基因工程的应用优质课

1 3基因工程的应用 潮阳实验学校任培勇 基因工程的应用 1 目的基因的获取 2 基因表达载体的构建 3 将目的基因导入受体细胞 基因工程的操作步骤 4 目的基因的检测与鉴定 基因工程的应用 1 植物基因工程2 动物基因工程3 基因工程药物的生产4 基因治疗法 基因工程的应用 受体细胞 分类依据 一 植物基因工程 植物基因工程的应用领域 1 提高农作物的 2 改良 3 利用植物 等 抗逆能力 农作物的品质 生产药物 1 抗虫转基因植物 1 对农业害虫的防治 大多数是依靠 该法的弊端有 2 抗虫转基因植物培育方法 3 目的基因 4 抗虫转基因植物培育成功的意义 化学农药 污染环境 增加生产成本 损害人体健康 从某些生物中分离出具有杀虫活性的基因 将其导入作物中 使其具有抗虫性 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 减少化学农药的使用 减少环境污染 降低对人体健康的危害 降低生产成本 图1 苏云金芽孢杆菌 Bt毒蛋白基因的作用原理 P18 Bt毒蛋白会进入害虫的肠道 在消化酶的作用下 水解成分子质量较小的有毒多肽 结合在肠上皮细胞的特异性受体上 导致细胞膜穿孔 细胞肿胀裂解 为什么Bt毒蛋白对哺乳动物无毒害作用 特异性受体 成果 抗烟草花叶病毒的转基因烟草抗病毒的转基因小麦 甜椒 番茄等 2 抗病转基因植物 目的基因 病毒外壳蛋白基因 CP基因 病毒的复制酶基因 抗病毒基因 几丁质酶基因抗毒素合成基因 抗真菌基因 1 病原微生物 指引起生物生病的微生物 如 病毒 真菌和细菌等 2 目的基因 3 抗逆转基因植物 1 造成低产 减产的常见因素有 2 盐碱和干旱对农作物的危害与有关 3 抗逆目的基因 抗盐碱和干旱作物 耐寒的番茄 抗除草剂的大豆 盐碱 干旱 低温 涝害等 细胞内的渗透压调节 调节细胞渗透压的基因 鱼的抗冻蛋白基因 抗除草剂基因 1 应用1 使食品的营养成分均衡 2 通过转基因提高植物中氨基酸的含量 具体做法有 或 3 应用2 使果品延熟 便于储存 具体做法是 4 应用3 丰富花品颜色 提高观赏价值 具体做法是 改变这种氨基酸合成途径中某种关键酶的活性 以提高氨基酸的含量 4 利用转基因改良农作物品质 将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因 导入植物 将控制番茄成熟的基因导入番茄 获得转基因延熟番茄 将与植物花青素代谢有关的基因导入花卉植物矮牵牛中 转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色 二 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 用转基因动物生产药物 乳腺生物反应器 4 用转基因动物做器官移植的供体 动物基因工程 1 用于提高动物生长速度 目的基因 外源生长激素基因 2 用于改善畜产品的品质 实例 将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组 使转基因奶牛中乳糖含量大大降低 目的基因 肠乳糖酶基因 3 用转基因动物生产药物 1 乳房 乳腺 生物反应器 2 具体做法 将基因与等调控组件重组在一起 通过方法 导入哺乳动物的中 将其送入母体 使其发育成转基因动物 3 优点 转基因动物进入泌乳期后 可以通过分泌的乳汁来生产所需药品 药用蛋白 乳腺蛋白基因的启动子 显微注射 受精卵 产量高 质量好 成本低 易提取 易错点拨 1 利用乳腺生物反应器的动物性别是 2 利用乳腺生物反应器生产药物时受体细胞是 原因是 3 目的基因可在乳腺细胞中表达 其他组织细胞中含有该目的基因吗 理由是 4 要使目的基因在乳腺组织中特异性表达 在构建基因表达载体时要在目的基因序列前加上乳腺组织中特异表达的启动子 5若是膀胱生物反应器 为何更容易得到目的基因的产物的原因是 雌性 含有 因为它们都是由同一个受精卵分裂 分化而来的 乳腺蛋白基因的启动子 受精卵 受精卵具有全能性 可使外源基因在相应的组织细胞中表达 不受性别和发育时期的限制 4 用转基因动物做器官移植的供体 1 供体动物 2 存在难题 存在反应 3 解决办法 将供体基因组导入某种基因调节因子 以抑制的表达 或设法除去 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 猪 免疫排斥 抗原决定基因 抗原决定基因 三 基因工程药物 1 在传统的药品生产中 某些药品如胰岛素 干扰素等直接从生物体的哪些结构中提取 2 传统生产方法的缺点 3 解决办法 利用基因工程方法制造转基因的 可高效率地生产出各种高质量 低成本的药品 4 工程菌 用方法 使外源基因得到表达的菌类细胞株系 从生物的组织 细胞或血液中提取 产量低 价格昂贵 资料 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 工程菌 基因工程 高效 5 基因工程药品及其作用 易错点拨 1 疫苗在免疫学上属于 如 利用基因工程技术产生乙肝疫苗实际上是将乙肝病毒的基因导入受体细胞中并表达2 干扰素的化学本质是 其为抗药物 抗生素为抗药物 3 如将含胰岛素基因的表达载体成功导入到大肠杆菌中 产生的胰岛素没有生物活性 原因是 4 胰岛素基因表达时遗传信息的传递途径是 抗原 表面抗原 蛋白质 病毒 细菌 大肠杆菌没有内质网和高尔基体 无法对胰岛素进行加工 四 基因治疗 案例 有一名4岁女童 由于腺苷酸脱氨酶 ADA 基因的缺失 造成体内缺乏腺苷酸脱氨酶 ADA 而腺苷酸脱氨酶是人体免疫系统发挥正常功能作用所必需的 因此 女童不能抵抗病原微生物的威胁 只能生活在无菌的隔离帐里 直接原因 根本原因 方法 缺乏腺苷酸脱氨酶 ADA 腺苷酸脱氨酶 ADA 基因缺失 将ADA基因转入患者的淋巴细胞 1 基因治疗概念 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 载体 治疗基因 受体细胞 离体 重组受体细胞 患者体内 导入 形成 体外培养后导入 直接导入 体外基因治疗 体内基因治疗 2 基因治疗类型 判断依据 3 基因治疗的发展现状 处于初期的阶段4 用于基因治疗的基因种类 体内基因治疗 体外基因治疗 基因转移过程是在体内还是体外完成的 或者说受体细胞是离体的还是非离体的 临床试验 正常基因 反义基因和自杀基因 易错点拨 1 基因治疗 能 不能 用于治疗21三体综合征患者2 基因治疗一般用于治疗 显 隐 性病3 基因治疗时细胞中的缺陷基因 有 没有 被修复4 基因治疗只是把正常的外源基因导入患者特定的组织细胞中 而不是所有细胞中 不能 隐 没有 五 基因芯片 1 定义 又称DNA芯片 是根据的原理 将大量DNA片段 基因探针 固定于支持物上 然后与带有标记的基因样品进行杂交 通过检测杂交信号的强度及分布来进行分析 2 用途 DNA分子杂交 基因测序 寻找有用的目的基因 对基因的序列进行比较分析 典例 下列关于基因工程的叙述 错误的是 A 目的基因和受体细胞均可来自动 植物或微生物B 限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶C 人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性D 载体上的抗性基因有利于筛选含目的基因的细胞核 促进目的基因的表达 D 典例 基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的 在基因操作的基本步骤中 不进行碱基互补配对的步骤是 A 人工合成目的基因B 目的基因与运载体结合C 将目的基因导入受体细胞D 目的基因的检测和表达 C 典例 菊花的紫花和白花性状是由一对等位基因控制的 紫色 R 对白色 r 显性 现已克隆到控制紫色的基因 如果你打算利用上述材料开展研究 那么下表选项中 合理的是 AB 典例 北极比目鱼中有抗冻基因 其编号的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列 该序列重复次数越多 抗冻能力越强 下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图 有关叙述正确的是 A 过程 获取的目的基因 可用于基因工程和比目鱼基因组测序B 多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因 不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白C 过程 构成的重组质粒缺乏标记基因 需要转入农杆菌才能进行筛选D 应用DNA探针技术 可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达 B 典例 抗病毒转基因植物成功表达后 以下说法正确的是 A 抗病毒转基因植物可以抵抗所有病毒B 抗病毒转基因植物对病毒的抗性具有局限性或特异性C 抗病毒转基因植物可以抗害虫D 抗病毒转基因植物可以稳定遗传 不会变异 B 典例 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 5 膀胱生物发生器比乳腺生物反应器有什么优点 显微注射技术 受精卵 具全能性 可使外源基因在相应的组织细