1、1.3 基因工程的应用 1、植物基因工程的应用（1）抗虫转基因植物（2）抗病转基因植物（3）抗逆转基因植物（4）利用转基因改良植物的品质2、动物基因工程的应用（1）提高动物生长速度（2）改善畜产品的品质（3）转基因动物生产药物（4）转基因动物作器官移植的供体3、基因工程药用 4、基因治疗、基因芯片 1、植物基因工程与作物育种（1）抗虫转基因植物方法：从某些生物中分离出具有的基因，将其导入作物中，使其具有抗虫性。杀虫基因的种类：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杀虫活性成果：抗虫棉意义：减少农药的使用，降低生产成本，减少环境污染，降低了对人体健康的损害。1、植物基因工
2、程与作物育种（2）抗病转基因植物植物的病原微生物：方法：将抗病基因导入植物中，使其具有抗病特征抗病基因种类抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因抗真菌基因：几丁质酶基因和抗毒素合成基因 主要有病毒、真菌和细菌等成果：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1、植物基因工程与作物育种（3）抗逆转基因植物方法：将抗逆基因导入植物，获得抗逆作物抗逆基因：调节细胞渗透压的基因，提高作物抗盐碱、抗干旱的能力；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因使作物抗除草剂成果：抗盐抗旱烟草、耐寒番茄、抗除草剂玉米等1、植物基因工程与作物育种（4）利用转基因改良植物的品质 将富含赖氨酸的
3、蛋白质编码基因转入玉米,获得转基因玉米。将控制番茄果实成熟的基因导入番茄,获得转基因耐贮存番茄,是世界上进入市场的第一种转基因植物。转入金鱼草基因的紫番茄富含花青素，可明显减缓结肠癌细胞生长，同时具抵抗心血管疾病的功效。2、动物基因工程与畜牧养殖（1）提高动物生长速度 基因：外源生长激素基因 成果：转基因绵羊、转基因鲤鱼 转生长激素基因鲤鱼（9个月后比对照个体重1.5kg)超级绵羊（生长速率提高30%，体型增大50%）具有生长激素的转基因“超鼠”将人的生长激素基因和牛的生长激素基因分别注射到小白鼠受精卵中，得到的“超级小鼠”。2、动物基因工程与畜牧养殖（2）改善畜产品的品质 优良基因：肠乳糖酶
4、基因 成果：转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量少 （3）转基因动物生产药物 基因来源：药用蛋白基因+乳腺蛋白基因的启动子 成果：乳腺生物反应器（优点：产量高，质量好，成本低，易提取）分泌乳汁来生产所需要的药品 乳腺生物反应器 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，称为乳腺反应器或乳房生物反应器。膀胱生物反应器 操作过程：1.获取目的基因（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乳腺蛋白基因的启动子）3.显微注射导入哺乳动
5、物受精卵中 4.形成胚胎 5.将胚胎送入母体动物子宫内 6.发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体的乳腺细胞中转入的基因才表达，其他的细胞虽然也有该基因，但不表达）（4）转基因动物作器官移植的供体 器官供体：抵制或除去抗原决定基因 成果（预期）：结合克隆技术，培育没有免疫排斥反应的猪器官 2、动物基因工程与畜牧养殖 美国公司研制出可当宠物出售的转基因荧光鱼含水母基因的转基因猪猪蹄发荧光3、基因工程与药物研制 许多药品的生产是从生物组织、细胞或血液中提取的。受材料来源限制产量有限，价格十分昂贵。微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们
6、产生相应的药物，高效率地生产出各种高质量、低成本的药品，如胰岛素、干扰素等。用基因工程方法生产的药物还有白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子以及某些疫苗等。人造血液及其生产 我国生产的部分基因 工程疫苗和药物 白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、人造血液代用品疫苗：乙肝、狂犬病、百日咳、霍乱、伤寒、疟疾基因工程药品4、基因治疗 基因治疗是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，这是治疗遗传病的最有效的手段。分为体外基因治疗和体内基因治疗 P23 5、基因芯片 通过微加工技术，将数以万计的基因探针，有规律地排列固定于2平方厘米的硅片等支持物上，构成的一个二维DNA探针阵
7、列。主要用于基因检测。环境监测：检测环境中的病毒、细菌等污染。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。如检测饮用水中病毒的含量。1t水中有10个病毒也能被检测出来 快速灵敏 基因诊断：用放射性同位素或荧光分子标记的DNA作探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本的遗传信息。四、蛋白质工程 1、缘由：天然蛋白质不一定完全符合人类生产和生活的需要 3、目的：2、原理：（基因改造）蛋白质 三维结构 氨基酸序列 多肽链 基因 DNA 预期功能 DNA合成 分子设计 mRNA 生物功能 转录 翻译 折叠 定向改造天然蛋白质;甚至创造自然界不存在的蛋白质 过程：预测蛋白质功
8、能设计预期蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找出对应的脱氧核苷酸序列（基因）蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。基因工程中的关键词 目的基因 受体细胞 限制酶 黏性末端 磷酸二酯键 DNA连接酶 运载体 质粒 标记基因 基因组文库 cDNA文库 表达载体 重组质粒 启动子 终止子 转化 农杆菌转化法 T-DNA 显微注射法 感受态细胞 基因探针 表达 巩固练习 1、与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程的方法来培育动植物新品种的主要优点是：定向改造生物的遗传性状，育种周期短
9、，克服远缘杂交的障碍。利用大肠杆菌可以生产出人的胰岛素，联系前面有关细胞器功能的知识，结合基因工程操作程序的基本思路，思考一下，若要生产人的糖蛋白，可以用大肠杆菌吗？有些蛋白质肽链上有共价结合的糖链，这些糖链是在内质网和高尔基复合体上加工完成的，内质网和高尔基复合体存在于真核细胞中，大肠杆菌不存在这两种细胞器，因此，在大肠杆菌中生产这种糖蛋白是不可能的。-珠蛋白是动物血红蛋白的重要组成成分。当它的成分异常时，动物有可能患某种疾病，如镰刀形细胞贫血症。假如让你用基因工程的方法，使大肠杆菌生产出鼠的-珠蛋白，想一想，应如何进行设计？（1）从小鼠中克隆出-珠蛋白基因的编码序列（cDNA)。（2）将c
10、DNA前接上在大肠杆菌中可以适用的启动子，另外加上抗四环素的基因，构建成一个表达载体。（3）将表达载体导入无四环素抗性的大肠杆菌中，然后在含有四环素的培养基上培养大肠杆菌。如果表达载体未进入大肠杆菌中，大肠杆菌会因不含有抗四环素基因而死掉；如果培养基上长出大肠杆菌菌落，则表明-珠蛋白基因已进入其中。（4）培养导入了-珠蛋白基因的大肠杆菌，收集菌体，破碎后从中提取-珠蛋白。为扩大可耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。(1)获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中的_处，DNA连接酶作用于_处。(填“a”
11、或“b”)a a(2)将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和_法。(3)由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用_技术，该技术的核心是_和_。(4)为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的_ 做探针进行分子杂交检测，又要用_ 方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。基因枪法 植物组织培养 脱分化 再分化 耐盐基因(目的基因)一定浓度的盐水浇灌(移植到盐碱地中)在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kan)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。下图为获得抗虫棉的技术流程。请据图回答：(1)A过程需要的酶有_。(2)B过
12、程及其结果体现了质粒作为运载体必须具备的两个条件是_、_。(3)C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，还必须加入_ 限制酶和DNA连接酶 具有标记基因 能在宿主细胞中复制并稳定保存 卡那霉素(4)如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测，D过程应该用_作为探针 放射性同位素(或荧光分子)标记的抗虫基因 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，科学家培育出一种转基因小鼠，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)在基因工程中，将目的基因与运载体结合时必须用_酶。进行基因
13、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)为使外源基因在后代长期保持，可将转基因小鼠体细胞的_ 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_。显微注射法 同种限制酶和DNA连接酶 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 细胞核转入去核的卵 核移植(或克隆)(2011年高考海南卷)回答有关基因工程的问题：(1)构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生黏性末端，也可能产生_末端
14、。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生_(相同、不同)黏性末端的限制酶。平 相同(2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是_ _。在表达载体转化大肠杆菌时，常用_处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂交技术称为_。为了检测胰岛 素 基因 转 录的 mRNA是 否 翻译 成 _，常 用 技术。RNA聚合酶识别和结合的位点，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质 Ca2 分子杂交技术 人胰岛素 抗原抗体杂交(
15、3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的_ 中,然后用该农杆菌感染植物细胞,通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的 _上。TDNA 染色体的DNA 应用生物工程技术获得人们需要的生物新品种或新产品。请据图回答下列问题：(1)在培育转人生长激素基因牛过程中，过程常用的方法是 。显微注射法(2)转人生长激素基因牛可通过乳腺细胞分泌乳汁来生产人生长激素，在构建基因表达载体时，人生长激素基因的首端必须含有 。(3)prG能激发细胞不断分裂，通过基因工程导入该调 控 基 因 来 制 备 单 克 隆 抗 体，代 表 的 细 胞 具有 的特点。牛乳腺蛋白基因的启动子 既能无限增殖，又能产生特定抗体(4)在抗 虫 棉 培 育 过 程 中，过 程 常 采 用的 方 法是 ；过 程 采 用 的 技 术是 ；在 分 子 水 平 上 可 采用 方法来检测转基因抗虫棉的抗虫基因是否成功表达。农杆菌转化法 植物组织培养 抗原-抗体杂交(5)下面是获取目的基因的几种方法，其中需要模板的是_。从基因组文库中获取目的基因 利用PCR技术扩增目的基因 构建cDNA文库 通过DNA合成仪利用化学方法人工合成目的基因 A B C D B
