【微课第四期】人教版选修3专题1--1.3基因工程的应用（老久讲生物-53张ppt）课件
文档属性
| 名称 | 【微课第四期】人教版选修3专题1--1.3基因工程的应用（老久讲生物-53张ppt）课件 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.1MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2019-01-26 15:06:59 | ||
图片预览
文档简介
1.3 基因工程的应用
基因工程自20世纪70年代兴起后,在短短的30年间,得到了飞速的发展，目前已成为生物科学的核心技术。基因工程在实际应用领域-------农牧业、工业、环境、能源和医药卫生等方面，也展示出美好的前景。
§1.3基因工程的应用
1、植物基因工程硕果累累
2、动物基因工程前景广阔
3、基因工程药物异军突起
4、基因治疗曙光初照
大豆、玉米、棉花、油菜已进入大规模商业化应用阶段
主要用于：提高农作物抗逆能力（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等） 、改良农作物品质、利用植物生产药物
(一)抗虫转基因植物
1.虫害给农作物带来了哪些影响? 传统农业如何 防治害虫? 有哪些不足?
2. 抗虫基因有哪些？
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
化学防治 物理防治 生物防治
一、提高农作物的抗逆能力
请阅读P18生物资料技术卡,了解一些抗虫基因的抗虫机理。
1.抗虫棉的目的基因是什么?目的基因从何而来?对哺乳动物有害吗？
2.将抗虫基因导入植物细胞中用的最多的方法是什么？我国的科学家将抗虫基因导入棉花用了什么独创的方法?
农杆菌转化法；花粉管通道法
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
（二）抗病转基因植物
1.什么是病原微生物？有哪些种类？
引起生物生病的微生物，
主要有病毒、真菌和细菌等
2.为什么说常规育种很难培育出抗病毒的新品种？
3.在抗病转基因植物中使用最多的是什么基因？
病毒外壳蛋白基因；
病毒的复制酶基因
一、提高农作物的抗逆能力
思考：在抗病毒转基因植物中，为什么使用病毒外壳
蛋白基因可以抗病毒侵染？
假说一：CP基因在植物体内表达积累后，当入侵的病毒
裸露核酸进入植物细胞后，会立即被这些外壳蛋白重新
包裹，从而阻止病毒核酸分子的复制和翻译。
假说二：植物细胞内积累的病毒外壳蛋白会抑制病毒脱壳，使病毒核酸分子不能释放出来。
4.在抗真菌转基因植物中使用什么基因？
几丁质酶基因和抗毒素合成基因
（三）其他抗逆转基因植物
1.哪些环境条件会造成农作物低产、减产？
盐碱、干旱、低温和涝害等
2.盐碱和干旱对农作物的危害与什么有关？
细胞内的渗透压调节
3.在抗盐碱和抗干旱作物中使用了什么基因？
调节细胞渗透压的基因
一、提高农作物的抗逆能力
4.转基因耐寒的烟草和番茄中哪种目的基因提高了其抗寒能力？目的基因从何而来？
鱼的抗冻蛋白基因
5.抗除草剂基因有何用途？
喷洒除草剂时，杀死田间的杂草而不损伤作物
人体（或其它脊椎动物）必不可少，而机体内又不能合成的，必须从食物中补充的氨基酸，称必需氨基酸。
必需氨基酸共有８种：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。
如果饮食中经常缺少必需氨基酸，可影响健康。
另外12种氨基酸是人体细胞能够合成的叫做非必需氨基酸。
如何用转基因的方法加以改良？试举例说明？
将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物
(改变必需氨基酸合成途径中某种关键酶的活性)
二、利用转基因改良植物的品质
转基因延熟番茄的目的基因是什么？
控制番茄果实成熟的基因
转基因矮牵牛的目的基因是什么？
与植物花青素代谢有关的基因
“金米的故事”：
将水仙花的两个基因和一种细菌的一个基因一起植入一种名为T309的水稻中，获得一种水稻新品种。这样获得的新水稻富含铁元素、锌元素和可转化为维生素A的胡萝卜素，能防止贫血和维生素A缺乏症，大米又呈金黄色。
总结：基因工程在农业上的应用
（1）培育抗逆性品种
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。
（2）改良农作物的品质
（培育高产、稳产和具优良品质的品种）
（一）用于提高动物生长速度
——动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等
外源生长激素基因
目的基因：
二、动物基因工程前景广阔
（二）用于改善畜产品的品质
举例说明
例如，有些人对牛奶中的乳糖不能完全消化或食用后会出现过敏、腹泻、恶心等不适症状，科学家将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁，在其他养分不受影响的情况下，乳糖的含量大大减低。
二、动物基因工程前景广阔
（三）用转基因的动物生产药物
什么叫转基因动物？
是指把某种基因导入到动物(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，稳定的存在并使性状得以表达，遗传给后代，从而获得基因产品。称为转基因动物。
注：转基因动物和普通的动物仍是同一物种，两者之间无生殖隔离。只是人为扩充了该种群的基因库，增加了基因的多样性。
二、动物基因工程前景广阔
（1）乳腺是一个外分泌器官，不影响转基因动物本身的生理代谢反应。
（2）从乳汁中获取目的基因产物，产量高，目的蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性。
为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？
非编码区
非编码区
编码区
乳腺生物反应器（转基因动物）的制备
药用蛋白基因
非编码区
非编码区
编码区
乳腺蛋白基因
编码区
非编码区
非编码区
药用蛋白基因的编码区
+
乳腺蛋白基因的启动子等调控元件
目的基因
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。
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
乳腺生物反应器有哪些局限性呢？
1.能够产生乳汁的只有雌性的转基因动物
2.产生乳汁必须雌性动物发育到一定时期。
3.乳汁中的蛋白质种类丰富，分离提纯药用蛋白有一定难度。
例1、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）进行基因转移是，通常要将外源基因转______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。
显微注射
受精卵
受精卵具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞表达
DNA分子杂交
膀胱上皮
（四）用转基因动物作器官移植的供体
供体动物：
存在的难题：
解决方法：
猪
免疫排斥
将供体基因组导入某种基因调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。
小结： 基因工程的应用
植物基因工程：
抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。
动物基因工程：
提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。
转基因生物与目的基因的关系
Bt毒蛋白基因
苏云金芽孢杆菌
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
鱼
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
乳糖酶基因
人胰岛素基因
人
转基因生物 目的基因 从何来
抗虫棉基因
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
降低乳糖的奶牛
生产胰岛素的工程菌
1.在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素等直接从生物体的哪些结构中提取？
从生物的组织、细胞或血液中提取。
2.传统生产方法的缺点:
由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。
三、基因工程药品异军突起
基因工程药品包括：细胞因子（即淋巴因子如白细胞介素—2、干扰素）、抗体、疫苗、激素等
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，每100kg胰腺只能提取4－5g胰岛素。用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，远不能满足社会需要。1979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，并在大肠杆菌内实现了表达。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
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 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
干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染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。此外干扰素对治疗癌症和某些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。1980－1982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。1987年上述干扰素大量投放市场。
基因工程药品 —— 干扰素
3.可利用什么方法来解决上述问题？
工程菌:用基因工程方法，使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系。
4.利用微生物生产药物的优越性何在?
（1）利用活细胞作为表达系统，表达效率高。
（2）可以解决传统制药中原料来源的不足。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料。
（3）降低生产成本，减少生产人员和管理人员。
利用微生物生产药物的优越性何在?
（1）利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。（2）可以解决传统制药中原料来源的不足。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料。（3）降低生产成本，减少生产人员和管理人员。
1、基因治疗概念：
四、基因治疗曙光初照
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。
(1)对严重复合型免疫缺陷症的治疗
1990年9月14日，安德森对一例患ADA缺乏症的4岁女孩进行基因治疗。这个4岁女孩由于遗传基因有缺陷，自身不能生产ADA，先天性免疫功能不全，只能生活在无菌的隔离帐里。他们将这个女孩的白血球进行基因改造，使有缺陷的基因被健康的基因替代，然后把含正常白血球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中。在以后的10个月内她又接受了7次这样的治疗，同时也接受酶治疗。后来，她的免疫功能日趋健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活，并进入普通小学上学。
患半乳糖血症的患者，由于细胞内半乳糖苷转移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷转移酶，使过多的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等功能受损。
1971年，美国科学家在体外做了试验，用带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换的方法治疗这种遗传病是可能的。
(2)半乳糖血症
3、基因治疗的类型
基因治疗的策略
1.治疗隐性遗传病-----白化病
导入显性基因
1.治疗显性遗传病-----如家族性高脂蛋白血症
导入使显性基因沉默的基因
反义RNA
反义RNA是指与mRNA互补后，能抑制与疾病发生直接相关基因的表达的RNA。它封闭基因表达，具有特异性强特点。
根据反义RNA的作用机制可将其分为3类：
Ⅰ类反义RNA直接作用于靶mRNA的SD序列和（或）部分编码区，直接抑制翻译，或与靶mRNA结合形成双链RNA，从而易被RNA酶Ⅲ 降解；
Ⅱ类反义RNA与mRNA的非编码区结合，引起mRNA构象变化，抑制翻译；
Ⅲ类反义RNA则直接抑制靶mRNA的转录。
反义RNA的作用方式
策略：
目的基因转录成的反义RNA与治病基因转录产生的mRNA配对形成局部双链，终止翻译。
基因诊断：
（1）概念：用放射性同位素（32P）、荧光分子等标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。
（2）原理：DNA分子杂交。
（3）DNA探针：
①概念：用已知序列的DNA片段作为探针与待测样品的DNA序列进行核酸分子杂交，用于对待测核酸样品中特定基因顺序的探测。
（5）实例：
①病毒的检测：肝炎病毒、肠道病毒、单纯孢疹病毒等；
②遗传性疾病的检测：镰刀型细胞贫血症、苯丙酮尿症等；
A、制作基因探针；
（4）基因诊断的过程
B、将待测基因加热成单链；
C、两者混合杂交。
正常人 患者
DNA DNA
正常人 患者
DNA DNA
基因诊断——生物芯片
从正常人的基因组中分离出DNA，与DNA芯片杂交就可以得出标准图谱；从病人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出病变图谱。通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNA信息。基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。
例4、基因治疗是指（ ）
A、把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗目的
B、对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗的目的
C、运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变，从而恢复正常
D、运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的
A
例5、应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达到检测疾病的目的。这里的基因探针是指（ ）
A、用于检测疾病的医疗器械
B、用放射性同位素或萤光分子等标记的DNA分子
C、合成球蛋白的DNA
D、合成苯丙羟化酶的DNA片段
B
1、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。
基因工程与环境保护
基因工程在环保方面有什么应用？
下 页
2、环境污染治理： 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。
转基因生物有利的一面:
⑴改变传统的育种方式，缩短育种时间。培育出高产优质、抗病虫害、抗旱、抗盐碱，抗除草剂等特性的作物新品种。
⑵克服远源杂交不亲和障碍。如可以把动物的基因，甚至人的基因组合到植物里去。
⑶生产有利于健康和抗病的食品。
⑷培育出符合人们意愿的动植物新品种。
⑴有些转基因食物含的一些物质，可能会影响人体健康。
⑵大量的转基因生物进入自然界后很可能会与野生物种进行杂交，产生一些超级生物，从而造成基因污染。
⑶如有些作物插入抗虫基因，杀死环境中有益的生物。
基因工程的弊端
基因工程自20世纪70年代兴起后,在短短的30年间,得到了飞速的发展，目前已成为生物科学的核心技术。基因工程在实际应用领域-------农牧业、工业、环境、能源和医药卫生等方面，也展示出美好的前景。
§1.3基因工程的应用
1、植物基因工程硕果累累
2、动物基因工程前景广阔
3、基因工程药物异军突起
4、基因治疗曙光初照
大豆、玉米、棉花、油菜已进入大规模商业化应用阶段
主要用于：提高农作物抗逆能力（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等） 、改良农作物品质、利用植物生产药物
(一)抗虫转基因植物
1.虫害给农作物带来了哪些影响? 传统农业如何 防治害虫? 有哪些不足?
2. 抗虫基因有哪些？
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
化学防治 物理防治 生物防治
一、提高农作物的抗逆能力
请阅读P18生物资料技术卡,了解一些抗虫基因的抗虫机理。
1.抗虫棉的目的基因是什么?目的基因从何而来?对哺乳动物有害吗？
2.将抗虫基因导入植物细胞中用的最多的方法是什么？我国的科学家将抗虫基因导入棉花用了什么独创的方法?
农杆菌转化法；花粉管通道法
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
（二）抗病转基因植物
1.什么是病原微生物？有哪些种类？
引起生物生病的微生物，
主要有病毒、真菌和细菌等
2.为什么说常规育种很难培育出抗病毒的新品种？
3.在抗病转基因植物中使用最多的是什么基因？
病毒外壳蛋白基因；
病毒的复制酶基因
一、提高农作物的抗逆能力
思考：在抗病毒转基因植物中，为什么使用病毒外壳
蛋白基因可以抗病毒侵染？
假说一：CP基因在植物体内表达积累后，当入侵的病毒
裸露核酸进入植物细胞后，会立即被这些外壳蛋白重新
包裹，从而阻止病毒核酸分子的复制和翻译。
假说二：植物细胞内积累的病毒外壳蛋白会抑制病毒脱壳，使病毒核酸分子不能释放出来。
4.在抗真菌转基因植物中使用什么基因？
几丁质酶基因和抗毒素合成基因
（三）其他抗逆转基因植物
1.哪些环境条件会造成农作物低产、减产？
盐碱、干旱、低温和涝害等
2.盐碱和干旱对农作物的危害与什么有关？
细胞内的渗透压调节
3.在抗盐碱和抗干旱作物中使用了什么基因？
调节细胞渗透压的基因
一、提高农作物的抗逆能力
4.转基因耐寒的烟草和番茄中哪种目的基因提高了其抗寒能力？目的基因从何而来？
鱼的抗冻蛋白基因
5.抗除草剂基因有何用途？
喷洒除草剂时，杀死田间的杂草而不损伤作物
人体（或其它脊椎动物）必不可少，而机体内又不能合成的，必须从食物中补充的氨基酸，称必需氨基酸。
必需氨基酸共有８种：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。
如果饮食中经常缺少必需氨基酸，可影响健康。
另外12种氨基酸是人体细胞能够合成的叫做非必需氨基酸。
如何用转基因的方法加以改良？试举例说明？
将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物
(改变必需氨基酸合成途径中某种关键酶的活性)
二、利用转基因改良植物的品质
转基因延熟番茄的目的基因是什么？
控制番茄果实成熟的基因
转基因矮牵牛的目的基因是什么？
与植物花青素代谢有关的基因
“金米的故事”：
将水仙花的两个基因和一种细菌的一个基因一起植入一种名为T309的水稻中，获得一种水稻新品种。这样获得的新水稻富含铁元素、锌元素和可转化为维生素A的胡萝卜素，能防止贫血和维生素A缺乏症，大米又呈金黄色。
总结：基因工程在农业上的应用
（1）培育抗逆性品种
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。
（2）改良农作物的品质
（培育高产、稳产和具优良品质的品种）
（一）用于提高动物生长速度
——动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等
外源生长激素基因
目的基因：
二、动物基因工程前景广阔
（二）用于改善畜产品的品质
举例说明
例如，有些人对牛奶中的乳糖不能完全消化或食用后会出现过敏、腹泻、恶心等不适症状，科学家将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁，在其他养分不受影响的情况下，乳糖的含量大大减低。
二、动物基因工程前景广阔
（三）用转基因的动物生产药物
什么叫转基因动物？
是指把某种基因导入到动物(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，稳定的存在并使性状得以表达，遗传给后代，从而获得基因产品。称为转基因动物。
注：转基因动物和普通的动物仍是同一物种，两者之间无生殖隔离。只是人为扩充了该种群的基因库，增加了基因的多样性。
二、动物基因工程前景广阔
（1）乳腺是一个外分泌器官，不影响转基因动物本身的生理代谢反应。
（2）从乳汁中获取目的基因产物，产量高，目的蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性。
为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？
非编码区
非编码区
编码区
乳腺生物反应器（转基因动物）的制备
药用蛋白基因
非编码区
非编码区
编码区
乳腺蛋白基因
编码区
非编码区
非编码区
药用蛋白基因的编码区
+
乳腺蛋白基因的启动子等调控元件
目的基因
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。
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
乳腺生物反应器有哪些局限性呢？
1.能够产生乳汁的只有雌性的转基因动物
2.产生乳汁必须雌性动物发育到一定时期。
3.乳汁中的蛋白质种类丰富，分离提纯药用蛋白有一定难度。
例1、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）进行基因转移是，通常要将外源基因转______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。
显微注射
受精卵
受精卵具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞表达
DNA分子杂交
膀胱上皮
（四）用转基因动物作器官移植的供体
供体动物：
存在的难题：
解决方法：
猪
免疫排斥
将供体基因组导入某种基因调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。
小结： 基因工程的应用
植物基因工程：
抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。
动物基因工程：
提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。
转基因生物与目的基因的关系
Bt毒蛋白基因
苏云金芽孢杆菌
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
鱼
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
乳糖酶基因
人胰岛素基因
人
转基因生物 目的基因 从何来
抗虫棉基因
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
降低乳糖的奶牛
生产胰岛素的工程菌
1.在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素等直接从生物体的哪些结构中提取？
从生物的组织、细胞或血液中提取。
2.传统生产方法的缺点:
由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。
三、基因工程药品异军突起
基因工程药品包括：细胞因子（即淋巴因子如白细胞介素—2、干扰素）、抗体、疫苗、激素等
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，每100kg胰腺只能提取4－5g胰岛素。用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，远不能满足社会需要。1979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，并在大肠杆菌内实现了表达。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
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 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
干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染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。此外干扰素对治疗癌症和某些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。1980－1982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。1987年上述干扰素大量投放市场。
基因工程药品 —— 干扰素
3.可利用什么方法来解决上述问题？
工程菌:用基因工程方法，使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系。
4.利用微生物生产药物的优越性何在?
（1）利用活细胞作为表达系统，表达效率高。
（2）可以解决传统制药中原料来源的不足。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料。
（3）降低生产成本，减少生产人员和管理人员。
利用微生物生产药物的优越性何在?
（1）利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。（2）可以解决传统制药中原料来源的不足。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料。（3）降低生产成本，减少生产人员和管理人员。
1、基因治疗概念：
四、基因治疗曙光初照
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。
(1)对严重复合型免疫缺陷症的治疗
1990年9月14日，安德森对一例患ADA缺乏症的4岁女孩进行基因治疗。这个4岁女孩由于遗传基因有缺陷，自身不能生产ADA，先天性免疫功能不全，只能生活在无菌的隔离帐里。他们将这个女孩的白血球进行基因改造，使有缺陷的基因被健康的基因替代，然后把含正常白血球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中。在以后的10个月内她又接受了7次这样的治疗，同时也接受酶治疗。后来，她的免疫功能日趋健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活，并进入普通小学上学。
患半乳糖血症的患者，由于细胞内半乳糖苷转移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷转移酶，使过多的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等功能受损。
1971年，美国科学家在体外做了试验，用带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换的方法治疗这种遗传病是可能的。
(2)半乳糖血症
3、基因治疗的类型
基因治疗的策略
1.治疗隐性遗传病-----白化病
导入显性基因
1.治疗显性遗传病-----如家族性高脂蛋白血症
导入使显性基因沉默的基因
反义RNA
反义RNA是指与mRNA互补后，能抑制与疾病发生直接相关基因的表达的RNA。它封闭基因表达，具有特异性强特点。
根据反义RNA的作用机制可将其分为3类：
Ⅰ类反义RNA直接作用于靶mRNA的SD序列和（或）部分编码区，直接抑制翻译，或与靶mRNA结合形成双链RNA，从而易被RNA酶Ⅲ 降解；
Ⅱ类反义RNA与mRNA的非编码区结合，引起mRNA构象变化，抑制翻译；
Ⅲ类反义RNA则直接抑制靶mRNA的转录。
反义RNA的作用方式
策略：
目的基因转录成的反义RNA与治病基因转录产生的mRNA配对形成局部双链，终止翻译。
基因诊断：
（1）概念：用放射性同位素（32P）、荧光分子等标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。
（2）原理：DNA分子杂交。
（3）DNA探针：
①概念：用已知序列的DNA片段作为探针与待测样品的DNA序列进行核酸分子杂交，用于对待测核酸样品中特定基因顺序的探测。
（5）实例：
①病毒的检测：肝炎病毒、肠道病毒、单纯孢疹病毒等；
②遗传性疾病的检测：镰刀型细胞贫血症、苯丙酮尿症等；
A、制作基因探针；
（4）基因诊断的过程
B、将待测基因加热成单链；
C、两者混合杂交。
正常人 患者
DNA DNA
正常人 患者
DNA DNA
基因诊断——生物芯片
从正常人的基因组中分离出DNA，与DNA芯片杂交就可以得出标准图谱；从病人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出病变图谱。通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNA信息。基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。
例4、基因治疗是指（ ）
A、把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗目的
B、对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗的目的
C、运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变，从而恢复正常
D、运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的
A
例5、应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达到检测疾病的目的。这里的基因探针是指（ ）
A、用于检测疾病的医疗器械
B、用放射性同位素或萤光分子等标记的DNA分子
C、合成球蛋白的DNA
D、合成苯丙羟化酶的DNA片段
B
1、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。
基因工程与环境保护
基因工程在环保方面有什么应用？
下 页
2、环境污染治理： 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。
转基因生物有利的一面:
⑴改变传统的育种方式，缩短育种时间。培育出高产优质、抗病虫害、抗旱、抗盐碱，抗除草剂等特性的作物新品种。
⑵克服远源杂交不亲和障碍。如可以把动物的基因，甚至人的基因组合到植物里去。
⑶生产有利于健康和抗病的食品。
⑷培育出符合人们意愿的动植物新品种。
⑴有些转基因食物含的一些物质，可能会影响人体健康。
⑵大量的转基因生物进入自然界后很可能会与野生物种进行杂交，产生一些超级生物，从而造成基因污染。
⑶如有些作物插入抗虫基因，杀死环境中有益的生物。
基因工程的弊端