第3節(jié) 基因工程的應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化前景,1.舉例說出基因工程在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥及環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的應(yīng)用和取得的成果。 2.關(guān)注基因治療及其應(yīng)用。 3.關(guān)注基因芯片及其用途。,一,二,三,四,一、植物基因工程的應(yīng)用 1.突破了傳統(tǒng)雜交育種的局限性:不同物種之間存在著天然的 生殖障礙,遠(yuǎn)緣雜交不育,轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)不同物種之間的基因轉(zhuǎn)移,克服這一障礙,如抗病毒的煙草和馬鈴薯,抗蟲玉米和抗蟲棉花的種植減少了噴灑農(nóng)藥給環(huán)境帶來的污染,也使農(nóng)民免遭農(nóng)藥的危害;轉(zhuǎn)基因能改良植物的品質(zhì),如把編碼賴氨酸的基因轉(zhuǎn)入小麥基因組,培育出了富含賴氨酸的小麥。 2.開辟了生產(chǎn)疫苗的新途徑:如可以生產(chǎn)乙肝疫苗的轉(zhuǎn)基因胡蘿卜。,一,二,三,四,二、動(dòng)物基因工程的應(yīng)用 1.改良畜禽經(jīng)濟(jì)性狀的新思路:如轉(zhuǎn)入人的生長(zhǎng)激素基因的轉(zhuǎn)基因豬,轉(zhuǎn)入小鼠抗流感基因的轉(zhuǎn)基因豬。 2.動(dòng)物生物反應(yīng)器為醫(yī)藥事業(yè)開辟了新途徑:目前利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)基因藥物,最理想的表達(dá)場(chǎng)所是乳腺,因?yàn)槿橄偈且粋€(gè)外分泌器官,乳汁不進(jìn)入體內(nèi)循環(huán),不會(huì)影響到轉(zhuǎn)基因動(dòng)物本身的生理代謝反應(yīng)。如乳汁中含人凝血因子的轉(zhuǎn)基因綿羊。,一,二,三,四,三、基因治療 1.概念:基因治療是將健康和正常的基因通過某種載體導(dǎo)入人體細(xì)胞中有缺損或有變異基因的部位,并使目的基因在有機(jī)體內(nèi)有效表達(dá),達(dá)到防治疾病的目的。 2.治療策略與程序:主要包括目的基因的選擇和制備、運(yùn)載體的選擇、靶細(xì)胞的選擇、目的基因進(jìn)入靶細(xì)胞的方式及外源基因表達(dá)的檢測(cè)。 3.成績(jī)與展望:世界上第一例接受基因治療的患者是一個(gè)患有腺苷脫氨酶缺乏癥的女孩,她接受治療幾個(gè)月后,便基本恢復(fù)正常。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,基因治療不再局限于正常基因替換體內(nèi)的異?；?還可以導(dǎo)入人體內(nèi)沒有的基因,對(duì)人體的生理代謝進(jìn)行調(diào)節(jié)。 4.基因治療存在的問題:目的基因的安全性問題;運(yùn)載體問題;致病多基因問題。,一,二,三,四,思考： 基因治療后,缺陷基因有沒有改變? 提示:基因治療后,缺陷基因沒有改變。基因治療是把正?；?qū)胧荏w細(xì)胞中,以表達(dá)正常產(chǎn)物從而治療疾病,原來細(xì)胞中存在缺陷的基因沒有被清除或改變。,一,二,三,四,四、基因芯片 1.工作原理:分子雜交技術(shù)。 2.基因芯片的用途 基因芯片的用途非常多,可用來監(jiān)測(cè)基因表達(dá)的變化、分析基因序列、尋找新的基因和新的藥物分子。,1.轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的比較 轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的種類、外源基因的類型及取得的成果歸納如下:,2.乳腺生物反應(yīng)器與生產(chǎn)藥物的工程菌的比較,特別提醒用乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)量高、質(zhì)量好、成本低、易提取,但從乳腺生物反應(yīng)器中提取蛋白質(zhì),受體細(xì)胞所在個(gè)體必須是雌性,若從尿液中提取目的基因的產(chǎn)物則不受此限制。,題型一,題型二,題型三,題型四,植物基因工程技術(shù)的應(yīng)用 【典例1】 目前,植物基因工程技術(shù)應(yīng)用比較廣泛,下列不屬于其應(yīng)用的是( ) A.提高農(nóng)作物的抗逆性 B.生產(chǎn)某些天然藥物 C.改良農(nóng)作物品質(zhì) D.作器官移植的供體 解析:D項(xiàng)為動(dòng)物基因工程技術(shù)的重要應(yīng)用。 答案:D 反思領(lǐng)悟植物基因工程的成果有提高農(nóng)作物的抗逆能力、改良農(nóng)作物的品質(zhì)等;動(dòng)物基因工程則主要應(yīng)用于提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度、改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)、利用動(dòng)物生產(chǎn)藥物、作器官移植的供體等方面。,題型一,題型二,題型三,題型四,動(dòng)物基因工程技術(shù)的應(yīng)用 【典例2】 下列有關(guān)動(dòng)物基因工程的說法,錯(cuò)誤的是 ( ) A.將外源生長(zhǎng)激素基因?qū)雱?dòng)物體內(nèi)可提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度 B.將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M中,使獲得的轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中乳糖含量大大降低 C.利用基因工程技術(shù),得到的乳腺生物反應(yīng)器可以解決很多重要藥品的生產(chǎn)問題 D.用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作為器官移植的供體時(shí),由于導(dǎo)入的是調(diào)節(jié)因子,而不是目的基因,因此無法抑制抗原的合成 解析:用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作為器官移植的供體時(shí),采用的方法是將器官供體基因組導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子,以抑制抗原決定基因的表達(dá)或設(shè)法除去抗原決定基因,再結(jié)合克隆技術(shù),培育出沒有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。 答案:D,題型一,題型二,題型三,題型四,基因治療 【典例3】 下列不屬于基因治療的是( ) A.用正常的基因去彌補(bǔ)有缺陷的基因 B.轉(zhuǎn)移基因以增強(qiáng)免疫力,用于腫瘤和艾滋病的治療 C.將可抑制癌基因轉(zhuǎn)錄的DNA序列導(dǎo)入癌細(xì)胞,抑制其增殖 D.食入“健康基因” 解析:基因治療是把正?；?qū)牖蛴腥毕莸牟∪梭w內(nèi),使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功效,從而達(dá)到治療疾病的目的,這是治療遺傳疾病的最有效的手段。“健康基因”被食入后會(huì)被消化酶分解,基因無法起作用,所以食入“健康基因”不屬于基因治療。 答案:D,題型一,題型二,題型三,題型四,易錯(cuò)提醒正常基因沒有改變病變基因的表達(dá) 在基因治療的過程中,正?；?、病變基因都可以表達(dá),由于正?；虻谋磉_(dá)掩蓋了病變基因的表達(dá),使病人表現(xiàn)正常,最終達(dá)到治療疾病的目的。,題型一,題型二,題型三,題型四,基因芯片 【典例4】 基因芯片技術(shù)是近幾年才發(fā)展起來的嶄新技術(shù),涉及生命科學(xué)、信息學(xué)、微電子學(xué)、材料學(xué)等眾多的學(xué)科,固定在芯片上的是已知的單鏈DNA分子,而待測(cè)DNA分子用同位素或能發(fā)光的物質(zhì)標(biāo)記。如果這些待測(cè)的DNA分子中正好有能與芯片上的DNA配對(duì)的,它們就會(huì)結(jié)合起來,并在結(jié)合的位置發(fā)出熒光或者射線,出現(xiàn)“反應(yīng)信號(hào)”。下列說法錯(cuò)誤的是( ) A.基因芯片的工作原理遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 B.待測(cè)的DNA分子首先要解旋變?yōu)閱捂?才可用基因芯片測(cè)序 C.待測(cè)的DNA分子可以直接用基因芯片測(cè)序 D.基因芯片技術(shù)可用來監(jiān)測(cè)基因表達(dá)的變化 解析:基因芯片中,固定在芯片上的是已知的單鏈DNA分子,待測(cè)DNA必須解旋為單鏈,才可用于測(cè)序。 答案:C,1,2,3,4,1.以下關(guān)于抗病毒轉(zhuǎn)基因植物的說法,正確的是( ) A.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以抵抗所有病毒 B.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物對(duì)病毒的抗性具有局限性或特異性 C.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以抵抗害蟲 D.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以穩(wěn)定遺傳,不會(huì)變異 解析:抗病毒轉(zhuǎn)基因植物只能抵抗某些病毒,不能抵抗所有病毒,也不抗蟲?？共《净蚝椭参矬w的其他基因一樣存在基因突變的可能性。 答案:B,1,2,3,4,2.基因治療是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中,達(dá)到治療疾病的目的。從變異的角度分析,這屬于 ( ) A.基因突變 B.染色體結(jié)構(gòu)變異 C.基因重組 D.染色體數(shù)目的變異 答案:C,1,2,3,4,3.用基因工程技術(shù)可使大腸桿菌合成人的蛋白質(zhì)。下列敘述不正確的是( ) A.常用相同的限制性內(nèi)切酶處理目的基因和質(zhì)粒 B.DNA連接酶和 RNA聚合酶是構(gòu)建重組質(zhì)粒必需的工具酶 C.可用含抗生素的培養(yǎng)基檢測(cè)大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒 D.導(dǎo)入大腸桿菌的目的基因不一定能成功表達(dá) 解析:用相同的限制性內(nèi)切酶處理目的基因和質(zhì)粒,其目的是形成相同的末端,便于目的基因和質(zhì)粒的連接。基因工程的工具酶只有限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶。用含抗生素的培養(yǎng)基檢測(cè)大腸桿菌中是否導(dǎo)入了質(zhì)?；蛑亟M質(zhì)粒,利用了質(zhì)粒上的標(biāo)記基因(即抗生素抗性基因)。即使目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,也不一定能成功表達(dá)。 答案:B,1,2,3,4,4.在某些深海魚中發(fā)現(xiàn)的抗凍蛋白基因afp對(duì)提高農(nóng)作物的抗寒能力有較好的應(yīng)用價(jià)值。下圖所示是獲得轉(zhuǎn)基因萵苣的技術(shù)流程,請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題。,1,2,3,4,(1)獲取目的基因的主要途徑包括從自然界已有的物種中分離和 。 (2)過程需要的酶有 、 。 (3)重組質(zhì)粒除了帶有抗凍蛋白基因afp,還必須含有啟動(dòng)子、終止子和 ,這樣才能構(gòu)成一個(gè)完整的基因表達(dá)載體。 (4)如果受體細(xì)胞C1是土壤農(nóng)桿菌,則將目的基因?qū)胨哪康氖抢棉r(nóng)桿菌的 ,使目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞C2,并將其插入受體細(xì)胞C2的 上,使目的基因的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達(dá),形成轉(zhuǎn)基因萵苣。經(jīng)過程獲得的轉(zhuǎn)基因萵苣中的目的基因是否表達(dá),可用 法進(jìn)行檢測(cè),如果出現(xiàn)雜交斑點(diǎn),說明目的基因已經(jīng)表達(dá)蛋白質(zhì)產(chǎn)品,轉(zhuǎn)基因萵苣培育成功。,1,2,3,4,解析:(1)獲取目的基因的主要途徑有從自然界已有的物種中分離和人工合成。(2)過程為基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程,需要用到限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶。(3)一個(gè)完整的基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因。(4)農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化法利用的是農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用,將目的基因整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上,進(jìn)而使目的基因能夠穩(wěn)定遺傳和表達(dá)。檢測(cè)目的基因是否成功表達(dá)可采用抗原抗體雜交法。 答案:(1)人工合成 (2)限制性內(nèi)切酶 DNA連接酶 (3)報(bào)告基因 (4)轉(zhuǎn)化作用 染色體的DNA 抗原抗體雜交,