1、,第三节 基因工程的应用,一、植物基因工程硕果累累,植物基因工程技术：1.提高农作物的抗逆能力（抗旱，寒，抗除草剂等） 2.改良农作物的品质3.利用植物生产药物,(一)抗虫转基因植物,1.传统农业如何防治害虫? 有哪些不足?,2.现在已有哪些抗虫植物问世?,抗虫棉叶子,正常棉叶子,3. 抗虫基因,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,Bt毒蛋白基因是什么东西？,从苏云金芽孢杆菌里面分离出来的抗虫基因，该蛋白质本身没有毒性，但是当虫子吃进去之后，会在消化酶的作用下变成毒性很强的多肽。,2.抗病转基因植物,抗烟草花叶病毒转基因甜椒,抗病毒转基因西葫芦,抗病转基因植物
2、所采用的基因：病毒外壳蛋白基因病毒的复制酶基因抗真菌的基因：几丁质酶基因抗毒素合成基因,常见抗病基因：,3.其他抗逆转基因植物,转基因水稻,抗盐碱和抗干旱的调节细胞渗透压基因,4.利用转基因改良植物的品质,含大量维生素的转基因玉米,抗癌抗衰老的紫色西红柿,含有维生素A的黄金大米,转基因矮牵牛,转基因蓝玫瑰,拓展：发光树,发光动物,1.用于提高动物生长速度,二、动物基因工程前景广阔,转入外源生长激素基因的“超级小鼠”,普通鲑鱼,转基因鲑鱼,2.用于改善畜产品的品质,“乳糖不耐症”乳糖含量低的奶牛：将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组,3.用转基因的动物生产药物,乳腺生物反应器（乳房生物反应器）,将药物蛋
3、白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法，导入哺乳动物的受精卵中，将受精卵送入母体，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：产量高；质量好；成本低；易提取。,构建基因表达载体,显微注射导入哺乳动物受精卵中,形成早期胚胎,将胚胎送入母体动物,只有在产下的雌性动物个体中，转入的基因才能表达。,获取目的基因,（如血清蛋白基因）,发育成转基因动物,乳房生物反应器的操作过程,4.用转基因的动物作器官移植的供体,背景：人体移植器官短缺，是世界性难题；寻求可以替代的
4、移植器官,问题：避免免疫排斥,方法：导入某种调节，以抑制抗原决定基因的表达；设法去除抗原决定基因。,胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺中提取，一名糖尿病患者每年需用的胰岛素需要从40头牛或50头猪的胰脏中才能提取到。1978年，科学家将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌DNA分子重组，用2000ml 大肠杆菌发酵液得到100mg胰岛素。1982年，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰岛素投入市场，售价降低了30%50%。,基因工程药品 胰岛素,三、基因工程药品异军突起,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。治疗一名侏儒症患者每
5、年需要从80具尸体的脑下垂体中提取生长激素。 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 450 L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,干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖蛋白。干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一种抗病毒的特效药。此外干扰素对治疗某些癌症和白血病也有一定疗效。 传统的干扰素生产方法是从人血液中的白细胞内提取，每300L血液只能提取出1mg干扰素。19801982年，科学家用基因工程方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素，是传统的生产量的12万倍。,思考：用原核细胞作为受体细胞产生的干扰
6、素，有没有活性？,无；干扰素是糖蛋白；原核细胞无内质网和高尔基体等细胞器，所以不能添加糖基，必须经过人工修饰。,基因工程艾滋病疫苗,基因工程乙肝疫苗,四、基因治疗曙光初照,怎么办？,基因治疗：（1）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。这是治疗遗传病的最有效的手段。,（2）种类：,a:从健康人体上分离得到功能正常的基因取代病变基因；血友病和镰刀形细胞贫血症。b:反义基因：产生的mRNA与病变基因mRNA互补，阻断非正常蛋白的功能。c:自杀基因：让癌细胞自我覆灭。,（3）方法：,a:体外基因治疗：比如镰刀形细胞贫血症。先从病人体内获得相关细胞，进行培养
7、，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，最后输入患者体内。特点：操作复杂，效果可靠。b:体内基因治疗：利用运载体，把健康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。特点：操作简单，但效果不可靠。,体内基因治疗和体外基因治疗的比较,思考：经基因治疗成功的镰刀形细胞贫血症的男子与杂合子女性结婚，后代患病的概率是多少呢？,答案是：1/2,思考：如果一个双亲都是杂合子（Aa）的白化病家庭，生出一个正常的男孩，请问你怎么判断该男子是AA还是Aa呢？,基因诊断：,也称为DNA诊断或基因探针技术，即在DNA分子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
8、位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子； 原 理：利用DNA分子杂交；,DNA分子杂交原理,科学家将人的生长素基因与大肠杆菌的DNA分子进行重组，并成功地在大肠杆菌中得以表达。过程如下图据图回答：,(3)图中(3)过程用人工方法，使体外重组的DNA分子转移到受体细胞内，主要是借鉴细菌或病毒 细胞的途径。一般将受体大肠杆菌用_处理，使细胞处于能吸收周围环境中的DNA分子的生理状态，这种细胞称为_细胞，再将 溶于缓冲液中与该种细胞混合，在一定的温度下完成转化。,(1)人的基因之所以能与大肠杆菌的DNA分子进行重组，原因是 。(2)过程(1)表示的是采取_ 的方法来获取目的基因。,人的基因与大
9、肠杆菌DNA的组成成分相同，结构相同，并且具有相同的黏性末端,反转录法(逆转录法),侵染,Ca2+,感受态,基因表达载体,科学家将人的生长素基因与大肠杆菌的DNA分子进行重组，并成功地在大肠杆菌中得以表达。过程如下图据图回答：,因为普通质粒A和重组质粒上都有抗氨苄青霉素基因,(4)大肠杆菌B可能导入了质粒或重组质粒，也可能没有质粒导入其中。筛选出含质粒或重组质粒的细菌可采用的方法是 ， 理由是：_ 。(5)如果把已经导入了普通质粒A或重组质粒的大肠杆菌，放在含有四环素的培养基上培养，发生的现象是_，原因是：_。,将得到的大肠杆菌B涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上，能够生长的，说明已导入了质粒A或重组质粒，反之则没有导入,有的能生长，有的不能生长导入普通质粒A的细菌能生长，因为普通质粒A上有四环素抗性基因；导入重组质粒的细菌不能生长，因为目的基因正插在四环素抗性基因中，破坏了其结构和功能。,
