基因工程的应用

1、基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶识别特定核苷酸序列，在特定的切点切DNA，具特异性。并裂解磷酸二酯键，产生两个黏性末端。

复习基因操作的工具2、基因的“针线”——DNA连接酶连接酶的作用：

将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。连接的部位：

生成磷酸二酯键DNA连接酶的作用过程：3、基因的运载体——质粒或病毒作用：将外源基因送入受体细胞。条件：能在宿主细胞内复制并稳定地保存。具有多个限制酶切点。具有某些标记基因。种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。从细胞中分离出DNA从大肠杆菌中提取质粒限制酶提取目的基因限制酶目的基因与运载体结合DNA连接酶目的基因导入受体细胞目的基因的表达与检测基因工程操作的基本步骤1.2基因工程的应用基因工程的实际应用领域有：农牧业、工业、环境、能源、医学卫生等应用生物：植物、动物、微生物1.举例说出基因工程的应用。（重难点）2.关注转基因生物的安全性问题。（重点）3.举例说出生物武器的危害。（重点）一、植物基因工程转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。(一)抗虫转基因植物(二)抗病转基因植物(三)抗逆转基因植物(四)利用转基因改良植物的品质(一)抗虫转基因植物1.现在已有哪些抗虫植物问世?转基因烟草抗虫转基因植物优点：减少环境污染、减低生产成本、提高产量例子：棉花、水稻、玉米、马铃薯、番茄等等主要杀虫基因：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等典型例子：转基因抗虫棉——Bt毒蛋白基因（二）抗病转基因植物1.什么是病原微生物？有哪些种类？引起生物生病的微生物，主要有病毒、真菌和细菌等（三）抗逆转基因植物1.哪些环境条件会造成农作物低产、减产？盐碱、干旱、低温和涝害等2.盐碱和干旱对农作物的危害与什么有关？细胞内的渗透压调节3.在抗盐碱和抗干旱作物中使用了什么基因？调节细胞渗透压的基因转黄瓜抗抗青枯病病基因的的马铃薯薯4.特点点：导入另一一种生物物的优良良性状基基因，获获得新性性状抵抗抗恶劣环环境因素素，从根本上上改变作作物的特特性5.转基基因耐寒寒的烟草草和番茄茄中哪种种目的基基因提高高了其抗抗寒能力力？目的的基因从从何而来来？鱼的抗冻冻蛋白基基因6.抗除除草剂基基因有何何用途？？喷洒除草草剂时，，杀死田田间的杂杂草而不不损伤作作物不会引起起过敏的的转基因因大豆1.优点点：改善粮食食作物的的营养成成分含量量，如氨氨基酸、、蛋白质质（四）利利用转基基因改良良植物的的品质转基因延延熟番茄茄的目的的基因是是什么？？控制番茄茄果实成成熟的基基因转基因蓝玫瑰2.优点点：提高花卉卉的观赏赏价值转基因矮矮牵牛的的目的基基因是什什么？与植物花花青素代代谢有关关的基因因小结：基基因工程程在农业业上的应应用（1）高产、稳稳产和具具优良品品质的品品种用基因工工程的方方法可以以改善粮粮食作物物的蛋白质含含量。如如“向日日葵豆””植株。。（2）抗逆性品品种将细菌的的抗虫、、抗病毒毒、抗除除草剂、、抗盐碱碱、抗干干旱、抗抗高温等等抗性基基因转移移到作物物体内，，将从根根本上改改变作物物的特性性。如转转基因抗抗虫棉。。二、动物物基因工工程前景景广阔特点：发发展较迟迟，应用用方面广广1、提高高生长速速度2、改善善畜产品品的品质质3、生产产药物4、作为为器官移移植的供供体1.用于于提高动动物生长长速度原因：外外源生长长激素基基因的表表达可以以使转基基因动物物生长更更快转基因鲤鱼2.用于于改善畜畜产品的的品质优点：避避免食物物过敏、、腹泻、、恶心等等不适将肠乳糖糖酶基因因导入奶奶牛基因因组，转转基因牛牛的乳汁汁中乳糖糖的含量量大大降降低。3.用转转基因的的动物生生产药物物（重点））优点：产产量高、、质量好好、成本低、、易提取取方法：乳腺生物物反应器器膀胱生物物反应器器注意：雌雌性个体体才能生生产药物物就基因药药物而言言，最理理想的表表达场所所是转基基因动物物的乳腺腺。★为什么么乳腺能能成为基基因药物物最理想想的表达达场所呢呢？⑴乳腺是是一个外外分泌器器官，乳乳汁不进进入体内内循环，，不会影响响转基因动动物本身身的生理理代谢反反应。⑵从乳汁汁中获取取目的基基因产物物，产量高，易提纯，表达的的蛋白质质已经过过充分的的修饰加工工，具有稳稳定的生生物活性性。⑶从乳汁汁中源源不断断获得目的的基因的的产物的的同时，，转基因因动物又又可无限限繁殖。。将药物蛋白白基因与乳腺蛋蛋白基因因的启动动子等调调控组件件重组在在一起，通过显显微注射射等方法法，导入入哺乳动动物的受受精卵中中，将受受精卵送送入母体体，使其其发育成成转基因因动物。。转基因动动物进入入泌乳期期后，可可以通过过分泌乳乳汁生产产所需要要的药品品，称为为乳腺生物物反应器器或乳房生生物反应应器。乳腺生物物反应器器①获取目的的基因（（例如血血清白蛋蛋白基因因）②构建基因因表达载载体（在在血清白白蛋白基基因前加加特异表表达的启启动子））③显微注射射导入哺哺乳动物物受精卵卵中④形成胚胎胎⑤将胚胎送送入母体体动物⑥发育成转转基因动动物（只只有在产产下的雌雌性个体体中，转转入的基基因才能能表达））。思考:用用基因工工程技术术实现动动物乳腺生物物反应器器的操作过过程是怎怎样的？？产物：抗凝血酶酶、血清清白蛋白白、生长长激素、、α-抗胰胰蛋白酶酶（四）用用转基因因动物作作器官移移植的供供体利用基因因工程对对猪的器器官进行行改造方法：将器官供供体基因因组导入入某种调调节因子子，以抑抑制抗原原决定基基因的表表达或设设法除去去抗原决决定基因因，再结合合克隆技技术，培培育出没没有免疫疫排斥反反应的转转基因克克隆猪器器官将目的基因因导入到动动物的受受精卵里里，目的的基因若若与受精精卵染色色体DNA整合合，细胞胞分裂时时，该基基因随染染色体的的倍增而而倍增，，使每个个细胞中中都带有有目的基基因，使使性状得以以表达，并稳定定地遗传传给后代代，从而而获得基基因产品品。这样样一种新新的个体体，称为为转基因因动物。。总结：什什么叫转转基因动动物？繁殖具有有抗病能力力、高产仔率率、高产奶率率和高质量的的皮毛等优良品品质的转基因动动物。该过程的的重要步步骤是通通过感染或显微注射射技术将重组DNA转转移到动动物受精精卵中。。基因工程程在畜牧牧养殖业业上的应应用主要要是什么么？将人的生长激素素基因和牛的生生长素基基因分别别注射到到小白鼠鼠受精卵卵中，得得到的““超级小鼠鼠”。通过基因因工程培培育新的的动植物物品种的的最突出出优点:___________________________。。打破常规规育种难难以突破破的物种种之间的界界限在传统的的药品生生产中，，某些药药品如胰胰岛素、、干扰素素直接生生物体的的哪些结结构中提提取？药品直接接从生物物的组织、细胞或血液中提取。。传统生产产方法的的缺点由于受原原料来源源的限制制，价格十分昂贵。利用基因工程程方法制造造“工程菌”，可高效率地生产出出各种高质量、低成本的药品。。三、基因因工程药药品异军军突起工程菌:用基因工程程方法，使使外源基基因得到到高效率率表达的的菌类细胞胞株系。基因工程程药品包包括：细细胞因子子（即淋淋巴因子子如白细细胞介素素—2、、干扰素素）、抗抗体、疫疫苗、激激素等胰岛素从从猪、牛牛等动物物的胰腺腺中提取取，100Kg胰腺只能能提取4-5g的胰岛素素，其产产量之低低和价格格之高可可想而知知。将合成的的胰岛素素基因导导入大肠肠杆菌，，每2000L培养液就就能产生生100g胰岛素！！使其价价格降低低了30%-50%!基因工程程药品———胰胰岛素素基因工程程药品———生生长激激素治疗侏儒儒症的唯一方法法，是向人人体注射射生长激激素。而而生长激激素的获获得很困困难。以以前，要要获得生生长激素素，需解解剖尸体体，从大大脑的底底部摘取垂体体，并从中中提取生生长激素素。现可利用用基因工工程方法法，将人人的生长激素素基因导导入大肠肠杆菌中，使其其生产生生长激素素。人们们从450L大大肠杆菌菌培养液液中提取取的生长长激素，，相当于于6万具具尸体的的全部产产量。从人血中中提取干干扰素，，300L血才才提取1mg！！通过基因工程程的方式创造造了能合成人人干扰素的大大肠杆菌，每每1Kg的培培养液可提取取20—40mg干扰素素人造血液及其生产基因工程药品品——干干扰素例1下列关于基因因工程的应用用错误的是()A．我国转基因因抗虫棉的目目的基因是Bt毒蛋白基因B．可利用动物物乳腺反应器器生产转基因因药物C．动物的生长长激素基因转转入植物不能能表达D．转乳糖酶基基因的奶牛的的乳汁不会引引起乳糖过敏敏C变式训练1.下列有关目的的基因的操作作能够改善产产品品质的是是()A．将草鱼的生生长激素基因因导入鲤鱼体体内B．将肠乳糖酶酶的基因导入入奶牛的基因因组C．将人血清蛋蛋白的基因改改造后在山羊羊的乳腺中表表达D．将Bt基因整合到烟烟草或棉花的的基因组并实实现表达B基因工程与人人类健康的关关系十分密切切，突出表现现在基因诊断断和基因治疗疗方面。(1)基因诊断：又称为DNA诊断，是采用用基因检测的的方法来判断断患者是否出出现了基因异异常(如遗传病患者者的基因缺陷陷)或携带病原体体(如乙型肝炎病病毒)等。(2)基因治疗：是指利用正正常基因置换换或弥补缺陷陷基因的治疗疗方法。四、基因治疗曙曙光初照基因诊断：也称为DNA诊断或基因探针技术术，即在DNA水平分析检检测某一基因因，从而对特特定的疾病进进行诊断。原理理：利用DNA分子杂杂交原理；工具具：探针探针制备：放射性同位素素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子；1.基因探针针：基因探针就是是一段与目的的基因或DNA互补的特异核苷酸序序列。它包括整个个基因，或基基因的一部分分；可以是DNA本身，，也可以是由由之转录而来来的RNA。。想一想江苏省南京鼓鼓楼医院将基基因诊断技术术用于孕妇产产前检查，以以降低新生缺缺陷儿的比例例，提高人口口素质。基因因诊断依据的的原理是什么么？提示：DNA分子碱基互补补配对或DNA分子杂交。DNA分子杂杂交原理：DNA分子杂杂交是基因诊诊断最基本的的方法之一。。其基本原理理是：互补的DNA单链能够在一定条条件下结合成双链，即能够进行行杂交。这种种结合是特异的，即严格按按照碱基互补补配对进行。。因此，当用用一段已知基因的核核苷酸序列作作为探针，与被测基因因进行接触，，若两者的碱碱基完全配对对成双链，则则表明被测基基因中含有已已知的基因序序列。基因诊断技术术在什么方面面发展迅速？？在诊断遗传性疾疾病方面发展迅速速。目前已经经可以对几十十种遗传病进进行产前诊断。举例⑴β—珠蛋白白的DNA探探针→镰镰刀状细胞贫贫血症⑵苯丙氨酸羧羧化酶基因探探针→苯苯丙酮尿症⑶白血病患者者细胞中分离离出的癌基因因制备的DNA探针→→白血病基因治疗：1）原理：利利用正常基因因置换或弥补补缺陷基因的的治疗方法,即把正常基基因导入病人人体内,使该该基因的表达达产物发挥功功能，从而达达到治疗疾病病的目的。（把特定的外源基因导入入有基因缺陷陷的细胞中，从而达到到治疗疾病的的目的）实例：将腺苷酸脱氨酶酶基因转入取自患者者的淋巴细胞胞中，再将这这种淋巴细胞胞转入患者体体内。对严严重重复复合合型型免免疫疫缺缺陷陷症症的的治治疗疗(2)过程程(3)特点点：：正正常常基基因因只只导导入入某某些功功能能细胞胞中中.特别别提提醒醒当进进行行体细胞胞基基因因治治疗疗时时，，个个体体的的基基因因型型没没有有发发生生改改变变；；当进进行行性细胞胞基基因因治治疗疗时时，，后后代代不不会会患患此此病病。。基因因治治疗疗的的类类型型体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，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增培养，最后重新输入患者体内。体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。（如将治疗囊性纤维病的正常基因转入患者肺组织）基因因治治疗疗的的发发展展现现状状：：处于于初初期期的的临临床床试试验验阶阶段段例2《人人类类基基因因治治疗疗》》报报道道，，在在美美国国佛佛罗罗里里达达大大学学基基因因治治疗疗中中心心接接受受基基因因治治疗疗的的三三名名遗遗传传性性失失明明患患者者都都重重新新获获得得了了一一定定的的视视力力，，并并且且没没有有严严重重的的副副作作用用.基基因因治治疗疗是是指指()A．把把健健康康的的外外源源基基因因导导入入有有基基因因缺缺陷陷的的细细胞胞中中，，达达到到治治疗疗疾疾病病的的目目的的B．对对有有缺缺陷陷的的细细胞胞进进行行修修复复，，从从而而使使其其恢恢复复正正常常，，达达到到治治疗疗疾疾病病的的目目的的C．运运用用人人工工诱诱变变方方法法，，使使有有基基因因缺缺陷陷的的细细胞胞发发生生基基因因突突变变，，从从而而恢恢复复正正常常D．运运用用基基因因工工程程技技术术，，把把有有缺缺陷陷的的基基因因切切除除，，达达到到治治疗疗疾疾病病的的目目的的A五、、基基因因芯芯片片从正正常常人人的的基基因因组组中中分分离离出出DNA与与DNA芯芯片片杂杂交交就就可可以以得得出出标标准准图图谱谱；；从从病病人人的的基基因因组组中中分分离离出出DNA与与DNA芯芯片片杂杂交交就就可可以以得得出出病病变变图图谱谱。。通过过比比较较、、分分析析这这两两种种图图谱谱，，就就可可以以得得出出病病变变的的DNA信信息息。。基因因芯芯片片诊诊断断技技术术以以其其快快速速、、高高效效、、敏敏感感、、经经济济、、平平行行化化、、自自动动化化等等特特点点，，将将成成为为一一项项现现代代化化诊诊断断新新技技术术。。基因工程与食食品业基因工程为食食品工业中提提供了什么前前景？基因工程为人人类开辟新的食物来源源。⑴鸡蛋白基因在大肠杆菌和和酵母菌中表表达获得成功功。这表明，，未来能用发发酵罐培养的的大肠杆菌或或酵母菌来生生产人类所需需要的卵清蛋白。⑵用基因工程的的方法从微生物中获获得人们所需要的的糖类、脂肪和维生素等产品。基因工程与环环境保护基因工程在环环保方面有什什么应用？⑴用于环境监测。⑵用于被污染染环境的净化。通过基因工程程方法怎样进进行环境监测测？例如：用DNA探针可以检测饮用水中病毒毒的含量。此方方法的特点是是快速、灵敏，1吨水中有有10个病毒毒也能检测出出来。通过基因工程程方法怎样净净化被污染的的环境？⑴用基因工程产产物——“超级细菌”分解石油，，可以大大提提高细菌分解解石油的效率率。具体方法法：将能分解解三种烃类的的假单孢杆菌的基因都转移移到能分解另另一种烃类的的假单孢杆菌菌内，创造出出了能同时分分解四种烃类类的“超级细细菌”。⑵用基因工程程培养出“吞噬”汞和降解土壤壤中DDT的细菌，以及能够净化镉污染的植物。⑶通过基因重重组构建新的的杀虫剂，取代生产过过程中耗能多多、易造成环环境污染的农农药，并试图图通过基因工工程回收和利用工工业废物。六、转基因生生物的安全性性问题1.转基因生物与与食物安全(1)对食物安全性性检测不仅要要检测其主要要成分是否发发生改变，还还应包括其他他方面的测试试结果。(2)担心出现滞后后效应。(3)担心出现新的的过敏原。(4)担心营养成分分改变。(5)把动物蛋白基基因转入农作作物，是否侵侵犯了宗教信信仰者或素食食者的权益。。2.转基因生物与与生物安全(1)转基因植物可可能会扩散到到种植区以外外，成为杂草草。(2)转基因生物可可能成为“入侵的外来物物种”.(3)外源基因有可可能与感染转转基因生物的的某些细菌或或病毒杂交，，重组出对人人类或其他生生物有害的病病原体。(4)有可能使杂草草成为除草剂剂除不掉的“超级杂草”。3.转基因生物与与环境安全(1)打破自然物种种的原有界限限，改变生态态系统中的能能量流动和物物质循环。(2)重组的微生物物在降解某些些化合物过程程中所产生的的中间产物，，可能会对人人类生活环境境造成二次