基因工程的應(yīng)用高三生物一輪復(fù)習(xí)VIP

1 3基因工程的應(yīng)用 學(xué)習(xí)目標(biāo) 舉例說出基因工程在農(nóng)業(yè) 醫(yī)療和環(huán)境保護(hù)等方面的廣泛應(yīng)用及其發(fā)展前景 B 課時 2課時 基因工程的應(yīng)用 1 植物基因工程 抗蟲轉(zhuǎn)基因植物 抗病轉(zhuǎn)基因植物 抗逆轉(zhuǎn)基因植物 改良植物的品質(zhì)2 動物基因工程 提高動物生長速度 用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì) 用轉(zhuǎn)基因的動物生產(chǎn)藥物 用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體3 基因工程的藥物4 基因治療 基因芯片 Bt毒蛋白基因 抑制劑基因 抑制劑基因 植物凝集素基因等 蛋白酶 淀粉酶 一植物基因工程碩果累累 抗蟲植物 棉 玉米 馬鈴薯 番茄等 植物基因工程的常用方法 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 基因槍法 花粉管通道法 1 抗蟲基因種類 一 抗蟲轉(zhuǎn)基因植物 2 成果 IMN 3 成果 煙草花葉病毒的轉(zhuǎn)基因煙草和抗病毒的轉(zhuǎn)基因小麥 甜椒 番茄等 1 植物的病原微生物 真菌和細(xì)菌等 病毒 2 抗病基因種類 1 抗病毒基因 病毒基因和病毒的復(fù)制酶基因 2 抗真菌基因 基因和抗毒素合成基因 外殼蛋白 幾丁質(zhì)酶基因 二 抗病轉(zhuǎn)基因植物 1 抗逆基因 調(diào)節(jié)細(xì)胞基因使作物抗鹽堿 抗干旱 魚的使作物耐寒 使作物抗除草劑 2 成果 煙草 大豆 番茄 玉米等 滲透壓 四 轉(zhuǎn)基因改良植物品質(zhì) 1 優(yōu)良基因 與 2 成果 轉(zhuǎn)基因玉米 轉(zhuǎn)基因延熟番茄和轉(zhuǎn)基因矮牽牛 抗凍蛋白基因 抗除草劑基因 含必需AA的Pr編碼基因 控制番茄成熟基因 花青素代謝有關(guān)的基因 三 抗逆轉(zhuǎn)基因植物 IMN 例1 轉(zhuǎn)基因技術(shù)在植物品種改良方面應(yīng)用廣泛 其中一項基因工程就是改造CO2固定酶 其目的是A 提高光合作用效率B 延長果實的儲藏期C 培育新作物品種D 提高植物的抗性 A 二 動物基因工程的成果 一 提高動物的生長速度1 生長基因 外源的基因 2 成果 轉(zhuǎn)基因綿羊 轉(zhuǎn)基因鯉魚 將人的生長激素基因和牛的生長激素基因分別注射到小白鼠受精卵中 得到的 超級小鼠 生長激素 二 用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì) 1 優(yōu)良基因 2 成果 轉(zhuǎn)基因牛含量少 腸乳糖酶基因 乳糖 動物基因工程的常用方法 顯微注射法 受體細(xì)胞 受精卵 1 基因的來源 基因 基因啟動子2 成果 乳腺生物反應(yīng)器 藥用蛋白 乳腺蛋白 三 用轉(zhuǎn)基因的動物生產(chǎn)藥物 將藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動子等調(diào)控組件重組在一起 通過顯微注射法 導(dǎo)入哺乳動物的受精卵 將受精卵送入母體內(nèi) 使其發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物 轉(zhuǎn)基因動物進(jìn)入泌乳期后 可以通過分泌乳汁來生產(chǎn)所需的藥品 稱為乳腺生物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器 資料 乳腺生物反應(yīng)器 補(bǔ)充 為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達(dá)場所呢 1 乳腺是一個外分泌器官 乳汁不進(jìn)入體內(nèi)循環(huán) 不會影響轉(zhuǎn)基因動物本身的生理代謝反應(yīng) 2 從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物 產(chǎn)量高 易提純 表達(dá)的蛋白質(zhì)已經(jīng)過充分的修飾加工 具有穩(wěn)定的生物活性 3 從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產(chǎn)物的同時 轉(zhuǎn)基因動物又可無限繁殖 補(bǔ)充 膀胱生物反應(yīng)器 將藥用蛋白基因與特殊的啟動子等調(diào)控組件重組在一起 通過顯微注射法 導(dǎo)入哺乳動物的受精卵 將受精卵送入母體內(nèi) 使其發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物 使藥用蛋白基因在膀胱上皮細(xì)胞表達(dá) 從轉(zhuǎn)基因動物尿液中分離出所需的藥品 用基因工程技術(shù)實現(xiàn)動物乳腺生物反應(yīng)器的操作步驟 獲取目的基因 如血清血蛋白基因 構(gòu)建表達(dá)載體 在血清血蛋白基因前加乳腺蛋白基因的啟動子 顯微注射注入哺乳動物的受精卵 形成胚胎 將胚胎送入母體子宮內(nèi) 發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物 只有在產(chǎn)下的雌性個體的乳腺細(xì)胞中 轉(zhuǎn)入的基因才表達(dá) 其他的細(xì)胞雖然也有該基因但不表達(dá) IMN 1 將人的生長激素基因?qū)胄∈笫荏w細(xì)胞 常用方法是 顯微注射技術(shù) 例2 繼哺乳動物乳腺發(fā)生器研發(fā)成功后 膀胱生物發(fā)生器的研究也取得了一定進(jìn)展 最近 科學(xué)家培養(yǎng)出一種轉(zhuǎn)基因小鼠 其膀胱上皮細(xì)胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中 請回答 2 進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移時 通常要將外源基因轉(zhuǎn)到 中 原因是 受精卵 受精卵具有全能性 可使外源基因在相應(yīng)組織細(xì)胞表達(dá) 例2 繼哺乳動物乳腺發(fā)生器研發(fā)成功后 膀胱生物發(fā)生器的研究也取得了一定進(jìn)展 最近 科學(xué)家培養(yǎng)出一種轉(zhuǎn)基因小鼠 其膀胱上皮細(xì)胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中 請回答 3 通常采用 技術(shù)檢測外源基因是否插入了小鼠的基因組 DNA分子雜交 4 在研制膀胱生物反應(yīng)器時 應(yīng)使外源基因在小鼠的 細(xì)胞中特異表達(dá) 膀胱上皮 IMN 例3 上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白的轉(zhuǎn)基因牛 他們還研究出一種可大大提高基因表達(dá)水平的新方法 使轉(zhuǎn)基因動物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍 轉(zhuǎn)基因動物是指A 提供基因的動物B 基因組中增加外源基因的動物C 能產(chǎn)生白蛋白的動物D 能表達(dá)基因信息的動物 B 四 用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體 1 方法 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)基因克隆豬器官 2 成果 利用克隆技術(shù)培育沒有免疫排斥反應(yīng)的豬器官 1 基因工程藥物的來源 2 成果 人胰島素 干擾素 細(xì)胞因子 抗體 疫苗 激素等 三 基因工程藥品異軍突起 轉(zhuǎn)基因的工程菌生產(chǎn)基因工程的藥物 受體 微生物 例如 胰島素是治療糖尿病的特效藥 長期以來只能依靠從豬 牛等動物的胰腺中提取 100Kg胰腺只能提取4 5g的胰島素 將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌 每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素 使其價格降低了30 50 利用生物工程獲得胰島素 四 基因治療曙光初照 1 基因治療概念 把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi) 使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能 從而達(dá)到治療疾病的目的 是治療遺傳病的最有效的手段 把特定的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中 從而達(dá)到治療疾病的目的 1 癥狀 缺乏正常的人體免疫功能 只要稍被細(xì)菌或者病毒感染 就會發(fā)病死亡 2 根本原因 細(xì)胞的一個常染色體上編碼腺苷酸脫氨酶的基因發(fā)生了突變 2 舉例 復(fù)合型免疫缺陷癥 1 體外基因治療 體外基因治療 先從病人體內(nèi)獲得某種基因 進(jìn)行培養(yǎng) 在體外完成基因轉(zhuǎn)移 再篩選成功轉(zhuǎn)移的細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng) 最后重新輸入患者體內(nèi) 3 類型 體外基因治療和體內(nèi)基因治療 用基因工程的方法 直接向人體組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因的治療方法 2 體內(nèi)基因治療 基因芯片 通過微加工技術(shù) 將數(shù)以萬計的基因探針 有規(guī)律地排列固定于2cm2的硅片等支持物上 構(gòu)成一個二維DNA探針陣列 主要用于基因檢測 環(huán)境監(jiān)測 基因工程做成的DNA探針能十分靈敏地監(jiān)測環(huán)境中的病毒 細(xì)菌等污染 1t水中只有10個病毒也能被監(jiān)測出來 DNA分子雜交 基因診斷 基因診斷是用放射性同位素 32P 熒光分子等標(biāo)記的DNA分子做探針 利用DNA分子雜交的原理 鑒定被檢測標(biāo)本上的遺傳信息 從正常人的基因組中分離出的DNA與DNA芯片雜交 可以得出標(biāo)準(zhǔn)圖譜 從病人的基因組中分離出的DNA與DNA芯片雜交 可以得出病變圖譜 通過比較 分析這兩種圖譜 就可以得出病變的DNA信息 討論 基因芯片有哪些應(yīng)用 補(bǔ)充 基因診斷 也稱為DNA診斷或基因探針技術(shù) 即在DNA水平分析檢測某一基因 從而對特定的疾病進(jìn)行診斷 探針制備 放射性同位素 如32P 熒光分子等標(biāo)記的DNA分子 基因探針 基因探針就是一段與目的基因或DNA互補(bǔ)的特異核苷酸序列 它包括整個基因 或基因的一部分 可以是DNA本身 也可以是由之轉(zhuǎn)錄而來的RNA 原理 利用DNA分子雜交原理 基因診斷技術(shù)應(yīng)用在診斷遺傳性疾病方面發(fā)展迅速 目前已經(jīng)可以對幾十種遺傳病進(jìn)行產(chǎn)前診斷 舉例 珠蛋白的DNA探針 鐮刀狀細(xì)胞貧血癥 苯丙氨酸羧化酶基因探針 苯丙酮尿癥 白血病患者細(xì)胞中分離出的癌基因制備的DNA探針 白血病 環(huán)境監(jiān)測 基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測環(huán)境中的病毒 細(xì)菌等污染 1t水中只有10個病毒也能被DNA探針檢測出來 利用基因工程培育的 指示生物 能十分靈敏地反映環(huán)境污染的情況 卻不易因環(huán)境污染而大量死亡 甚至還可以吸收和轉(zhuǎn)化污染物 環(huán)境污染治理 基因工程做成的 超級細(xì)菌 能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì) 通常一種細(xì)菌只能分解石油中的一種烴類 用基因工程培育成功的 超級細(xì)菌 卻能分解石油中的多種烴類化合物 有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞 鎘等重金屬 分解DDT等毒害物質(zhì) 4 下列說法正確的是 A基因治療就是把缺陷基因誘變成正?；駼基因診斷的基本原理