昂貴,平民百姓用不起.但美國有一家公司用遺傳工程方法合成了價格低廉、藥性一樣的干擾素,其具體做法是：（1）從人的淋巴細胞中提取能指導干擾素合成的_______,并使之與一種叫做質(zhì)粒的DNA結(jié)合,然后移植到酵母菌內(nèi),從而用酵母菌來生產(chǎn)_______。（2）酵母菌能用__________方式繁殖,速度很快，所以,能在較短的時間內(nèi)大量生產(chǎn)

。利用這種方法不僅產(chǎn)量高,并且成本也較低?；蚋蓴_素出芽干擾素2、轉(zhuǎn)基因抗蟲棉可以有效地用于棉鈴蟲的防治。在大田中種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的同時，間隔種植少量非轉(zhuǎn)基因的棉花或其他作物，供棉鈴蟲取食。這種做法的主要目的是(04北京理綜)

A.維持棉田物種多樣性

B.減緩棉鈴蟲抗性基因頻率增加的速度

C.使食蟲鳥有蟲可食

D.維持棉田生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動3.

采用基因工程技術(shù)改良玉米的品質(zhì)時，選用大豆種子貯藏蛋白基因為目的基因。該目的基因與作為________的質(zhì)粒組裝成為重組DNA分子時，需要用__________和連接酶。為便于篩選獲得了目的基因的受體細胞，所用的質(zhì)粒通常具有___________。將目的基因?qū)腚x體的玉米體細胞后，需要采用____________技術(shù)才能獲得具有目的基因的玉米植株。（06全國理綜II卷）答案：B運載體限制性內(nèi)切酶標記基因植物組織培養(yǎng)4．采用基因工程技術(shù)將人凝血因子基因?qū)肷窖蚴芫?，培育出了轉(zhuǎn)基因羊。但是，人凝血因子只存在于該轉(zhuǎn)基因羊的乳汁中。以下有關(guān)敘述，正確的是（06全國理綜I卷）A．人體細胞中凝血因子基因編碼區(qū)的堿基對數(shù)目，等于凝血因子氨基酸數(shù)目的3倍B．可用顯微注射技術(shù)將含有人凝血因子基因的重組DNA分子導入羊的受精卵C．在該轉(zhuǎn)基因羊中，人凝血因子基因存在于乳腺細胞，而不存在于其他細胞中D．人凝血因子基因開始轉(zhuǎn)錄后，DNA連接酶以

DNA分子的一條鏈為模板合成mRNA答案：B