【公开课课件】选修三1.3基因工程的应用

（1）猪细胞膜的基本结构和人的细胞膜是相同的，但其上的
糖蛋白 和人细胞膜有很多是不同的。 （2）改造猪细胞膜主要是通过 基因工程技术进行，具体操作
步骤： 第一步，获得控制目的基因（人体细胞膜上蛋第二步，将目的基因与 运载体 结合； 化学法直接人工合成
（2）苏云金芽孢杆菌中一个DNA分子上有许
多基因，获得抗虫基因常用的方法是”鸟枪法”。 具体做法是：用_限_制__酶__将苏云金芽孢杆菌的 _D_N_A__切成许多片段，然后将这些片段分别 _与_运__载__体__结__合_，再通过_运__载__体___导入不同的受 体细胞中，让它们在各个不同的受体细胞中大量 _复__制__，从中找出含有目的基因的细胞，再用一 定的方法把_带__有__目_的__基__因__的__D_N_A__片_段__分离出来。
__显__微__注__射___。 （2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入_受__精__卵__中，
原因是 受精卵具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞表达。
（3）通常采用 DNA分子杂交 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
膀胱上皮 细胞中特异表达。
▪ 体外基因治疗
➢ 复合型免疫缺陷症
▪ 体内基因治疗
➢ 遗传性囊性纤维化病
例5、重症联合免疫系统缺陷症（ SCID ）患者缺乏正常的人体 免疫功能，只要稍被细菌或病毒感染，就会得病死亡。经过研究 证实， SCID病人细胞的一个常染色体上编码腺苷酸脱氨酶 （ada）的基因发生了突变。
（1）请你利用所学知识，设想一个治疗SCID病的方案。
（5）为使外源基因在后代长期保持，可将转基因小鼠细胞的
细胞核 转入 去核的卵 细胞中构成重组细胞，使其发育 成与供体具有相同性状的个体。该技术称为核移植（或克隆）。
四.用转基因动物作器官移植的供体
器官移植问题— 1、供体器官少2、排斥反应强
用猪的器官做供体
1、抑制抗原决定基因 表达的调控因子
抑制抗原决 定基因表达
基
传统提取 提取部位 —细胞、组织、血液等
因
胰岛素、 提取量 — 少
工
干扰素
缺点 — 材料少、提取难、成本高
程
制
提取部位 — “工程菌”
药 改进 —“工程菌”提取量 — 多 （大肠杆菌、酵母菌）
优点 — 高效、高质量、低成本
菌优点： 繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少
重组质粒
基因工程药物异军突起
2.抗病转基因植物所采用的基因,使用最多的是什么?
3.造成低产、减产的常见环境因素有哪些?使烟草.番茄 的耐寒能力提高措施是什么?
4. 豆类中哪种必需氨基酸较少?大米、玉米、小麦中哪 种必需氨基酸较少?举例说明科学家如何提高氨基酸 的含量?
转基因生物与目的基因的关系
转基因生物 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
程顺利进行，一般需将大肠杆菌用
___氯___化__钙______处理，以增大其细胞 壁的_____通__透__性_____。 （6）图中⑤表示_目___的__基__因______随
大肠杆菌的繁殖而进行增殖，此基因在 大肠杆菌内表达的标志是
__大__肠__杆___菌__能__产__生__人__的__胰__岛__素___。
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、 改良农作物品质、 利用植物生产药物
请同学们阅读P17-19思考以下几题:
1.目前用于杀虫的转基因抗虫植物基因有哪些?
目的基因
从何来
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
一.抗虫转基因植物
优点 — 避免化学杀虫剂的污染
Bt毒蛋白基因 害虫将Bt毒蛋白 水解成 有毒多肽
第一步：发现人体正常ada基因克隆后用来替换反转录病毒的原 有基因，构建重组载体；
第二步：从SCID病人体内分离出免疫系统有缺陷的T淋巴细胞
第三步：将这些T淋巴细胞与携带了正常ada基因的反转录酶病毒混合在一起，让
病毒感染T淋巴细胞，使正常的ada基因扩增并插入到T细胞的基因中；
；
第四步：在实验室中通过细胞培养并确认转入的基因成功表达后，用注射器将成
植 性 抗病 抗病毒 —病毒外壳蛋白/复制酶基因
物
抗真菌 —几丁质酶/抗毒素合成基因基因
基
抗逆
因
工 程
粮食
问题 大豆、玉米、大麦、小麦
解决
①导入含必须AA多Pro的编码基因 ②改变AA合成过程中关键酶活性
改善 品质
果蔬
问题 难保鲜
解决 控制番茄成熟的基因 （延迟番茄成熟）
观赏花卉 问题 颜色单调，变色困难
（3）进行基因工程操作一般要经过的四个步 骤是：_目__的__基__因_的__获__取__；基__因__表_达__载__体__的__构_建__； _将_目__的__基__因__导__入_受__体__细__胞_；目__的__基_因__的__检__测__与__鉴_定。
1.3 基因工程的应用
§1.3基因工程的应用
一.用于提高动物生长速度
生长速度 生长激素
解决方法 成功案例
导入生长激素基因 绵羊：生长速度提高30%，体积增加50% 鲤鱼：9个月后，体重增1.5kg
二.用于改善畜产品的品质
问题 喝牛奶过敏、呕吐、腹泻
原因 对策
乳糖不消化
肠乳 糖酶
构建 表达
显微注射技术
导 入
正常牛
牛奶中乳糖含量
基因
载体 转基因牛
▪基因治疗的概念： 将正常基因导入病人体内，使 该基因的表达产物发挥功效， 从而达到治疗疾病的目的
免疫系统发挥正常作用的必须 物质
腺苷酸脱氨酶
腺苷酸脱氨酶基因
1990年，美国医学家安德森对一例患腺苷脱氨酶(ADA)缺乏 症的4岁女孩谢德尔进行基因治疗。该女孩由于先天缺乏ADA基 因，自身不能生产ADA，先天免疫功能不全，只能生活在无菌的 隔离帐里。他们将含有这个女孩自己的白血球的溶液输入她左 臂的一条静脉血管中，这种白血球都已经过改造，有缺陷的基 因已经被健康的基因所替代。在以后的10个月内她又接受了7次 这样的治疗，同时也接受特定抗体的治疗。经治疗后，免疫功 能日趋健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活。
基 因
蛋白酶抑制剂基因 淀粉酶抑制剂基因
消化不良
植物凝集素基因 不吸收
抗虫害的玉米
二.抗病转基因植物
基因
抗病毒 —病毒外壳蛋白基因 —病毒的复制酶基因
抗真菌 —几丁质酶基因 —抗毒素合成基因
抗细菌 —裂解肽基因 —溶菌酶基因
抗烟草花叶病毒的转基因烟草
转黄瓜抗青枯(细菌)病基因的马铃薯
三.抗逆转基因植物
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（ B ） 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
基因治疗
▪ 基因治疗是根本性的治疗
➢ 导入能增强人体免疫能力的基因
的能够合成胰岛素的基因与大肠杆
菌的DNA分子重组，并且在大肠杆 菌中表达成功。如右图，请据图回
答问题。
(1)此图表示的是采取人___工_合成目的 基因的方法获取_胰___岛_素__（__目__的__）_
的过程。
(2)图中①DNA是以_胰__岛__素__m__R__N_A 为模板，_逆__转__录__形成单链DNA，
减少， 其他营养成分不
受影响
三.用转基因动物生产药物
设想：让牛奶中产出生长素、抗凝血 蛋白、血清白蛋白、α-抗胰蛋白酶等
乳腺生物反应器
产量高、质量好、成本低、易提取
（把哺乳动物变成成“批量生产药物的工厂）
+ 对 药用蛋
策 白基因
乳腺蛋白基
因启动子
（只在乳腺中且
在泌乳期表达）
构建基因表达载体
乳汁中含有人生长激 素的转基因牛(阿根廷)
科学家通过基因工程的方法培育抗虫棉时，
需从苏云金芽孢杆菌中提取出抗虫基因，“放
入”棉花的细胞中与棉花结合起来并发挥作用， 请完成下列有关问题：
（1）从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用 的工具是_限__制_酶___，此工具主要存在于微__生__物__ 中，其特点是_一__种__限_制__酶__只__能__识_别__一__种__特__定_的__ 核__苷__酸_序__列__，__并__在_特__定__的__切__点__切_割_____。
美国医学家安德森
谢德尔，1999
体外基因治疗：从病人体内获取某种细胞进行培 养，然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转 移的细胞扩大培养，最后重新输入患者体内。
体内基因 治疗：用 基因工程 的方法， 直接向人 体组织细 胞中转移 基因的治 疗方法。
例4、基因治疗是指（ A ） 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