人教版高二选修三生物《1.3基因工程的应用》(60张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版高二选修三生物《1.3基因工程的应用》(60张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2020-08-11 11:16:59 | ||
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文档简介
(共60张PPT)
1.3
基因工程的应用
1、举例说出植物基因工程的成果
2、举例说出动物基因工程的成果
3、举例说出基因工程药品
4、概括出基因治疗的原理及过程
5、说出基因芯片的概念
学习目标:
1.3
基因工程的应用
转基因大豆、玉米、棉花和油菜已进入大规模商业化应用阶段：
一、植物基因工程硕果累累
植物基因工程技术主要用于哪些方面?
提高农作物的抗逆能力（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）,以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。
(一)抗虫转基因植物
1、抗虫基因主要有：
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。
3、成果：
转基因抗虫植物主要有：水稻、棉、玉米、马铃薯等。
4、优点：
减少生产成本，减少环境污染。
2、抗虫基因的抗虫机理：
P18
1、植物的病原微生物：
主要有病毒、真菌和细菌等。
（二）抗病转基因植物
2、抗病基因的种类：
（1）抗病毒基因：
病毒外壳蛋白（CP）基因、病毒的复制酶基因等。
（2）抗真菌基因：
几丁质酶基因、抗毒素合成基因等。
3、成果：
抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。
拓展：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？
关于病毒外壳蛋白基因(CP基因)导入植物后的抗病毒机理，目前有几种假说。一种假说认为：CP基因在植物细胞内表达积累后，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。另一种假说认为：植物细胞内积累的病毒外壳蛋白会抑制病毒脱除外壳，使病毒核酸分子不能释放出来。然而最近的研究表明，如果将病毒的外壳蛋白的AUG起始密码缺失，使之不能被翻译，或者将外壳蛋白基因变成反义RNA基因，整合到植物细胞染色体上，转基因植物则有很好的抗性。因此，有人认为抗性机理不是外壳蛋白在起作用，而是CP基因转录出RNA后，与入侵病毒RNA之间的相互作用起到了抗性作用。
抗病毒的转基因小麦
抗病毒的转基因甜椒
（三）抗逆转基因植物
1、抗逆基因：
调节细胞渗透压的基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因等。
2、成果：
①利用调节细胞渗透压的基因，提高作物抗旱和抗盐碱能力；
②将鱼的抗冻蛋白基因转入番茄，提高番茄的抗冻能力。
③将抗除草剂基因导入农作物中，在喷洒除草剂时，杀死杂草而不杀死农作物。
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。
（四）利用转基因改良植物的品质
（四）利用转基因改良植物的品质
1、优良基因：
富含必需氨基酸（如赖氨酸）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等。
2、成果：
①富含赖氨酸的转基因玉米
目的基因：富含赖氨酸的蛋白质编码基因
含大量维生素的转基因玉米
抗癌抗衰老的紫色西红柿
目的基因：控制番茄果实成熟的基因
②转基因延熟番茄
转基因延熟番茄
非转基因延熟番茄
目的基因：与植物花青素代谢有关的基因
②转基因矮牵牛
转基因矮牵牛
优点：
提高花卉的观赏价值
转基因矮牵牛
转基因蓝玫瑰
异想天开：
能发荧光的热带斑马鱼
普通热带斑马鱼是不发荧光的
如何让普通热带斑马鱼也发荧光?
——动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等
导入外源生长激素基因
二、动物基因工程前景广阔
（一）用于提高动物生长速度
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，在其他营养成分不受影响的情况下，乳糖的含量大大减低。
乳糖
肠乳糖酶
半乳糖﹢葡萄糖
（二）用于改善畜产品的品质
（1）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会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，易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性。
（3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可无限繁殖。
思考2:为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？
（三）用转基因的动物生产药物
思考1:就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？
转基因动物的乳腺。
将药物蛋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，使其生长发育成转基因动物。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。
思考3：什么是乳腺生物反应器？
①获取目的基因（例如血清白蛋白基因）
②构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）
③显微注射导入哺乳动物受精卵中
④形成早期胚胎
⑤将胚胎送入母体动物（子宫内）
⑥发育成转基因动物（在雌性个体中，转入的基因才能表达，从分泌的乳汁中提取所需蛋白质）。
1、实现动物乳腺生物反应器的操作过程：
（三）用转基因的动物生产药物
2、优点：
①产量高；②质量好；③成本低；④易提取。
3、缺点：
只能在雌性动物的泌乳期获得药物产品。
人治疗性抗体转基因奶牛
用转基因的动物生产药物的实例：
含有人凝血因子Ⅸ的转基因羊
用转基因的动物生产药物的实例：
显微注射技术
受精卵
具全能性，可使外源基因在相应的组织细胞中表达
DNA分子杂交
膀胱上皮
检测1、继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应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）进行基因转移时，通常要将外源基因转入_______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。
（5）膀胱生物发生器比乳腺生物反应器有什么优点？
优点：
膀胱反应器：
1、可以从动物一出生就收集产物，不论动物的性别和是否正处于生殖期。
2、从尿液中提取蛋白质比从乳汁中提取更简便、高效。
1、供体动物：
猪
2、存在难题：
3、解决方法：
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。
免疫排斥
（T细胞）
（四）用转基因动物作器官移植的供体
将目的基因导入到动物的受精卵里，目的基因若与受精卵染色体DNA整合，细胞分裂时，该基因随染色体的倍增而倍增，使每个细胞中都带有目的基因，使性状得以表达，并稳定地遗传给后代，从而获得基因产品。这样一种新的个体，称为转基因动物。
总结：什么叫转基因动物？
从生物的组织、细胞或血液中提取。
思考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
思考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？
思考3：可利用什么方法来解决上述问题？
利用基因工程方法制造转基因的工程菌，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。
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。
思考4：什么是工程菌？
●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。
实例1、基因工程药品
——
胰岛素
传统生产方法的缺点
产量低，价格昂贵，远不能满足社会需要。
可利用什么方法来解决上述问题？
利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。
基因工程药物的实例：
●
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%。
胰岛素是第一个基因工程药物。
●干扰素是病毒侵入细胞后，细胞产生的一种糖蛋白。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。
●
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。
实例2、基因工程药品
——
干扰素
●
治疗侏儒症的唯一方法，是注射生长激素。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。
实例3.基因工程药品
——
生长激素
●目前我国生产的基因工程药物有白细胞介素－2、干扰素、乙肝疫苗等。
利用微生物生产药物的优越性何在?
利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。有以下优越性：
（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。
基因工程药物发酵设备
四、基因治疗曙光初照
（一）基因诊断：
1、概念：
也称为DNA诊断或基因探针技术，即在DNA水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。
2、探针制备：
基因探针就是放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记一段与目的基因互补的特异核苷酸序列。它包括整个基因，或基因的一部分。
3、原
理：
利用DNA分子杂交原理；
放射性同位素等标记的目的基因
⑴β—珠蛋白的基因探针→镰刀状细胞贫血症
⑵苯丙氨酸羧化酶基因探针
→
苯丙酮尿症
⑶白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的基因探针
→
白血病
4、基因诊断的实例：
5、基因芯片
P24
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。
五、基因芯片
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。
1、基因治疗概念：
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，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
四、基因治疗曙光初照
（二）基因治疗：
1990年9月14日，安德森对一例患ADA(腺苷酸脱氨酶)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。
基因治疗实例：
3、基因治疗的类型
4、基因治疗的发展现状：处于初期的临床试验阶段
5、用于基因治疗的基因种类：正常基因、反义基因和自杀基因
1、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，达到治疗疾病的目的
B、对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的
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回复正常
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
当堂训练：
A
2、在人类染色体DNA不表达的碱基对中，有一部分是串联重复的短序列，它们在个体之间有显著的差异性，这种短序列可用于（
）
A．生产基因工程药物
B．侦查罪犯
C．遗传病的产前诊断
D．基因治疗
B
3、基因探针的组成不可能是（
）
A、整个基因，或基因的一部分；
B、可以是DNA本身，
C、也可以是由之转录而来的RNA。
D、一条多肽
D
4、国科学家成功地将人的抗病毒干扰素基因转移到烟草DNA分子上，从而使烟草获得了抗病毒的能力。这项技术所依据的遗传学原理主要是（
）
A．碱基的互补配对原则
B．中心法则
C．基因分离定律
D．基因重组
D
5、上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍，转基因动物是指（
）
A.提供基因的动物
B.基因组中增加外源基因的动物
C.能产生白蛋白的动物
D.能表达基因信息的动物
B
C
6、下列不属于利用基因工程技术制取的药物是（
）
A、从大肠杆菌体内制取白细胞介素
B、在酵母菌体内获得的干扰素
C、在青霉菌体内提取青霉素
D、在肠杆菌体内获得胰岛素
7、下列属于利用基因工程技术培育的新品种的是（
）
A、耐寒的小黑麦
B、抗棉铃虫的转基因抗虫棉
C、太空椒
D、试管牛
B
8、科学家将含人的α-抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含α-抗胰蛋白酶的奶。这一过程不涉及（
）
A、DNA按照碱基互补配对原则自我复制
B、DNA以其一条链为模板合成RNA
C、按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质
D、RNA以自身为模板自我复制
D
9人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是（
）
A.提高受体细胞在自然环境中的耐药性
B.有利于对目的基因是否导入进行检测
C.增加质粒分子的分子量
D.便于与外源基因连接
B
谢谢
名师P16：苏云金杆菌(Bt)能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。下图是转Bt毒素蛋白基因植物的培育过程示意图(
ampr为抗氨苄青霉素基因)，据图回答下列问题。
(1)将图中①的DNA用HindⅢ、BamHⅠ完全酶切后，反应管中有 种DNA片段。
(2)图中②表示HindⅢ与BamHⅠ酶切、DNA连接酶连接的过程，此过程可获得 种重组质粒；如果换用BstⅠ与BamHⅠ酶切，目的基因与质粒连接后可获得 种重组质粒。
(3)目的基因插入质粒后，不能影响质粒的 。
(4)图中③的Ti质粒调控合成的vir蛋白，可以协助带有目的基因的T－DNA导入植物细胞，并防止植物细胞中 对T－DNA的降解。
4
2
1
复制
DNA水解酶
(5)已知转基因植物中毒素蛋白只结合某些昆虫肠上皮细胞表面的特异受体，使细胞膜穿孔，肠细胞裂解，昆虫死亡。而该毒素蛋白对人类的风险相对较小，原因是人类肠上皮细胞 。
(6)生产上常将上述转基因作物与非转基因作物混合播种，其目的是降低害虫种群中
的
基因频率的增长速率。
表面无相应的特异性受体
抗性
2、将动物致病菌的抗原基因导入马铃薯制成植物疫苗，饲喂转基因马铃薯可使动物获得免疫力。以下是与植物疫苗制备过程相关的图和表。
（1）对符合设计要求的重组质粒T进行酶切，。假设所用的酶均可将识别位点完全切开，请根据图1中标示的酶切位点和表2所列的识别序列，对以下酶切结果作出判断。
①采用EcoRⅠ和PstⅠ酶切，得到_________种DNA片断。
②采用EcoRⅠ和SmaⅠ酶切，得到_________种DNA片断。
①采用EcoRⅠ和PstⅠ酶切，得到______种DNA片断。
②采用EcoRⅠ和SmaⅠ酶切，得到_____种DNA片断。
2
1
限制性
内切酶
Alu
Ⅰ
EcoR
Ⅰ
Pst
Ⅰ
Sma
Ⅰ
切割
位点
AG↓CT
TC↑GA
G↓AATTC
CTTAA↑G
CTGCA↓G
G↑ACGTC
CCC↓GGG
GGG↑CCC
谢谢
正本作业37
保护我们共同的家园
DABAD
CBCDDDA
正本作业38
DNA重组技术的基本工具
CBDCCCC(CD)
正本作业39
基因工程的基本操作程序
DCADB
BDCA
答案：（1）耐高温
2）引物对B
（3）否
（4）农杆菌
（5）①2
②1
请根据以上图表回答下列问题。
（1）在采用常规PCR方法扩增目的基因的过程中，使用的DNA聚合酶不同于一般生物体内的DNA聚合酶，其最主要的特点是
。
（2）PCR过程中退火（复性）温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定。表1为根据模板设计的两对引物序列，图2为引物对与模板结合示意图。请判断哪一对引物可采用较高的退火温度？__________。
（3）图1步骤③所用的DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列是否有专一性要求？
。
（4）为将外源基因转入马铃薯，图1步骤⑥转基因所用的细菌B通常为
。
（5）对符合设计要求的重组质粒T进行酶切，。假设所用的酶均可将识别位点完全切开，请根据图1中标示的酶切位点和表2所列的识别序列，对以下酶切结果作出判断。
①采用EcoRⅠ和PstⅠ酶切，得到_________种DNA片断。
②采用EcoRⅠ和SmaⅠ酶切，得到_________种DNA片断。
1.3
基因工程的应用
1、举例说出植物基因工程的成果
2、举例说出动物基因工程的成果
3、举例说出基因工程药品
4、概括出基因治疗的原理及过程
5、说出基因芯片的概念
学习目标:
1.3
基因工程的应用
转基因大豆、玉米、棉花和油菜已进入大规模商业化应用阶段：
一、植物基因工程硕果累累
植物基因工程技术主要用于哪些方面?
提高农作物的抗逆能力（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）,以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。
(一)抗虫转基因植物
1、抗虫基因主要有：
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。
3、成果：
转基因抗虫植物主要有：水稻、棉、玉米、马铃薯等。
4、优点：
减少生产成本，减少环境污染。
2、抗虫基因的抗虫机理：
P18
1、植物的病原微生物：
主要有病毒、真菌和细菌等。
（二）抗病转基因植物
2、抗病基因的种类：
（1）抗病毒基因：
病毒外壳蛋白（CP）基因、病毒的复制酶基因等。
（2）抗真菌基因：
几丁质酶基因、抗毒素合成基因等。
3、成果：
抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。
拓展：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？
关于病毒外壳蛋白基因(CP基因)导入植物后的抗病毒机理，目前有几种假说。一种假说认为：CP基因在植物细胞内表达积累后，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。另一种假说认为：植物细胞内积累的病毒外壳蛋白会抑制病毒脱除外壳，使病毒核酸分子不能释放出来。然而最近的研究表明，如果将病毒的外壳蛋白的AUG起始密码缺失，使之不能被翻译，或者将外壳蛋白基因变成反义RNA基因，整合到植物细胞染色体上，转基因植物则有很好的抗性。因此，有人认为抗性机理不是外壳蛋白在起作用，而是CP基因转录出RNA后，与入侵病毒RNA之间的相互作用起到了抗性作用。
抗病毒的转基因小麦
抗病毒的转基因甜椒
（三）抗逆转基因植物
1、抗逆基因：
调节细胞渗透压的基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因等。
2、成果：
①利用调节细胞渗透压的基因，提高作物抗旱和抗盐碱能力；
②将鱼的抗冻蛋白基因转入番茄，提高番茄的抗冻能力。
③将抗除草剂基因导入农作物中，在喷洒除草剂时，杀死杂草而不杀死农作物。
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。
（四）利用转基因改良植物的品质
（四）利用转基因改良植物的品质
1、优良基因：
富含必需氨基酸（如赖氨酸）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等。
2、成果：
①富含赖氨酸的转基因玉米
目的基因：富含赖氨酸的蛋白质编码基因
含大量维生素的转基因玉米
抗癌抗衰老的紫色西红柿
目的基因：控制番茄果实成熟的基因
②转基因延熟番茄
转基因延熟番茄
非转基因延熟番茄
目的基因：与植物花青素代谢有关的基因
②转基因矮牵牛
转基因矮牵牛
优点：
提高花卉的观赏价值
转基因矮牵牛
转基因蓝玫瑰
异想天开：
能发荧光的热带斑马鱼
普通热带斑马鱼是不发荧光的
如何让普通热带斑马鱼也发荧光?
——动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等
导入外源生长激素基因
二、动物基因工程前景广阔
（一）用于提高动物生长速度
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，在其他营养成分不受影响的情况下，乳糖的含量大大减低。
乳糖
肠乳糖酶
半乳糖﹢葡萄糖
（二）用于改善畜产品的品质
（1）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会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，易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性。
（3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可无限繁殖。
思考2:为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？
（三）用转基因的动物生产药物
思考1:就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？
转基因动物的乳腺。
将药物蛋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，使其生长发育成转基因动物。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。
思考3：什么是乳腺生物反应器？
①获取目的基因（例如血清白蛋白基因）
②构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）
③显微注射导入哺乳动物受精卵中
④形成早期胚胎
⑤将胚胎送入母体动物（子宫内）
⑥发育成转基因动物（在雌性个体中，转入的基因才能表达，从分泌的乳汁中提取所需蛋白质）。
1、实现动物乳腺生物反应器的操作过程：
（三）用转基因的动物生产药物
2、优点：
①产量高；②质量好；③成本低；④易提取。
3、缺点：
只能在雌性动物的泌乳期获得药物产品。
人治疗性抗体转基因奶牛
用转基因的动物生产药物的实例：
含有人凝血因子Ⅸ的转基因羊
用转基因的动物生产药物的实例：
显微注射技术
受精卵
具全能性，可使外源基因在相应的组织细胞中表达
DNA分子杂交
膀胱上皮
检测1、继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应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）进行基因转移时，通常要将外源基因转入_______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。
（5）膀胱生物发生器比乳腺生物反应器有什么优点？
优点：
膀胱反应器：
1、可以从动物一出生就收集产物，不论动物的性别和是否正处于生殖期。
2、从尿液中提取蛋白质比从乳汁中提取更简便、高效。
1、供体动物：
猪
2、存在难题：
3、解决方法：
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。
免疫排斥
（T细胞）
（四）用转基因动物作器官移植的供体
将目的基因导入到动物的受精卵里，目的基因若与受精卵染色体DNA整合，细胞分裂时，该基因随染色体的倍增而倍增，使每个细胞中都带有目的基因，使性状得以表达，并稳定地遗传给后代，从而获得基因产品。这样一种新的个体，称为转基因动物。
总结：什么叫转基因动物？
从生物的组织、细胞或血液中提取。
思考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
思考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？
思考3：可利用什么方法来解决上述问题？
利用基因工程方法制造转基因的工程菌，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。
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。
思考4：什么是工程菌？
●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。
实例1、基因工程药品
——
胰岛素
传统生产方法的缺点
产量低，价格昂贵，远不能满足社会需要。
可利用什么方法来解决上述问题？
利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。
基因工程药物的实例：
●
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%。
胰岛素是第一个基因工程药物。
●干扰素是病毒侵入细胞后，细胞产生的一种糖蛋白。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。
●
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。
实例2、基因工程药品
——
干扰素
●
治疗侏儒症的唯一方法，是注射生长激素。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。
实例3.基因工程药品
——
生长激素
●目前我国生产的基因工程药物有白细胞介素－2、干扰素、乙肝疫苗等。
利用微生物生产药物的优越性何在?
利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。有以下优越性：
（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。
基因工程药物发酵设备
四、基因治疗曙光初照
（一）基因诊断：
1、概念：
也称为DNA诊断或基因探针技术，即在DNA水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。
2、探针制备：
基因探针就是放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记一段与目的基因互补的特异核苷酸序列。它包括整个基因，或基因的一部分。
3、原
理：
利用DNA分子杂交原理；
放射性同位素等标记的目的基因
⑴β—珠蛋白的基因探针→镰刀状细胞贫血症
⑵苯丙氨酸羧化酶基因探针
→
苯丙酮尿症
⑶白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的基因探针
→
白血病
4、基因诊断的实例：
5、基因芯片
P24
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。
五、基因芯片
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。
1、基因治疗概念：
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，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
四、基因治疗曙光初照
（二）基因治疗：
1990年9月14日，安德森对一例患ADA(腺苷酸脱氨酶)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。
基因治疗实例：
3、基因治疗的类型
4、基因治疗的发展现状：处于初期的临床试验阶段
5、用于基因治疗的基因种类：正常基因、反义基因和自杀基因
1、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，达到治疗疾病的目的
B、对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的
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回复正常
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
当堂训练：
A
2、在人类染色体DNA不表达的碱基对中，有一部分是串联重复的短序列，它们在个体之间有显著的差异性，这种短序列可用于（
）
A．生产基因工程药物
B．侦查罪犯
C．遗传病的产前诊断
D．基因治疗
B
3、基因探针的组成不可能是（
）
A、整个基因，或基因的一部分；
B、可以是DNA本身，
C、也可以是由之转录而来的RNA。
D、一条多肽
D
4、国科学家成功地将人的抗病毒干扰素基因转移到烟草DNA分子上，从而使烟草获得了抗病毒的能力。这项技术所依据的遗传学原理主要是（
）
A．碱基的互补配对原则
B．中心法则
C．基因分离定律
D．基因重组
D
5、上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍，转基因动物是指（
）
A.提供基因的动物
B.基因组中增加外源基因的动物
C.能产生白蛋白的动物
D.能表达基因信息的动物
B
C
6、下列不属于利用基因工程技术制取的药物是（
）
A、从大肠杆菌体内制取白细胞介素
B、在酵母菌体内获得的干扰素
C、在青霉菌体内提取青霉素
D、在肠杆菌体内获得胰岛素
7、下列属于利用基因工程技术培育的新品种的是（
）
A、耐寒的小黑麦
B、抗棉铃虫的转基因抗虫棉
C、太空椒
D、试管牛
B
8、科学家将含人的α-抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含α-抗胰蛋白酶的奶。这一过程不涉及（
）
A、DNA按照碱基互补配对原则自我复制
B、DNA以其一条链为模板合成RNA
C、按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质
D、RNA以自身为模板自我复制
D
9人们常选用的细菌质粒分子往往带有一个抗菌素抗性基因，该抗性基因的主要作用是（
）
A.提高受体细胞在自然环境中的耐药性
B.有利于对目的基因是否导入进行检测
C.增加质粒分子的分子量
D.便于与外源基因连接
B
谢谢
名师P16：苏云金杆菌(Bt)能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。下图是转Bt毒素蛋白基因植物的培育过程示意图(
ampr为抗氨苄青霉素基因)，据图回答下列问题。
(1)将图中①的DNA用HindⅢ、BamHⅠ完全酶切后，反应管中有 种DNA片段。
(2)图中②表示HindⅢ与BamHⅠ酶切、DNA连接酶连接的过程，此过程可获得 种重组质粒；如果换用BstⅠ与BamHⅠ酶切，目的基因与质粒连接后可获得 种重组质粒。
(3)目的基因插入质粒后，不能影响质粒的 。
(4)图中③的Ti质粒调控合成的vir蛋白，可以协助带有目的基因的T－DNA导入植物细胞，并防止植物细胞中 对T－DNA的降解。
4
2
1
复制
DNA水解酶
(5)已知转基因植物中毒素蛋白只结合某些昆虫肠上皮细胞表面的特异受体，使细胞膜穿孔，肠细胞裂解，昆虫死亡。而该毒素蛋白对人类的风险相对较小，原因是人类肠上皮细胞 。
(6)生产上常将上述转基因作物与非转基因作物混合播种，其目的是降低害虫种群中
的
基因频率的增长速率。
表面无相应的特异性受体
抗性
2、将动物致病菌的抗原基因导入马铃薯制成植物疫苗，饲喂转基因马铃薯可使动物获得免疫力。以下是与植物疫苗制备过程相关的图和表。
（1）对符合设计要求的重组质粒T进行酶切，。假设所用的酶均可将识别位点完全切开，请根据图1中标示的酶切位点和表2所列的识别序列，对以下酶切结果作出判断。
①采用EcoRⅠ和PstⅠ酶切，得到_________种DNA片断。
②采用EcoRⅠ和SmaⅠ酶切，得到_________种DNA片断。
①采用EcoRⅠ和PstⅠ酶切，得到______种DNA片断。
②采用EcoRⅠ和SmaⅠ酶切，得到_____种DNA片断。
2
1
限制性
内切酶
Alu
Ⅰ
EcoR
Ⅰ
Pst
Ⅰ
Sma
Ⅰ
切割
位点
AG↓CT
TC↑GA
G↓AATTC
CTTAA↑G
CTGCA↓G
G↑ACGTC
CCC↓GGG
GGG↑CCC
谢谢
正本作业37
保护我们共同的家园
DABAD
CBCDDDA
正本作业38
DNA重组技术的基本工具
CBDCCCC(CD)
正本作业39
基因工程的基本操作程序
DCADB
BDCA
答案：（1）耐高温
2）引物对B
（3）否
（4）农杆菌
（5）①2
②1
请根据以上图表回答下列问题。
（1）在采用常规PCR方法扩增目的基因的过程中，使用的DNA聚合酶不同于一般生物体内的DNA聚合酶，其最主要的特点是
。
（2）PCR过程中退火（复性）温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定。表1为根据模板设计的两对引物序列，图2为引物对与模板结合示意图。请判断哪一对引物可采用较高的退火温度？__________。
（3）图1步骤③所用的DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列是否有专一性要求？
。
（4）为将外源基因转入马铃薯，图1步骤⑥转基因所用的细菌B通常为
。
（5）对符合设计要求的重组质粒T进行酶切，。假设所用的酶均可将识别位点完全切开，请根据图1中标示的酶切位点和表2所列的识别序列，对以下酶切结果作出判断。
①采用EcoRⅠ和PstⅠ酶切，得到_________种DNA片断。
②采用EcoRⅠ和SmaⅠ酶切，得到_________种DNA片断。