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1、1.3 基因工程的应用,1.举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。 2.能说出基因工程的进展。 3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。,一,二,三,一、植物基因工程硕果累累 植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力,以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。 1.抗虫转基因植物 (1)方法:将从某些生物中分离出的具有杀虫活性的基因导入农作物中,使其具有抗虫性。 (2)目的基因: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。 (3)意义:减少化学农药的使用,降低生产成本,减轻对环境的污染。,四,一,二,三,2.抗病转基因植物 (1)引起植物生病的微生物称为病原
2、微生物,主要有病毒、真菌和细菌等。 (2)目的基因:病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因(抗病毒);几丁质酶基因和抗毒素合成基因(抗真菌)。 (3)意义:能够获得用常规育种方法很难培育出的抗病毒新品种。 3.抗逆转基因植物 (1)原理:盐碱、干旱、低温、涝害等不利的环境条件,是造成低产、减产的常见因素。干旱和盐碱对农作物的危害与细胞内渗透压调节有关。 (2)目的基因:可调节细胞渗透压的基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因。 (3)成果:抗盐抗旱烟草、抗寒番茄、耐除草剂玉米等。,四,一,二,三,4.利用转基因改良植物的品质 (1)应用范围:可以提高生物中氨基酸的含量、延长番茄等果实的储存时间、改变花色
3、等,从而提高作物品质。 (2)实例:将某些必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物;改变氨基酸合成途径中某种关键酶的活性,提高氨基酸的含量。 转基因育种与常规育种方法相比,优点有哪些? 提示:目的性强,能定向改造生物性状;能克服远缘杂交不亲和的障碍。,四,一,二,三,二、动物基因工程前景广阔 1.用于提高动物生长速率 (1)目的基因:外源生长激素基因。 (2)成果:转基因绵羊、转基因鲤鱼。 2.用于改善畜产品的品质 (1)目的基因:肠乳糖酶基因。 (2)成果:转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量减少。 3.用转基因动物生产药物 乳腺生物反应器的生产流程:将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重
4、组在一起,通过显微注射导入哺乳动物的受精卵中,然后培育成转基因动物。通过其乳房分泌的乳汁来生产所需要的药品。,四,一,二,三,4.用转基因动物作器官移植的供体 为解决免疫排斥问题,对猪的器官进行改造,方法:将某种调节因子导入供体动物基因组,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。 转基因克隆器官的优势有哪些? 提示:为移植器官的来源增加了新的途径;克服了不同种生物器官移植的免疫排斥问题。,四,一,二,三,三、基因工程药物异军突起 1.用基因工程的方法,使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系。 2.利用转基因的工程菌生产的药物包括
5、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。,四,一,二,三,四,四、基因治疗曙光初照 1.基因治疗 基因治疗是将正常基因导入病人体内,使该基因的表达产物发挥作用,达到治疗疾病的目的,是治疗遗传病的最有效手段。 2.实例 将腺苷酸脱氨酶基因导入患者(腺苷酸脱氨酶基因缺失)的淋巴细胞中,使淋巴细胞能够产生腺苷酸脱氨酶,然后,再将这种淋巴细胞转入患者体内,从而治疗复合型免疫缺陷症。,一,二,一、乳腺生物反应器的优点及操作过程 1.优点:产量高、质量好、成本低、易提取。 2.操作过程:获取目的基因(如血清白蛋白基因)构建基因表达载体显微注射导入哺乳动物受精卵中形成早期胚胎将胚胎移植到母体动物子宫内发育成转基因动物
6、转入的基因在雌性个体中表达,从雌性个体分泌的乳汁中提取所需蛋白质。 3.乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别,一,二,一,二,一,二,二、基因治疗的原理和过程 1.原理:把正常基因导入含有缺陷基因的受体细胞中,存在基因缺陷的病人细胞中既含有缺陷基因,又含有通过基因工程导入的正常基因,在病人体内两种基因都能表达,正常基因的表达产物掩盖了缺陷基因的表达产物,从而达到治疗疾病的目的。 2.基因治疗方法 (1)体外基因治疗:先从病人体内获得某种相关细胞,进行培养,然后在体外完成基因转移,再筛选基因成功转移的细胞扩增培养,最后重新输入患者体内,这种方法叫做体外基因治疗。 (2)体内基因治疗:直接向人体组
7、织细胞中转移基因的治疗方法叫做体内基因治疗。,一,二,特别提醒基因治疗只是替换或修复部分体细胞的缺陷基因。基因治疗的最佳时期理论上是受精卵时期,这样可以使个体的每个细胞都含有正常基因,但在现实生活中是不可能的;其次是对患者进行相关细胞的基因替换,但这种局部细胞的基因替换,并没有改变其他部位细胞(如精原细胞)的基因,其后代很可能还会患相关遗传病。,题型一,题型二,题型三,题型一 转基因植物的应用 【例1】 我国科学家利用基因工程技术将海藻合成酶基因转移到甘蔗体内,获得了抗旱、高产、高糖的甘蔗新品种。以下关于植物基因工程的说法,正确的是( ) A.我国转基因抗虫棉是转入了植物凝集素基因培育出来的
8、B.可用于转基因植物的抗虫基因只有植物凝集素基因和蛋白酶抑制剂基因 C.抗真菌转基因植物中,可使用的基因有几丁质酶基因和抗毒素合成基因 D.提高作物的抗盐碱和抗干旱的能力,与调节渗透压的基因无关 解析:转基因抗虫棉是转入了Bt毒蛋白基因培育出来的,抗虫基因还有蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。调节细胞渗透压的基因可用来提高作物的抗盐碱和抗干旱的能力。 答案:C,题型一,题型二,题型三,题型二 动物基因工程技术的应用 【例2】 1-抗胰蛋白酶缺乏症是一种单基因遗传病,患者成年后会出现肺气肿及其他疾病,严重者甚至死亡。利用基因工程技术将控制该酶合成的基因导入羊的受精卵,最终培育
9、出能在乳腺细胞表达人1-抗胰蛋白酶的转基因羊,从而更容易获得这种酶。,题型一,题型二,题型三,下列关于该过程的叙述错误的是( ) A.载体上绿色荧光蛋白基因的作用是便于筛选含有目的基因的受体细胞 B.将目的基因导入羊膀胱细胞中,将会更加容易得到1-抗胰蛋白酶 C.培养出的转基因羊的所有细胞中都含有该目的基因,故该羊有性生殖产生的后代也都能产生1-抗胰蛋白酶 D.目的基因与载体的重组过程需要DNA连接酶的催化作用,题型一,题型二,题型三,解析:载体上绿色荧光蛋白基因作为标记基因,可用于筛选含目的基因的受体细胞,A项正确;将目的基因导入羊膀胱细胞中,制得膀胱生物反应器,获取产品将不受性别和发育时期
10、的限制,B项正确;目的基因与载体的重组需要DNA连接酶的催化,D项正确;转基因羊有性生殖产生的后代会发生性状分离,有的子代不再具有转基因生物的特性,C项错误。 答案:C,题型一,题型二,题型三,题型三 基因工程在医药卫生方面的应用 【例3】 某研究小组进行了甲型H1N1流感病毒的疫苗研制工作,右上图为他们前期研究工作的简要操作流程图。,题型一,题型二,题型三,(1)实验步骤所代表的反应过程是 ;在步骤之前扩增H基因常采用的方法是 。 (2)步骤构建重组表达载体A和重组表达载体B必须使用的酶是 。 (3)构建重组表达载体时,一般需要将H基因与载体结合,常用作基因工程载体的是 ;在检测受体细胞中是否已经导入目的基因时,常常要借助载体上 的表达。,题型一,题型二,题型三,解析:(1)由RNADNA的过程为反转录,体外扩增目的基因的常用方法为PCR(聚合酶链式反应)。 (2)构建重组表达载体的通常方法是,使用限制酶分别处理含目的基因的DNA和质粒,获得具有互补黏性末端的DNA片段,随后用DNA连接酶将二者连接。 (3)常用作基因工程载体的有质粒和病毒。检测受体细胞中是否已经导入目的基因时,常常要借助载体上标记基因(如抗生素抗性基因)的表达。 答案:(1)反转录 PCR(或聚合酶链式反应) (2)限制性核酸内切酶和DNA连接酶 (3)质粒(或病毒) 标记基因(或抗生素抗性基因),