高三生物（基因工程的成果与发展前景）

在目的基因的检测过程中 检测的对象是什么 思考 4 目的基因的检测和表达 检测 通过检测标记基因的有无 来判断目的基因是否导入 表达 通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达 4 目的基因的检测和表达 例 下图是将人的生长激素基因导入细菌D细胞内 产生 工程菌 的示意图 所用的载体为质粒A 已知细菌D细胞内不含质粒 也不含质粒A上的基因 质粒A导入细菌后 其上的基因能得到表达 1 图中A和B产生的C叫 它通常在体外完成 此过程必须用到的工具酶为 2 目前把C导入细菌时效率不高 在导入前一般要用处理细菌 以增大细菌细胞细胞壁的通透性 重组DNA 质粒 限制性内切酶 DNA连接酶 CaCl2 3 在导入完成后得到的细菌 实际上有的根本没有导入质粒 有的导入了普通质粒 只有少数导入的是C 所以在基因工程的操作步骤中必须要有这一步骤 目的基因的检测与表达 4 如何鉴别得到的细菌是否导入了质粒A或重组质粒 请设计一简单方案 5 若把已导入了普通质粒A或重组质粒的细菌放在含四环素的培养基上培养 含普通质粒A的细菌 含重组质粒的细菌 原因 将得到的细菌接种在含氨苄青霉素的培养基上 能生长的就导入了 反之则没有 能生长 不能生长 目的基因的导入 破坏了四环素抗性基因 基因工程与医药卫生 生产基因工程药品 生物医药产业的发展历史1 天然药物 如中草药 中成药2 化学方法合成新的药物3 基因工程药物 基因工程与医药卫生 1 生产基因工程药品 微生物生长迅速 容易控制 适于大规模工业化生产 如利用大肠杆菌生产胰岛素 干扰素 白细胞介素 2等 既增加产量 又降低成本 生产基因工程产品的 生物反应器 生产基因工程药品细菌基因工程细胞基因工程转基因动物 动物乳房生物反应器 同大肠杆菌生产系统相比 动物乳房反应器系统具有很多优点 第一 动物的基因形式和人类相同 从人类染色体上切下来的任何基因都可以直接转移到动物体内 使分离和克隆基因的手续相对简单一些 第二 用动物乳房生产外源蛋白质 产量很高 目前在初乳中已经达到70g L 在常乳中达到35g L 第三 动物乳腺细胞可以使任何基因正确表达 并正确进行后加工 因此 动物乳腺细胞所生产出来的蛋白质与天然产品在结构上没有区别 活性也没有区别 此外 乳房是一个相对独立的系统 血液中的蛋白质有时可以进入奶中 但奶中的蛋白质永远不会进入血液 因此 在乳房中生产的任何蛋白质 即使是生理功能很强的激素类蛋白质 也不会影响动物本身的健康 第四 乳中的蛋白质种类较少 主要是酪蛋白 乳球蛋白 白蛋白和从血液中扩散而来的少量血清蛋白及免疫球蛋白 因此 提纯重组基因在奶中表达的目标蛋白 相对要容易一些 第五 用乳房生产同类产品是一个农业过程 如果不考虑产品提纯 则不需要复杂设备 也不需要素质很高的操作人员 牛 羊吃的是草料 生产的是奶 奶中的珍贵蛋白完全是常规奶的高附加值产品 其生产成本之低没有其他系统可以相比 第六 用乳房生物反应器生产产品可以对市场做出灵活反应 由于牛 羊体内重组的外源基因是可以遗传给后代的 因此 在市场对产品需求旺盛时可扩大畜群 市场缩小时可以减少畜群头数 需要等待市场时可以用保存精液或胚胎的方法保种 使所受经济损失不大 第七 该系统可以充分利用可再生产的天然资源 对环境造成的不良影响很轻微 第八 该系统除了可用来生产药物外 也可用来生产食品和保健品 其他系统则不行 基因工程与医药卫生 2 用于基因诊断与基因治疗基因诊断 用放射性同位素 荧光分子等标记的DNA分子做探针 利用DNA分子杂交原理 鉴定被检测标本上的遗传信息 达到检测疾病的目的 基因治疗 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 DNA探针 DNAprobe 定义 带有特殊碱基序列的单链DNA或RNA分子 可以用放射性物质或免疫性物质标记 通过杂交 DNA探针常用于检测互补的碱基序列 基因治疗 实例 1990年9月14日 一名4岁的美国小姑娘成为联邦政府批准的接受基因疗法的第一个病人 她患有一种遗传病 重症复合免疫缺损症 SCID 原因是她的腺苷脱氨酶基因缺陷 不能产生腺苷脱氨酶 导致出现免疫细胞发育障碍 免疫功能低下 极易感染 不治疗通常难活过1周岁 基因治疗过程简析 基因工程在农业方面的应用一是通过基因工程技术获得高产 稳产和具有优良品质的农作物 二是用基因工程的方法培育出具有各种抗逆性的作物新品种 基因工程与农牧业 食品工业 植物基因的转移方法农杆菌的质粒 显微注射法 基因枪法 基因工程在畜牧业上的应用一方面是培育体型巨大品质优良的动物更重要的是利用转基因动物技术获得人类所需的各类物质 基因工程与农牧业 食品工业 基因工程与农牧业 食品工业 转黄瓜抗青枯病基因的甜椒 转鱼抗寒基因的番茄 基因工程与农牧业 食品工业 生长快 肉质好的转基因鱼 中国 乳汁中含有人生长激素的转基因牛 阿根廷 基因工程与农牧业 食品工业 基因工程与环境保护 1 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 2 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 喷洒工程菌清除石油污染 1 有些转基因食物含的一些物质 可能会影响人体健康 2 大量的转基因生物进入自然界后很可能会与野生物种进行杂交 产生一些超级生物 从而造成基因污染 3 如有些作物插入抗虫基因 杀死环境中有益的生物 基因工程的弊端 基因芯片 基因芯片是最重要的一种生物芯片 是指将大量探针分子固定于支持物上 然后与标记的样品进行杂交 通过杂交信号的强弱判断靶分子的数量 用该技术可将大量的探针同时固定于支持物上 所以一次可对大量核酸分子进行检测分析 解决了传统核酸杂交技术操作复杂 自动化程度低 检测目的分子数量少 效率低等不足 它能在同一时间内分析大量的基因 使人们准确高效地破译遗传密码 基因芯片 从正常人的基因组中分离