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情景导航基因工程给人们带来了福音，其在农牧业、工业、环境、能源和医药卫生等领域，展示出了美好的应用前景。例如，将一个具有杀虫效果的基因转移到棉花、水稻等农作物中，这些转基因作物就有了抗虫能力,因此基因工程可被应用到农业领域；要是把抗虫基因转移到杨树、松树等树木中，基因工程就可被应用到林业领域；要是把生物激素基因转移到动物中去，这就与渔业和畜牧业有关了；如果利用微生物或动物细胞来生产多肽药物，那么基因工程就可以应用到医学领域……一、植物基因工程硕果累累一、植物基因工程的成果1．抗虫转基因植物(1)杀虫基因种类：Bt毒蛋白基因、_______抑制剂基因、_______抑制剂基因、植物凝集素基因等。(2)成果：抗虫植物，如棉、玉米、马铃薯、番茄等。蛋白酶淀粉酶2．抗病转基因植物(1)植物的病原微生物：_____、真菌和细菌等。(2)抗病基因种类①抗病毒基因：病毒_________基因和病毒复制酶基因。②抗真菌基因：_________酶基因和抗毒素合成基因。③成果：抗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。病毒外壳蛋白几丁质3．抗逆转基因植物(1)抗逆基因：调节细胞________的基因，使作物抗盐碱、抗干旱；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。(2)成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。4．转基因改良植物品质(1)优良基因：必需_____________的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和植物花青素代谢有关的基因。(2)成果：转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。渗透压氨基酸含量多思考感悟某研究小组在利用基因工程改造棉花时，发现转入的基因始终不表达，其原因可能是什么？【提示】构建基因表达载体时，没有加入启动子和终止子。1．提高动物的生长速度(1)生长基因：外源__________基因。(2)成果：转基因绵羊、转基因鲤鱼。2．改善畜产品的品质(1)优良基因：肠乳糖酶基因。(2)成果：转基因牛分泌的乳汁中,______含量少。生长激素乳糖二、动物基因工程的成果3．转基因动物生产药物(1)基因来源：药用______基因＋______蛋白基因的启动子。(2)成果：乳腺生物反应器。蛋白乳腺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。•为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？①原理：利用基因工程技术，把动物的乳腺作为生产工具，使目的基因在其内表达，获得人类需要的生物产品。②操作过程获取目的基因→构建基因表达载体→显微注射进哺乳动物受精卵中→形成胚胎→将胚胎送入母体动物→发育成转基因动物(只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达)。动物乳腺生物反应器③优点(1)产量高，易获得目标产品。(2)目标产品质量好，因为乳腺组织具有一整套全面对蛋白质进行合成和加工的能力。(3)产品成本低。(4)从乳汁中提取产品，操作简单。4．转基因动物作器官移植的供体(1)器官供体：抑制或除去抗原决定基因。(2)成果：利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官。三、基因工程药品1．来源：转基因________。2．成果：人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。工程菌•在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素直接生物体的哪些结构中提取？药品直接从生物的组织、细胞或血液中提取。•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。•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。①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。②与传统的制药相比有以下优越性：(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不足的问题。(3)降低生产成本，减少生产人员和管理人员。四、基因治疗1、原理：利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法，即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。2、过程3、基因治疗的途径途径比较体外基因治疗体内基因治疗不同点方法从患者体内获得某种细胞→体外完成基因转移→筛选、细胞扩增→输入体内直接向患者体内组织细胞中转移基因特点操作复杂，但效果可靠方法较简单，但效果难以控制相同点都是将外源基因导入靶细胞，以纠正缺陷基因，目前两种方法都处于临床试验阶段4、用于基因治疗的基因种类1、替代基因：用正常基因代替缺陷基因，或依靠其表达产物来弥补病变基因带来的缺陷。如血友病、地中海贫血病的治疗。2、反义基因：用mRNA分子与病变mRNA分子进行互补，阻断蛋白质的合成。3、自杀基因：编码可杀死癌变细胞的蛋白酶基因。五、基因诊断1、概念：也称为DNA诊断或基因探针技术，即在DNA水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。2、探针制备：放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子3、原理：DNA分子杂交4、过程：a．制备用放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA(疾病DNA)分子探针。b．将待测者的DNA制成单链。c．让两者进行杂交，若两者能进行互补配对，则说明待测者患有此病，若两者不能进行互补配对，则待测者无此病。•基因探针：基因探针就是一段与目的基因或DNA互补的特异核苷酸序列。它包括整个基因，或基因的一部分；可以是DNA本身，也可以是由之转录而来的RNA。•DNA分子杂交原理：DNA分子杂交是基因诊断最基本的方法之一。其基本原理是：互补的DNA单链能够在一定条件下结合成双链，即能够进行杂交。这种结合是特异的，即严格按照碱基互补配对进行。因此，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。5、应用：在诊断遗传性疾病方面发展迅速。目前已经可以对几十种遗传病进行产前诊断。1）β—珠蛋白的DNA探针→镰刀状细胞贫血症2）苯丙氨酸羧化酶基因探针→苯丙酮尿症3）白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的DNA探针→白血病•举例6、基因诊断与基因治疗的比较目的基因作用备注基因诊断制作相应探针，利用DNA分子杂交原理，快速、准确检测人类某种疾病临床应用阶段基因治疗把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，可分为体外基因治疗和体内基因治疗两种方法仅处于初期的临床试验阶段，仍有许多问题和困难制约该技术的开展基因工程的成果和发展前景1．医药方面生产基因工程药品：如胰岛素、干扰素基因诊断原理：DNA分子杂交DNA分子探针检测基因治疗：将正常基因导入有基因缺陷的细胞中2．农牧业农业①获得高产、稳产和具有优良品质的农作物②培育具有各种抗逆性的作物新品种畜牧业①培育具有各种优良品质的体型巨大的动物②获得人类所需要的特定物质，如激素食品业：为人类开辟新的食物来源3．环境保护环境监测：用DNA探针检测饮用水中病毒的含量污染的净化：创造出能同时分解四种烃的“超级细菌”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“转基因高赖氨酸玉米”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。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。•基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么？将人的生长激素基因和牛的生长素基因分别注射到小白鼠受精卵中，得到的“超级小鼠”。基因工程与食品业基因工程为人类开辟新的食物来源。1）鸡蛋白基因在大肠杆菌和酵母菌中表达获得成功。这表明，未来能用发酵罐培养的大肠杆菌或酵母菌来生产人类所需要的卵清蛋白。2）用基因工程的方法从微生物中获得人们所需要的糖类、脂肪和维生素等产品。•基因工程为食品工业中提供了什么前景？基因工程与环境监测基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来基因工程与环境监测利用基因工程培育的指示生物能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。基因工程与环境污染治理基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。