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基因工程的应用一、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.二、基因工程在农业上的应用植物基因工程技术主要用于哪些方面?①抗虫转基因植物②抗病转基因植物③抗逆转基因植物④利用转基因改良作物品质，提高产量(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.我国的转基因抗虫棉取得了哪些进展?抗虫棉的培育（二）抗病转基因植物1.什么是病原微生物？有哪些种类？引起生物生病的微生物，主要有病毒、真菌和细菌等2.为什么说常规育种很难培育出抗病毒的新品种？3.在抗病转基因植物中使用最多的是什么基因？病毒外壳蛋白（coatprotein，CP）基因；病毒的复制酶基因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目的基因病毒外壳蛋白基因病毒的复制酶基因成果：抗烟草花叶病毒的转基因烟草抗病毒的转基因小麦等。抗病毒基因：抗毒素合成基因抗真菌基因：几丁质酶基因（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4.抗除草剂基因有何用途？喷洒除草剂时，杀死田间的杂草而不损伤作物抗逆基因调节渗透压的基因抗冻蛋白基因抗除草剂基因调节细胞渗透压，使植物抗干旱、抗盐碱使植物抗寒使植物抗除草剂成果：A.利用调节细胞渗透压的基因，提高作物抗旱和抗盐碱能力；B.将鱼的抗冻蛋白基因转入番茄，提高番茄的抗冻能力。C.将抗除草剂基因导入农作物中，在喷洒除草剂时，杀死杂草而不杀死农作物。（四）．利用转基因改良农作物品质成果：A．将富含赖氨酸的蛋白质的编码基因导入玉米，获得的转基因玉米赖氨酸含量提高30％。B．将控制番茄成熟的基因带入番茄，获得转基因延熟番茄，储存期可以达2个月。C．将与植物花青素有关的基因导入矮牵牛中，转基因矮牵牛出现颜色变异。控制番茄果实成熟的基因与植物花青素代谢有关的基因转基因蓝玫瑰二、动物基因工程前景广阔（一）用于提高动物生长速度——动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等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。（1）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。（2）从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性。（3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可无限繁殖。设问:为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？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。乳腺生物反应器操作过程：获取目的基因（药用蛋白基因）构建基因表达载体（药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组）显微注射（哺乳动物受精卵中）形成胚胎将胚胎送入母体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）动物进入泌乳期（分泌的乳汁中包含所需要的药物）优点：产量高；质量好成本低；易提取（四）用转基因动物作器官移植的供体利用基因工程对猪的器官进行改造方法：将器官供体基因组导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官外源基因类型及举例成果举例1.提高动物生长速度____________基因转基因绵羊、转基因鲤鱼。2.改善畜产品品质__________基因乳汁中含乳糖较少的转基因牛。3.用转基因动物生产药物药用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的________转基因动物具有_____生物反应器。4.用转基因动物作器官移植的供体外源的抑制抗原决定基因表达的调节因子或除去供体的抗原决定基因无_____________的转基因猪。动物基因工程的应用总结外源生长激素肠乳糖酶启动子乳腺免疫排斥反应•可利用什么方法来解决上述问题？利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。三、基因工程药品异军(P22页）在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素直接从生物的组织、细胞或血液中提取。由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。突起工程菌: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、激素等什么是工程菌，利用工程菌生产的药物有哪些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%。基因工程药品——胰岛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450L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。基因工程药品——生长激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。基因工程药品——干扰素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。1、胰岛素、生长激素的本质、作用？2、基因工程药物一般是口服药物吗？探究？1、基因治疗概念：四、基因治疗曙光初照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）2、实例：将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋巴细胞中，再将这种淋巴细胞转入患者体内。(1)对严重复合型免疫缺陷症的治疗3、基因治疗的类型体外基因治疗：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。体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移的治病方法。（如将治疗囊性纤维病的正常基因转入患者肺组织）4、基因治疗的发展现状：处于初期的临床试验阶段5、用于基因治疗的基因种类：正常基因、反义基因和自杀基因1、镰刀型细胞贫血症患者的红细胞产生异常的根本原因？2、导入过程是将携带人正常基因的载体导入患者所有细胞吗？为什么？虫病逆动物生长速度畜产品品质药物器官移植正常基因该基因表达产物利用细菌大量生产人胰岛素，下列有关叙述不正确的是A、需有适当载体将人胰岛素基因导入细菌B、需有适当的酶对载体与人胰岛素基因进行切割与黏合C、重组后的DNA分子，须在细菌体内转录、翻译成人胰岛素D、利用细菌生产人胰岛素的过程需要核糖体、内质网、高尔基体的参与D【活学活用】1．继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：(1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用的方法是__________________。(2)进行基因转移时，通常要将外源基因转入__________中，原因是______________________________________。(3)通常采用____________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__________细胞中特异表达。显微注射法受精卵(或早期胚胎)受精卵(或早期胚胎细胞)具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞中表达膀胱上皮DNA分子杂交(核酸探针)4、2009年4月29日《人类基因治疗》报道，在美国佛罗里达大学基因治疗中心接受基因治疗的三名遗传性失明患者都重新获得了一定的视力，并且没有严重的副作用。基因治疗是指A、把健康外源基因导入有缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。B、对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的。C、运用人工诱变方法，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。A