基因工程的应用高三生物一轮复习

1 3基因工程的应用 学习目标 举例说出基因工程在农业 医疗和环境保护等方面的广泛应用及其发展前景 B 课时 2课时 基因工程的应用 1 植物基因工程 抗虫转基因植物 抗病转基因植物 抗逆转基因植物 改良植物的品质2 动物基因工程 提高动物生长速度 用于改善畜产品的品质 用转基因的动物生产药物 用转基因动物作器官移植的供体3 基因工程的药物4 基因治疗 基因芯片 Bt毒蛋白基因 抑制剂基因 抑制剂基因 植物凝集素基因等 蛋白酶 淀粉酶 一植物基因工程硕果累累 抗虫植物 棉 玉米 马铃薯 番茄等 植物基因工程的常用方法 农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法 1 抗虫基因种类 一 抗虫转基因植物 2 成果 IMN 3 成果 烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦 甜椒 番茄等 1 植物的病原微生物 真菌和细菌等 病毒 2 抗病基因种类 1 抗病毒基因 病毒基因和病毒的复制酶基因 2 抗真菌基因 基因和抗毒素合成基因 外壳蛋白 几丁质酶基因 二 抗病转基因植物 1 抗逆基因 调节细胞基因使作物抗盐碱 抗干旱 鱼的使作物耐寒 使作物抗除草剂 2 成果 烟草 大豆 番茄 玉米等 渗透压 四 转基因改良植物品质 1 优良基因 与 2 成果 转基因玉米 转基因延熟番茄和转基因矮牵牛 抗冻蛋白基因 抗除草剂基因 含必需AA的Pr编码基因 控制番茄成熟基因 花青素代谢有关的基因 三 抗逆转基因植物 IMN 例1 转基因技术在植物品种改良方面应用广泛 其中一项基因工程就是改造CO2固定酶 其目的是A 提高光合作用效率B 延长果实的储藏期C 培育新作物品种D 提高植物的抗性 A 二 动物基因工程的成果 一 提高动物的生长速度1 生长基因 外源的基因 2 成果 转基因绵羊 转基因鲤鱼 将人的生长激素基因和牛的生长激素基因分别注射到小白鼠受精卵中 得到的 超级小鼠 生长激素 二 用于改善畜产品的品质 1 优良基因 2 成果 转基因牛含量少 肠乳糖酶基因 乳糖 动物基因工程的常用方法 显微注射法 受体细胞 受精卵 1 基因的来源 基因 基因启动子2 成果 乳腺生物反应器 药用蛋白 乳腺蛋白 三 用转基因的动物生产药物 将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起 通过显微注射法 导入哺乳动物的受精卵 将受精卵送入母体内 使其发育成转基因动物 转基因动物进入泌乳期后 可以通过分泌乳汁来生产所需的药品 称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器 资料 乳腺生物反应器 补充 为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢 1 乳腺是一个外分泌器官 乳汁不进入体内循环 不会影响转基因动物本身的生理代谢反应 2 从乳汁中获取目的基因产物 产量高 易提纯 表达的蛋白质已经过充分的修饰加工 具有稳定的生物活性 3 从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时 转基因动物又可无限繁殖 补充 膀胱生物反应器 将药用蛋白基因与特殊的启动子等调控组件重组在一起 通过显微注射法 导入哺乳动物的受精卵 将受精卵送入母体内 使其发育成转基因动物 使药用蛋白基因在膀胱上皮细胞表达 从转基因动物尿液中分离出所需的药品 用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作步骤 获取目的基因 如血清血蛋白基因 构建表达载体 在血清血蛋白基因前加乳腺蛋白基因的启动子 显微注射注入哺乳动物的受精卵 形成胚胎 将胚胎送入母体子宫内 发育成转基因动物 只有在产下的雌性个体的乳腺细胞中 转入的基因才表达 其他的细胞虽然也有该基因但不表达 IMN 1 将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞 常用方法是 显微注射技术 例2 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 2 进行基因转移时 通常要将外源基因转到 中 原因是 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 例2 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 3 通常采用 技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组 DNA分子杂交 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 膀胱上皮 IMN 例3 上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛 他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法 使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍 转基因动物是指A 提供基因的动物B 基因组中增加外源基因的动物C 能产生白蛋白的动物D 能表达基因信息的动物 B 四 用转基因动物作器官移植的供体 1 方法 将器官供体基因组导入某种调节因子 以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 2 成果 利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官 1 基因工程药物的来源 2 成果 人胰岛素 干扰素 细胞因子 抗体 疫苗 激素等 三 基因工程药品异军突起 转基因的工程菌生产基因工程的药物 受体 微生物 例如 胰岛素是治疗糖尿病的特效药 长期以来只能依靠从猪 牛等动物的胰腺中提取 100Kg胰腺只能提取4 5g的胰岛素 将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌 每2000L培养液就能产生100g胰岛素 使其价格降低了30 50 利用生物工程获得胰岛素 四 基因治疗曙光初照 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 把特定的外源基因导入有基因缺陷的细胞中 从而达到治疗疾病的目的 1 症状 缺乏正常的人体免疫功能 只要稍被细菌或者病毒感染 就会发病死亡 2 根本原因 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 2 举例 复合型免疫缺陷症 1 体外基因治疗 体外基因治疗 先从病人体内获得某种基因 进行培养 在体外完成基因转移 再筛选成功转移的细胞扩增培养 最后重新输入患者体内 3 类型 体外基因治疗和体内基因治疗 用基因工程的方法 直接向人体组织细胞中转移基因的治疗方法 2 体内基因治疗 基因芯片 通过微加工技术 将数以万计的基因探针 有规律地排列固定于2cm2的硅片等支持物上 构成一个二维DNA探针阵列 主要用于基因检测 环境监测 基因工程做成的DNA探针能十分灵敏地监测环境中的病毒 细菌等污染 1t水中只有10个病毒也能被监测出来 DNA分子杂交 基因诊断 基因诊断是用放射性同位素 32P 荧光分子等标记的DNA分子做探针 利用DNA分子杂交的原理 鉴定被检测标本上的遗传信息 从正常人的基因组中分离出的DNA与DNA芯片杂交 可以得出标准图谱 从病人的基因组中分离出的DNA与DNA芯片杂交 可以得出病变图谱 通过比较 分析这两种图谱 就可以得出病变的DNA信息 讨论 基因芯片有哪些应用 补充 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 基因探针 基因探针就是一段与目的基因或DNA互补的特异核苷酸序列 它包括整个基因 或基因的一部分 可以是DNA本身 也可以是由之转录而来的RNA 原理 利用DNA分子杂交原理 基因诊断技术应用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 举例 珠蛋白的DNA探针 镰刀状细胞贫血症 苯丙氨酸羧化酶基因探针 苯丙酮尿症 白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的DNA探针 白血病 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 1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来 利用基因工程培育的 指示生物 能十分灵敏地反映环境污染的情况 却不易因环境污染而大量死亡 甚至还可以吸收和转化污染物 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 通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类 用基因工程培育成功的 超级细菌 却能分解石油中的多种烃类化合物 有的还能吞食转化汞 镉等重金属 分解DDT等毒害物质 4 下列说法正确的是 A基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因B基因诊断的基本原理