1.3基因工程的应用-人教版选修3

专题1基因工程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一、植物基因工程的应用植物基因工程硕果累累①从1996年—2001年，全世界转基因作物的种植面积增长30倍。②大豆、玉米、棉花、油菜已进入大规模商业化应用阶段。一、植物基因工程的应用1、培育抗虫转基因植物做法：将杀虫基因导入作物，使其具有抗虫性。杀虫基因：Bt毒蛋白基因(来自苏云金芽孢杆菌)、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因等。实例：转基因抗虫棉(转入Bt毒蛋白基因)转基因抗虫水稻一、植物基因工程的应用2.培育抗病转基因植物抗病基因：病毒外壳蛋白基因和病毒复制酶基因(用于抗病毒转基因植物)、几丁质酶基因和抗毒素合成基因(用于抗真菌转基因植物)。实例：抗病毒转基因小麦抗病毒转基因甜椒做法：将抗病基因导入作物，使其具有抗病性。一、植物基因工程的应用3.培育其他抗逆转基因植物(2)将鱼的抗冻蛋白基因导入番茄中，培育出耐寒的转基因番茄。(1)将调节细胞渗透压的基因导入烟草中，培育出抗盐碱和干旱的转基因烟草。实例：(3)将抗除草剂的基因导入玉米中，培育出抗除草剂的玉米。转基因抗除草剂玉米转鱼抗寒基因的番茄做法：将抗逆基因导入作物，使其具有抗逆性。一、植物基因工程的应用4.利用转基因改良植物的品质实例：(1)将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米中，培育出的转基因玉米赖氨酸（属必须氨基酸）含量大大提高。(2)将控制番茄成熟的基因导入番茄中，培育出的转基因番茄储存时间大大延长。(3)将与植物花青素代谢有关的基因导入花卉植物矮牵牛中,培育出的矮牵牛呈现出自然界没有的颜色变异，大大提高了观赏价值。富含赖氨酸的转基因玉米转基因矮牵牛(左为对照)做法：将优良性状基因导入作物，使其具有优良品质。二、动物基因工程的应用1.用于提高动物生长速度方法：将外源生长激素基因导入动物体内，以提高动物的生长速率。实例：将外源生长激素基因导入鲤鱼体内，鲤鱼生长速率大大提高。转生长激素基因鲤鱼(左)二、动物基因工程的应用2.用于改善畜产品的品质实例：将外源肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，转基因奶牛分泌的乳汁中，乳糖(有些人对乳糖不能完全消化或食用后会出现过敏、腹泻、恶心等)的含量大大减低。二、动物基因工程的应用3.用转基因动物生产药物做法：利用转基因哺乳动物的乳腺(房)生物反应器生产药物。以动物乳腺(房)作为生产药物的反应器称为乳腺(房)生物反应器。2.用动物乳腺(房)作为反应器生产蛋白质比工厂生产有何优越性？产量高、质量好、成本低、易提取。3.为什么乳腺(房)能成为基因药物最理想的表达场所？(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。1.什么是乳腺(房)生物反应器?二、动物基因工程的应用3.用转基因动物生产药物做法：利用转基因哺乳动物的乳腺(房)生物反应器生产药物。显微注射导入哺乳动物受精卵中乳腺生物反应器的操作过程：获取目的基因(例如血清蛋白基因)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)形成胚胎将胚胎送入母体动物发育成转基因动物(只有在产下的雌性动物个体中，转入的基因才能表达)实例：科学家已在牛羊等动物乳腺反应器表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α－抗胰蛋白酶。转有人α－抗胰蛋白酶基因的转基因羊二、动物基因工程的应用免疫排斥4.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：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。猪用转基因猪作器官移植的供体1.在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素直接从生物体的哪些结构中提取？直接从生物的组织、细胞或血液中提取。2.传统生产方法的缺点？3.可利用什么方法来解决上述问题？三、基因工程药物的生产受原料来源的限制，价格十分昂贵。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。干扰素生产车间用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的细菌基因工程药物的生产过程：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。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450L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——生长激素从病人体内获得某种细胞(如T淋巴细胞)，进行培养，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，最后重新输入患者体内。四、基因治疗(治疗遗传病最有效手段)基因治疗：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。(1)体外基因治疗举例：1990年9月，美国对一名重症复合型免疫缺陷症的4岁女童，实施了基因治疗。研究人员将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋巴细胞中，使淋巴细胞能产生腺苷酸脱氨酶，然后，再将这种淋巴细胞转入患者体内。患者生存在无菌环境中患者缺失腺苷酸脱氨酶基因，造成体内缺乏腺苷酸脱氨酶(是人体免疫系统发挥正常所必需)，患者的免疫功能低下。从病人体内获得某种细胞(如T淋巴细胞)，进行培养，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，最后重新输入患者体内。四、基因治疗(治疗遗传病最有效手段)基因治疗：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。(1)体外基因治疗(2)体内基因治疗直接向人体组织细胞中转移基因。举例：1994年美国科学家利用经过修饰的腺病毒作载体，成功地将治疗遗传性囊性纤维化病的正常基因转入患者组织中。1.填表：转基因生物目的基因目的基因来源抗虫棉抗真菌烟草抗盐碱和干旱作物耐寒的番茄抗除草剂大豆降低乳糖的奶牛生产胰岛素的工程菌Bt毒蛋白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抗除草剂基因肠乳糖酶基因人胰岛素基因人鱼苏云金芽孢杆菌转基因生物与目的基因的关系巩固练习2.下列属于利用基因工程技术培育的新品种的是（）BＡ.耐寒的小黑麦Ｂ.转基因抗虫棉Ｃ.太空椒Ｄ.试管牛3.利用基因工程技术将生长激素基因导入绵羊体内，转基因绵羊生长速率比一般的绵羊提高30%，在基因操作过程中生长激素基因的受体细胞最好采用()A.乳腺细胞B.体细胞C.受精卵D.精巢C5.下图示一项重要生物技术的关键步骤，字母X可能代表（）A.不能合成胰岛素的细菌细胞B.能合成抗体的人类细胞C.能合成胰岛素的细菌细胞D.不能合成抗生素的人类细胞C人胰岛素基因切开的质粒酶插入细菌细胞细胞分裂6.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（）BA.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7.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C8.基因治疗是指（）AA.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