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1.3基因工程的应用§1.3基因工程的应用1、植物基因工程硕果累累2、动物基因工程前景广阔3、基因工程药物异军突起4、基因治疗曙光初照一.抗虫转基因植物抗虫害的玉米优点—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消化不良不吸收避免化学杀虫剂的污染Bt毒蛋白水解成有毒多肽转黄瓜抗青枯(细菌)病基因的马铃薯二.抗病转基因植物Bt毒蛋白水解成有毒多肽抗病毒—病毒外壳蛋白基因—病毒的复制酶基因抗真菌—几丁质酶基因—抗毒素合成基因基因基因抗烟草花叶病毒的转基因烟草抗细菌—裂解肽基因—溶菌酶基因三.抗逆转基因植物基因调节细胞渗透压的基因鱼的抗冻蛋白基因抗除草剂基因抗旱、抗盐碱耐寒烟草，番茄抗除草剂大豆、玉米我国科学家在实验田观察转鱼抗冻蛋白基因的番茄转基因抗除草剂玉米富含赖氨酸的转基因玉米不会引起过敏的转基因大豆富含胡萝卜素的“金大米”。粮食问题难保鲜解决控制番茄成熟的基因（延迟番茄成熟）果蔬问题大豆、玉米、大麦、小麦解决①导入含必需AA多Pro的编码基因②改变AA合成过程中关键酶活性四.利用转基因改良植物的品质转基因龙胆花转基因蓝猪耳观赏花卉问题解决颜色单调，变色困难花青素有关调节基因四.利用转基因改良植物的品质抗逆性抗病抗虫改善品质抗逆粮食观赏花卉植物基因工程问题难保鲜解决控制番茄成熟的基因（延迟番茄成熟）果蔬问题解决颜色单调，变色困难花青素有关调节基因问题大豆、玉米、大麦、小麦解决①导入含必须AA多Pro的编码基因②改变AA合成过程中关键酶活性抗病毒—病毒外壳蛋白/复制酶基因抗真菌—几丁质酶/抗毒素合成基因基因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一.用于提高动物生长速度生长速度生长激素成功案例绵羊：生长速度提高30%，体积增加50%鲤鱼：9个月后，体重增1.5kg解决方法导入生长激素基因问题喝牛奶过敏、呕吐、腹泻原因乳糖不消化肠乳糖酶基因对策正常牛转基因牛导入显微注射技术牛奶中乳糖含量减少，其他营养成分不受影响构建表达载体二.用于改善畜产品的品质乳腺生物反应器对策设想：让牛奶中产出生长素、抗凝血蛋白、血清白蛋白、α-抗胰蛋白酶等（把哺乳动物变成成“批量生产药物的工厂）药用蛋白基因+乳腺蛋白基因启动子（只在乳腺中且在泌乳期表达）构建基因表达载体导入______细胞受精卵显微注射技术送回母体发育成新个体新个体泌乳期乳汁中产药三.用转基因动物生产药物乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)产量高、质量好、成本低、易提取例1、继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物发生器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培养出一种转基因小鼠，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，常用方法是___________。（2）进行基因转移是，通常要将外源基因转____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。（5）为使外源基因在后代长期保持，可将转基因小鼠细胞的转入细胞中构成重组细胞，使其发育成与供体具有相同性状的个体。该技术称为。显微注射受精卵受精卵具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞表达DNA分子杂交膀胱上皮细胞核去核的卵核移植（或克隆）四.用转基因动物作器官移植的供体具特殊用途的猪和小鼠器官移植问题—1、供体器官少2、排斥反应强1、抑制抗原决定基因表达的调控因子用猪的器官做供体抑制抗原决定基因表达2、去除抗原决定基因（受精卵）克隆技术导入猪受精卵培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪例2、英国科学家已经研究用动物的器官作为器官移植的器官来源，科学家发现猪的内脏器官与人的内脏器官大小、形态均差不多，他们从20世纪80年代就开始研究。研究的重点是改造猪细胞膜。（1）猪细胞膜的基本结构和人的细胞膜是相同的，但其上的和人细胞膜有很多是不同的。（2）改造猪细胞膜主要是通过技术进行，具体操作步骤：糖蛋白基因工程第一步，获得控制目的基因（人体细胞膜上蛋白质合成的基因），所用的方法有。第二步，将目的基因与结合；第三步，将目的基因导入受体细胞，对猪来说，应导入其细胞最有效。在这项技术中，必须使用的两种工具酶是和。从基因文库中获取、PCR法、人工合成法运载体受精卵限制酶DNA连接酶小结观赏花卉抗逆性抗病抗虫改善品质抗逆粮食果蔬植物基因工程作器官移植供体提高生长速度改善产品品质动物基因工程生产药物三、基因工程药物异军突起第一种基因工程药物—基因工程制药重组人胰岛素传统提取胰岛素、干扰素提取部位—细胞、组织、血液等提取量—少缺点—材料少、提取难、成本高改进—“工程菌”提取部位—“工程菌”（大肠杆菌、酵母菌）提取量—多优点—高效、高质量、低成本菌优点：繁殖快单细胞遗传物质少重组质粒基因工程药物异军突起转基因抗乙肝西红柿，虽然不能治愈乙肝，但一年只吃几个抗乙肝西红柿，就完全能代替注射乙肝疫苗。抗乙肝西红柿属于转基因食品，就是将乙肝疫苗植入西红柿内，经过多代繁殖，使转入的基因稳定化。这种西红柿培育历时十年，先是在实验室生长，等各种安全因素达标后，才移至户外，进行封闭种植。例3、1997年，科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌中表达成功。如右图，请据图回答问题。(1)此图表示的是采取_____合成基因的方法获取________基因的过程。(2)图中①DNA是以____________为模板，_______形成单链DNA，在酶的作用下合成双链DNA，从而获得了所需要的_______________。人工胰岛素（目的）胰岛素mRNA逆转录胰岛素（目的）基因(3)图中②代表的是________________酶，在它的作用下将质粒切出_______末端。(4)图中③代表重组DNA，含_______________基因。(5)图中④表示的过程是_____________________。为使此过程顺利进行，一般需将大肠杆菌用______________处理，以增大其细胞壁的______________。（6）图中⑤表示______________随大肠杆菌的繁殖而进行增殖，此基因在大肠杆菌内表达的标志是____________________________。限制性核酸内切酶黏性胰岛素基因重组DNA导入受体细胞氯化钙通透性目的基因大肠杆菌能产生人的胰岛素基因治疗的概念：将正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功效，从而达到治疗疾病的目的免疫系统发挥正常作用的必须物质腺苷酸脱氨酶腺苷酸脱氨酶基因1990年，美国医学家安德森对一例患腺苷脱氨酶(ADA)缺乏症的4岁女孩谢德尔进行基因治疗。该女孩由于先天缺乏ADA基因，自身不能生产ADA，先天免疫功能不全，只能生活在无菌的隔离帐里。他们将含有这个女孩自己的白血球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中，这种白血球都已经过改造，有缺陷的基因已经被健康的基因所替代。在以后的10个月内她又接受了7次这样的治疗，同时也接受特定抗体的治疗。经治疗后，免疫功能日趋健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活。美国医学家安德森谢德尔，1999体外基因治疗：从病人体内获取某种细胞进行培养，然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩大培养，最后重新输入患者体内。例4、基因治疗是指（）A、把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗目的B、对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗的目的C、运用人工诱变的方法，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例6、应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达到检测疾病的目的。这里的基因探针是指（）A、用于检测疾病的医疗器械B、用放射性同位素或萤光分子等标记的DNA分子C、合成球蛋白的DNAD、合成苯丙羟化酶的DNA片段B基因治疗是根本性的治疗导入能增强人体免疫能力的基因体外基因治疗复合型免疫缺陷症体内基因治疗遗传性囊性纤维化病基因治疗植物方面提高植物的抗虫、抗病、抗逆性改良植物的品质动物方面提高动物生长速度改善畜产品的品质用转基因动物生产药物用转基因动物作器官移植的供体研制药物——工程菌基因治疗——体内、体外基因工程的应用小结例5、患者缺乏正常的人体免疫功能，只要稍被细菌或病毒感染，就会性病死亡。经过研究证实，SCID病人细胞的一个常染色体上编码腺苷酸脱氨酶的基因发生了突变。（1）请你利用所学知识，设想一个治疗SCID病的方案。第一步：用人体正常ada基因来替换反转录病毒的原有基因，构建重组载体；第二步：从SCID病人体内分离出免疫系统有缺陷的T淋巴细胞第三步：；第四步：；（2）还有哪些遗传病可用基因治疗的方案进行治疗？试举例。将这些T淋巴细胞与携带了正常ada基因的反转录酶病毒混合在一起，让病毒感染T淋巴细胞，使正常的ada基因扩增并插入到T细胞的基因中；在实验室中通过细胞培养并确认转入的基因成功表达后，用注射器将成千上万个重组的转基因T细胞注射到SCID患者的个体组织中。血友病，镰刀型细胞贫血症。