zyq专题1《基因工程》课件(1)10

1.3基因工程的应用基因工程的应用（一）、植物基因工程硕果累累（二）、动物基因工程前景广阔含基因工程药品异军突起（三）、基因治疗曙光初照（四）、基因工程与环境保护（一）、植物基因工程硕果累累转基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力,以及改良弄作物的品质和利用植物生产药物等方面.1.抗虫转基因植物转基因抗虫水稻（绿色植株）与对照（黄色枯萎植株）1.抗虫转基因植物2.抗病转基因植物2.抗病转基因植物转基因番木瓜——

抗环斑病毒2.抗病转基因植物遭到玉米螟侵害和真菌感染的普通玉米(左)与Bt玉米(右)3.其他抗逆转基因植物4.利用转基因改良植物的品质富含赖氨酸的转基因玉米4.利用转基因改良植物的品质转基因矮牵牛呈现出原本没有的花色变异（左侧为对照，中间和右侧为转基因后的变异）4.利用转基因改良植物的品质转基因耐贮藏番茄（左）和普通番茄（右）4.利用转基因改良植物的品质转乙肝抗原基因的西红柿预防乙肝基因工程在农业上的应用：1）高产、稳产和具优良品质的品种用基因工程的方法可以改善粮食作物的蛋白质含量。如“转基因高赖氨酸玉米”植株。2）抗逆性品种将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。基因工程在农业上的应用转基因植物目的基因抗虫基因抗病毒转基因小麦抗立枯丝核菌(真菌)的烟草抗盐碱和干旱作物耐寒的番茄抗除草剂的大豆富含赖氨酸的转基因玉米转基因延迟番茄转基因牵牛花Bt毒蛋白基因病毒外壳基因和病毒复制酶基因几丁质酶基因和抗毒素合成基因调节细胞渗透压的基因抗冻蛋白基因抗除草剂基因富含赖氨酸的蛋白质编码基因控制番茄果实成熟的基因植物花青素代谢有关的基因（二）、动物基因工程前景广阔什么叫转基因动物？是指把人或哺乳动物的某种基因导入到哺乳动物(如鼠、兔、羊和猪)的受精卵里，目的基因若与受精卵染色体DNA整合，细胞分裂时，该基因随染色体的倍增而倍增，使每个细胞中都带有目的基因，使性状得以表达，并稳定地遗传给后代，从而获得基因产品。这样一种新的个体，称为转基因动物。

“转基因荧光猪”不含胆固醇的转基因小鼠荧光斑马鱼荧光热带鱼转基因幼猴和母亲首只转基因猴降生转基因蝴蝶

繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮毛等优良品质的转基因动物。该过程的重要步骤是通过感染或显微注射技术将重组DNA转移到动物受精卵中。基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么？

将人的生长激素基因和牛的生长素基因分别注射到小白鼠受精卵中，得到的“超级小鼠”。（二）、动物基因工程前景广阔1.用于提高动物生长速度2.用于改善畜产品的品质3.用转基因的动物作器官移植的供体4.用转基因的动物生产药物转基因鲑鱼(上)与同年龄的野生鲑鱼(下)1.用于提高动物生长速度2.用于改善畜产品的品质3.用转基因的动物生产药物乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)带有人凝血因子基因的转基因羊

(1998)羊奶可治血友病将

基因与

等调控组件重组在一起，通过

等方法，导入哺乳动物的

中，将其送入母体，使其发育成转基因动物。转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁生产所需要的药品，称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。乳腺生物反应器乳腺生物反应器的优点：①产量高；②质量好；③成本低；④易提取。

药物蛋白乳腺蛋白基因的启动子显微注射受精卵转基因动物作器官移植的供体选择猪的器官做人的器官替代品的原因：①其内脏构造、大小、血管分布与人相似；②体内隐藏的致病基因少。3.用转基因作器官移植的供体转基因动物作器官移植的供体为解决免疫排异反应采取的方法：①向器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达；②设法除去抗原决定基因。基因工程胰岛素（一）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，其产量之低和价格之高可想而知。胰岛素分子结构基因工程胰岛素（二）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！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了30%-50%!胰岛素生产车间基因工程干扰素（一）干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去从人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍贵”程度自不用多说。干扰素生产车间干扰素分子结构基因工程干扰素(二）基因工程人干扰素α-2b（安达芬）是我国第一个全国产化基因工程人干扰素α-2b，具有抗病毒，抑制肿瘤细胞增生，调节人体免疫功能的作用，广泛用于病毒性疾病治疗和多种肿瘤的治疗，是当前国际公认的病毒性疾病治疗的首选药物和肿瘤生物治疗的主要药物。其它基因工程药物人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程实现工业化生产，均为解除人类的病苦，提高人类的健康水平发挥了重大的作用。人造血液及其生产

治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射生长激素。而生长激素的获得很困难。以前，要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底部摘取垂体，并从中提取生长激素。现可利用基因工程方法，将人的生长激素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。人们从450L大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于6万具尸体的全部产量。基因工程药品——生长激素1、基因治疗概念：基因治疗

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）2、实例：

将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋巴细胞中，再将这种淋巴细胞转入患者体内。对严重复合型免疫缺陷症的治疗SCID的基因工程治疗重症联合免疫缺陷（SCID）患者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。这个病的机理是细胞的一个常染色体上编码腺苷酸脱氨酶（简称ADA）的基因（ada）发生了突变。可以通过基因工程的方法治疗。SCID患者生存在无菌环境中3、基因治疗的类型体外基因治疗：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）4、基因治疗的发展现状：处于初期的临床试验阶段将大量特定序列的DNA片段有序地固定在玻片、尼龙膜等支持物上，从而能快速、准确地对大量的DNA分子序列进行测定和分析基因芯片神奇的基因芯片基因芯片芯片被分隔成许多宽度约为50μm的小格，每一个小格内都固定着DNA探针。每一格上的DNA探针都各不相同。（四）、基因工程与环境保护⑴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（四）、基因工程与环境保护

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。

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。⑵环境污染治理：1）用基因工程产物——“超级细菌”大大提高细菌分解石油中的烃类的效率。通过基因工程方法怎样净化被污染的环境？2）利用转基因微生物吸收环境中的重金属、降解有毒化合物、处理工业废水的研究也取得进展。例：聚羟基烷酯能用于生产可降解的生物塑料；科学家正在尝试用转基因植物来生产聚羟基烷酯3）为解决废塑料污染问题，科学家正在利用基因工程技术开发具有生物可降解的新型塑料，以代替不可降解的化学合成塑料。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？显微注射法受精卵具全能性，可使外源基因在相应的组织细胞中表达DNA分子杂交膀胱上皮细胞1.美国科学家运用基因工程的方法得到体型巨大的“超级小鼠”，运用的方法是（）A．把牛的生长激素基因和人的生长激素基因分别注入到小白鼠体内B．把牛的生长激素基因和人的生长激素基因分别注入到小白鼠的受精卵中C．把植物细胞分裂素基因和生长素基因分别注入到小白鼠的受精卵中D．把人的生长激素基因和牛的生长激素基因分别注入到小白鼠的卵细胞中B

2.下列关于基因工程应用的叙述，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是DNA分子杂交C．一种基因探针能检测水体中的各种病毒D．原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良B

3.切取某动物合成生长激素的基因，用某种方法将此基因转移到鲇鱼的受精卵中，从而鲇鱼比同类个体大3～4倍，此项研究遵循的原理是（）A．基因突变，DNA→RNA→蛋白质B．基因工程，DNA→tRNA→蛋白质C．细胞工程，DNA→RNA→蛋白质D．基因重组，DNA→RNA→蛋白质D

4.基因工程技术在培育抗旱植物用于发展沙漠农业和沙漠改造方面显示了良好的前景，荷兰一家公司将大肠杆菌中的海藻糖合成酶基因导入植物（如甜菜、马铃薯等）中并获得有效表达，使“工程植物”增强耐旱性和耐寒性。⑴根据材料中表达，使“工程植物”增强耐旱性、耐寒性的基本操作步骤是：①

②

，③

，④

。⑵基因表达的含义

。⑶写出酶基因在植物体内的表达过程：⑷基因工程操作中的工具是

、

、

。目的基因的获取

基因表达载体构建将目的基因导入受体细胞目的基因检测与鉴定

基因控制合成相关蛋白质

限制酶DNA连接酶

载体5.在1990年，医生对一位因缺乏腺苷脱氨酶基因而患先天性体液免疫缺陷病的美国女孩进行治疗。采用的方法是首先将患者的白细胞取出作体外培养，然后用某种病毒将正常腺苷脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中，再将这些转基因白细胞回输到患者的体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。⑴该病治疗运用了基因工程技术，在这个实例中运载体是

，目的基因是

，目的基因的受体细胞是

。⑵将转基因白细胞多次回输到患者体内后，免疫能力趋于正常是由于产生了

，产生这种物质的两个基本步骤是

和

。⑶人的腺苷脱氨酶基因与胰岛素基因相比，其主要差别是

；⑷该病的治疗方法属于基因工程运用中的

。某种病毒

腺苷脱氨酶基因

白细胞

腺苷脱氨酶

转录

翻译

碱基排列顺序不同

基因治疗

蛋白质工程的崛起

1、蛋白质工程的崛起的缘由基因工程产物基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。这些天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的,它们的结构和功能符合特定物种生存的需要,却不一定完全符合人类生产和生活的需要。二、蛋白质工程的基本原理1、蛋白质工程的目标

根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计。DNA（基因）转录mRNA翻译蛋白质基因→表达（转录和翻译）→形成氨基酸序列的多肽链→形成具有高级结构的蛋白质→行使生物功能天然蛋白质的合成过程３、蛋白质工程的基本途径预期的蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）蛋白质三维结构氨基酸序列多肽链基因DNA预期功能DNA合成分子设计mRNA生物功能转录翻译折叠4、蛋白质工程的概念是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。5、蛋白质工程与基因工程的关系蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，是包含多学科的综合科技工程领域。基因工程是通过基因操作把外源基因转入适当的生物体内，并在其中进行表达，它的产品是该基因编码的天然存在的蛋白质。6、1.蛋白质工程制造的蛋白质是（）A、天然蛋白质B、稀有蛋白质C、自然界中不存在的蛋白质D、肌肉蛋白C2.蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时，主要包括哪几种？（）①进行少数氨基酸的替换②对不同来源的蛋白质的拼接③从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质④直接改变蛋白质的空间结构A、①② B、①②③C、②③④D、①②④B

下课啦!!!识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。主要是从原核生物中分离纯化出来的一种酶。1、来源：2、作用：3、结果：形成两种末端“分子手术刀”

——限制酶黏性末端平末端GAATTCGCTTAAAATTCG限制酶切割ＤＮＡ分子示意图CTTAAG思考

要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？两个切口，四个黏性末端。黏性末端黏性末端什么叫平末端？1、下列关于限制酶的说法正确的是（）A、限制酶广泛存在于各种生物中，但微生物中很少B、一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列C、不同的限制酶切割DNA后都会形成黏性末端D、限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键B2.右图为DNA分子结构示意图，对该图的正确描述是A．④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸B．解旋酶作用的部位是⑨C．某限制性核酸内切酶可选择⑨处作为切点D．DNA连接酶可连接⑩处断裂的化学键ABD3.限制性核酸内切酶I的识别序列和切点是一G↓GATCC一，限制性核酸内切酶Ⅱ的识别序列和切点是一↓GATC一。在质粒上有酶I的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶Ⅱ的切点。⑴请画出质粒被限制性核酸内切酶I切割后所形成的黏性末端。⑵请画出目的基因两侧被限制性核酸内切酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。

⑶在DNA连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接?为什么?可以连接。因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的

⑷基因工程中，如果要把相应的黏性末端连起来，要用__________酶。DNA连接“分子缝合针”

—ＤＮＡ连接酶

１.作用：连接磷酸二酯键,而不是氢键。E.coliDNA连接酶：连接黏性末端T4DNA连接酶：连接黏性末端和平末端２.DNA连接酶的种类DNA聚合酶和DNA连接酶有何相同点和不同点？DNA连接酶DNA聚合酶连接DNA链连接部位相同点双链单链在两DNA片段之间形成磷酸二酯键将单个核苷酸加到已存在的核酸片段上，形成磷酸二酯键都能形成磷酸二酯键1.下图为DNA分子的切割和连接过程。⑴EcoRI是一种

酶，其识别序列是

，切割位点是

与

之间的

键。切割结果产生

。限制GAATTC

GA磷酸二酯黏性末端

⑵不同来源DNA片段结合，在这里需要的酶是

酶此酶的作用是在

与

之间形成

键。DNA连接GA磷酸二酯

“分子运输车”—载体1.载体的必要条件能自我复制，或能进入受体生物细胞并在受体生物细胞内复制并表达；有一个至多个限制酶切割位点具有某些标记基因2.常用的载体：质粒、噬菌体的衍生物和动植物病毒。1.不属于质粒被选为基因运载体的理由是（）A、能复制B、有多个限制酶切点C、具有标记基因D、它是环状DNAD2.科学家常选用的细菌质粒往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是（）A、提高受体细胞在自然环境中的耐热性B、有利于检测目的基因否导入受体细胞C、增加质粒分子的相对分子质量D、便于与外源基因连接B3.下图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步需用到的工具是（）A、DNA连接酶和解旋酶B、DNA聚合酶和限制性核酸内切酶C、限制性核酸内切酶和DNA连接酶D、DNA聚合酶和RNA聚合酶C1.2基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序主要包括四个基本步骤：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4）目的基因的检测与鉴定一、目的基因的获取(一)目的基因主要是______________________编码蛋白质的基因（二）获取目的基因的常用方法有哪些?1、从基因文库中获取2、利用PCR技术