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第三节基因工程的应用知识结构教学要求第四节基因工程的发展前景（选学）不作要求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“向日葵豆”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。一、基因工程与遗传育种繁殖具有抗病能力、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。•3）基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么？如：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”。动物基因工程1.用于提高动物生长速度2.用于改善畜产品的品质3.用转基因的动物生产药物4.用转基因的动物作器官移植的供体•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。二、基因工程与疾病治疗（1、基因工程药品）•基因诊断：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。探针制备：放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子；原理：利用DNA分子杂交原理；（2、基因治疗）•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。DNA分子杂交的意义分类学上不同物种的DNA分子之间可以进行分子杂交，但是，远缘物种的DNA分子之间进行杂交分子的可能性远比近缘物种的要小得多。例如，细菌与真核细胞DNA分子之间形成杂交分子的可能性很小；不同细菌的DNA分子之间杂交时，能形成某些互补片段；人的DNA分子与小鼠的DNA分子之间杂交时，只有少量的人DNA单链和小鼠DNA单链能形成杂交分子，而且只是部分碱基配对。但是，人与鼠之间的DNA杂交分子的形成，比人与酵母之间DNA杂交分子的形成要容易。在生物进化过程中，DNA中的碱基序列也发生了变化。两种生物的DNA单链之间互补程度越高，通过分子杂交形成双螺旋片段的程度也就越高，二者的亲缘关系就越近；反之，亲缘关系就越远。所以，可以通过DNA分子杂交技术来定物种之间亲缘关系的远近。•基因诊断技术在什么方面发展迅速？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3.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。患半乳糖血症的患者，由于细胞内半乳糖苷转移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷转移酶，使过多的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等功能受损。1971年，美国科学家在体外做了试验，用带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换的方法治疗这种遗传病是可能的。用口径为1μm的DNA注射器，将大量的目的基因片段注入到受精卵的核内，然后把经过注射的受精卵移植到另一只雌性动物的子宫内，使受精卵发育为转基因动物。•什么叫显微注射技术？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？三、基因工程与环境保护1）用于环境监测。2）用于被污染环境的净化。•基因工程在环保方面有什么应用？例如：用DNA探针可以检测饮用水中病毒的含量。此方法的特点是快速、灵敏，1吨水中有10个病毒也能检测出来。•通过基因工程方法怎样进行环境监测？1）用于环境监测。2）用于被污染环境的净化。•基因工程在环保方面有什么应用？例如：用DNA探针可以检测饮用水中病毒的含量。此方法的特点是快速、灵敏，1吨水中有10个病毒也能检测出来。•通过基因工程方法怎样进行环境监测？1）用基因工程产物——“超级细菌”分解石油，可以大大提高细菌分解石油的效率。具体方法：将能分解三种烃类的假单孢杆菌的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌”。2）用基因工程培养出“吞噬”汞和降解土壤中DDT的细菌，以及能够净化镉污染的植物。3）通过基因重组构建新的杀虫剂，取代生产过程中耗能多、易造成环境污染的农药，并试图通过基因工程回收和利用工业废物。•通过基因工程方法怎样净化被污染的环境？例题解析1、农业上大量使用化肥存在许多负面影响，“生物固氮”已成为一项重要研究课题，实验证明，生物固氮是某些微生物（如根瘤菌、蓝藻等）将空气中的N2固定为NH3的过程。（1）与人工合成NH3所需的高温、高压条件相比，生物固氮的顺利进行是因为根瘤菌、蓝藻体内含有特定的，这类物质的化学本质是。（2）人们正在着力研究转基因固氮植物（如固氮水稻、固氮小麦等），某科学家将根瘤菌、细胞中的固氮基因，通过基因工程方法转移到水稻植株细胞中，经检测，转基因水稻具备了固氮功能。据上述材料分析：①固氮基因已经整合到水稻细胞的中。②写出水稻细胞中固氮基因得到表达的反应式。酶蛋白质DNA转录翻译DNA（固氮基因）RNA蛋白质2、干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升只能提取0.05μg干扰素，因而其价格昂贵，平民百姓用不起。但美国有一家公司用遗传工程方法合成了价格低廉、药性一样的干扰素，其具体做法是：（1）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的，并使之与一种叫做质粒的DNA结合，然后移植到酵母菌内，从而用酵母菌来。（2）酵母菌能用方式繁殖，速度很快，所以，能在较短的时间内大量生产。利用这种方法不仅产量高，并且成本也较低。基因产生干扰素出芽干扰素3、细菌通常是具有双链环状DNA的单细胞生物。现有甲、乙两种细菌，基因型分别是abd和ABD，通过基因工程使甲细菌后代产生出乙细菌B基因所控制的产物，具体过程如图所示，试据图回答。（1）从细胞的结构看，细菌属于生物。（2）图中剪切DNA的“剪刀”和粘接DNA的“胶水”，其实是两种不同的酶，它们都只能在DNA的一定位置进行剪切和粘接，说明它们具有的特点。（3）新细菌与甲、乙细菌的表现都不同，从变异来源看，这是人工条件下的一种。（4）假如B基因是来自人体细胞，则甲子代也可产生出相应的人体物质，这说明在翻译过程中，细菌和人类共用一套。（5）在DNA分子中“拼接”上某个基因或“切割”掉某个基因，并不影响各基因的功能，这说明基因具有原核专一性基因重组遗传密码相对的独立性4、“人类基因组计划”的研究工作已经历时10年，投资近百亿美元。一开始它是一项“国际参与，免费分享”的国际合作研究项目，现在由于其潜在的巨大经济价值，使得它还未完成时，争抢就已经开始，而且愈演愈烈的趋势。起步本已较晚的我国生物科技人员还面临着经费严重不足等巨大困难，但是他们说：“我们的民族已经在信息产业的上游-----软件和硬件上受制于人，我们再也不能让我们的子孙后代在这个领域付出代价！”当该课题组的杨焕明、汪键在没有研究经费的情况下找袁隆平帮忙时，袁隆平爽快地道：“拿合同来”。（1）从细胞学上讲，基因的载体是其排列特点是。（2）文中的“基因序列”指，因为它代表控制生命活动的全套，所以基因序列的测定对于探索生命奥秘意义重大：（3）“编码基因”一词中的“编码”，是指为生命活动的体现者编码。（4）文中袁隆平是我国的专家，他使用的方法主要是。（5）与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的主要优点是和的障碍。染色体线性排列基因脱氧核苷酸的排列顺序遗传密码蛋白质杂交育种缩短育种时间克服远缘杂交13、在药品生产中，有些药品如干扰素、白细胞介素、凝血因子等，以前主要是从生物体的组织、细胞、血液中提取的，由于受原料来源限制，价格十分昂贵，而且产量低，临床供应明显不足。自20世纪70年代遗传工程发展以来，人们逐步地在人体内发现了相应的目的基因，使之与质粒形成重组的DNA分子，并以重组DNA引入大肠杆菌，最后利用这些工程菌，可以高效地生产出上述各种高质量低成本的药品，请分析回答：⑴在基因工程中质粒是一种最常用的，它广泛地存在于细胞中，是一种很小的分子。⑵在用目的基因与质粒形成重组DNA过程中，一般要用到的工具酶是和。⑶将含有“某激素基因”的质粒导入细菌细胞后，能在细菌细胞内直接指导合成“某激素”，则该激素在细菌体内的合成包括和两个阶段。⑷细菌中质粒能由一个变成两个，二个变成四个……，质粒的这种合成方式在分子遗传学上称为。⑸在将质粒导入细菌时，一般要用处理细菌，以增大。基因的运载体细菌DNA限制性内切酶DNA连接酶