4.2基因工程及其延伸技术应用广泛课件高二下学期生物浙科版选择性必修3

基因工程及其延伸技术应用广泛

第2节浙科版选择性必修31.能举例说明基因工程和蛋白质工程改善了人类生活品质2.能概述蛋白质工程的原理基因工程改善了人类的生活品质一、应用基因工程技术诊断、治疗、研究疾病1.运用核酸分子杂交、PCR等技术进行基因诊断1）核酸分子杂交、PCR技术常用来检测患者自身携带的缺陷基因2）PCR技术常用于诊断患者是否感染某种疾病。2、向患者体内导入正常基因进行基因治疗基因治疗：指向有基因缺陷的细胞中引入正常功能的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，从而达到治疗的目的

基因治疗的疾病：主要针对一些严重威胁人类健康的遗传病，如血友病、恶性肿瘤基因导入细胞的载体：修饰过的病毒3、利用转基因生物生产基因工程药物包括细胞因子、抗体、疫苗和激素等，可用来预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、传染病、糖尿病和类风湿关节炎等。我国生产的重组人干扰素、血小板生成素、促红细胞生成素和粒细胞集落刺激因子等基因工程药物均已投放市场。基因工程药物通过基因工程的方式创造了能合成人干扰素的大肠杆菌，每1Kg的培养液可提取20—40mg干扰素

干扰素治疗病毒感染是“万能灵药”！过去从人血提取，300L血才提取1mg！“珍贵”程度自不用多说。人干扰素α-2b（安达芬）转基因羊将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控原件重组。获得转基因动物。转基因动物进入泌乳期后，可通过分泌乳汁来生产所需要的药品。称为“乳腺生物反应器”。目前，已在牛和山羊等乳腺生物反应器中获得了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白酶等重要医药产品。优点：乳汁可以连续合成；频繁采集不会危害动物；乳汁成分简单、明确，便于药物的提纯乳腺生物反应器4.转基因动物可为研究疾病机理提供模型。

借助转基因技术，人们可以获得基因、改造基因，还可以“敲除”某些基因。推测该基因的功能。

因而转基因动物也成为研究致病机理和测试治疗方法的理想模型2024/4/21二、应用基因工程技术进行法医鉴定，能保护受害者权益

除了同卵双胞胎外，我们每个人都拥有自已独特的DNA。经过限制酶剪切、电泳、与标记的探针进行核酸分子杂交，得到的图谱也是特异的，就像人的指纹一样，所以科学家称之为DNA指纹（DNAfingerprint）。三、应用基因工程可培育具有优良性状的农牧业品种

通过基因工程，很多农作物在抗虫、抗病、抗逆、产品的品质等方面不断被改良。从某些生物中分离出具有抗虫功能的基因，导入作物，使其具有抗虫性，是目前防治作物虫害的发展趋势。转基因抗虫水稻（绿色植株）与对照（被害虫侵害的黄色植株）1、转基因抗虫植物1）优点：减少因化学农药的使用而造成的环境污染和对人类健康的损害、降低生产成本、提高产量2）典例：转基因抗虫棉、玉米、大豆、水稻和马铃薯等。

科学家将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出转基因抗病植物。2.转基因抗病植物转基因抗病毒甜椒病毒外壳蛋白基因（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：典例：抗病毒转基因甜椒、番木瓜和烟草等

大多数除草剂不仅能杀死田间杂草，还会损伤作物，导致作物减产。将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可培育出抗除草剂的作物品种。施用除草剂后的转基因抗除草剂玉米田3.转基因抗除草剂植物例：目前已经获得转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。转基因矮牵牛利用转基因技术改良植物的营养价值、观赏价值等。4.改良植物的品质例如，将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，提高氨基酸的含量，科学家培育的某种转基因玉米中赖氨酸的含量比对照高30%。我国科学家将与植物花青素代谢相关的基因导入矮牵牛中，使它呈现出自然界没有的颜色变异，大大提高观赏价值。含大量维生素的转基因玉米高赖氨酸玉米转基因大豆，改善粮食作物的营养成分（必须氨基酸）含量高抗癌抗衰老的紫色西红柿转生长激素基因鲤鱼（下）与非转基因鲤鱼（上）例如,我国科学家培育的转生长激素基因鲤鱼，同等养殖条件下，生长速率比非转基因鲤鱼提高了42%-115%。5、用于提高动物生长速度原因：外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长更快转入外源生长激素基因的“超级小鼠”

我国约1/3的成年人乳糖不耐受。将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖含量大大降低，其他营养成分不受影响。6、用于改善畜产品的品质四、基因工程技术可用于保护生态环境

将具有采矿或分解有毒污染物能力的微生物的基因进行改造，获得拥有珍贵性状并易于培养的转基因工程菌蛋白质工程是基因工程的延伸

运用基因工程技术将外源目的基因导入受体细胞后，目的基因的表达结果有时并不理想，合成的蛋白质不能很好地行使功能，无法满足人们的需求。1、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设计和改造2、途径：改造基因（基因修饰或基因合成）3、流程：从预期的蛋白质功能出发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）预期功能生物功能翻译折叠行使转录设计推测改造或合成mRNA目的基因通过改造或合成基因，定向改造现有蛋白质，或制造新的蛋白质。实质生产出自然界没有的蛋白质。结果提示(1)任何一种天然蛋白质都是由基因编码的,改造了基因即对蛋白质进行了改造,而且可以遗传下去。如果对蛋白质直接进行改造,即使改造成功,被改造的蛋白质也是无法遗传的。(2)对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造更容易操作,难度要小得多。蛋白质工程需直接改造基因,为什么不直接改造蛋白质?思考：以测序为基础建立的基因数据库是人类共有的财富

2003年人类基因组计划