第二節(jié)基因工程的應(yīng)用

第二節(jié)基因工程的應(yīng)用第一頁，共四十頁，2022年，8月28日一、基因工程的應(yīng)用轉(zhuǎn)基因生物（1）定義：利用基因工程技術(shù)導(dǎo)入外源基因培育出的、能夠?qū)⑿滦誀罘€(wěn)定地遺傳給后代的基因工程生物。（2）優(yōu)點：（3）原理：打破常規(guī)育種難以突破的物種之間的界限?；蛑亟M第二頁，共四十頁，2022年，8月28日一、基因工程的應(yīng)用植物基因工程（1）提高植物的光合作用效率:改造植物CO2固定酶（2）延長果實的儲藏期：抑制乙烯形成酶基因表達的新品種（3）提高植物次生代謝產(chǎn)物的產(chǎn)率：轉(zhuǎn)基因擬南芥，可大量產(chǎn)生用于生產(chǎn)可降解塑料的物質(zhì)（4）提高植物的抗性：抗蟲、抗病、抗逆第三頁，共四十頁，2022年，8月28日第四頁，共四十頁，2022年，8月28日小結(jié)：基因工程育種優(yōu)點：克服遠緣雜交不親和障礙；定向改變生物的遺傳性狀；目的性強，育種周期短缺點：技術(shù)復(fù)雜，工作量大，操作繁瑣原理：基因重組第五頁，共四十頁，2022年，8月28日一、基因工程的應(yīng)用動物基因工程（1）提高抗病能力：抗豬瘟病毒的轉(zhuǎn)基因豬、抗口蹄疫病毒的轉(zhuǎn)基因兔（2）提高產(chǎn)品產(chǎn)量：轉(zhuǎn)基因鮭魚（3）改善產(chǎn)品品質(zhì)：轉(zhuǎn)基因牛產(chǎn)無乳糖牛奶（4）生產(chǎn)藥用蛋白：乳腺生物反應(yīng)器第六頁，共四十頁，2022年，8月28日第七頁，共四十頁，2022年，8月28日

用轉(zhuǎn)基因的動物作器官移植的供體最大難題:免疫排斥。方法：將器官供體基因組導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達，或設(shè)法除去抗原決定基因，再結(jié)合克隆技術(shù)，培養(yǎng)出沒有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。第八頁，共四十頁，2022年，8月28日人類可以從轉(zhuǎn)基因豬身上獲得人的心臟、腎臟等轉(zhuǎn)基因豬第九頁，共四十頁，2022年，8月28日一、基因工程的應(yīng)用基因工程與人類健康（1）生產(chǎn)基因工程藥品：如胰島素、乙肝疫苗、干擾素等。（2）基因診斷：采用基因檢測的方法來判斷患者是否出現(xiàn)了基因異?；驍y帶病原體等。（3）基因治療：利用正?；蛑脫Q或彌補缺陷基因的治療方法。第十頁，共四十頁，2022年，8月28日用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物：

最令人興奮的是利用基因工程技術(shù)，還可以使哺乳動物本身變成“批量生產(chǎn)藥物的工廠”?？茖W(xué)家將藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動子等調(diào)控組件重組在一起，通過顯微注射等方法，導(dǎo)入哺乳動物的受精卵中，然后將受精卵送入母體內(nèi)，使其生長發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物。轉(zhuǎn)基因動物進入泌乳期后，可以通過分泌的乳汁來生產(chǎn)所需要的藥品，因而稱為乳腺生物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器。第十一頁，共四十頁，2022年，8月28日

目前，科學(xué)家已在牛和山羊等動物乳腺生物反應(yīng)器中表達出了抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素和α-抗胰蛋白酶等重要醫(yī)藥產(chǎn)品。第十二頁，共四十頁，2022年，8月28日[思考]:1、用動物乳房作為反應(yīng)器生產(chǎn)的蛋白質(zhì)比工廠生產(chǎn)有何優(yōu)越性？產(chǎn)量高、質(zhì)量好、成本低、易提取2、簡述乳房生物反應(yīng)器的操作過程？

將藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動子等調(diào)控組件重組在一起，通過顯微注射等方法，導(dǎo)入哺乳動物的受精卵中，然后將受精卵送入母體內(nèi)，使其生長發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物。轉(zhuǎn)基因動物進入泌乳期后，可以通過分泌的乳汁來生產(chǎn)所需要的藥品。第十三頁，共四十頁，2022年，8月28日3、為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達場所呢？

乳腺是一個外分泌器官，乳汁不進入體內(nèi)循環(huán)，不會影響轉(zhuǎn)基因動物本身的生理代謝反應(yīng)。從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，易提純，表達的蛋白質(zhì)已經(jīng)過充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性。從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產(chǎn)物的同時，轉(zhuǎn)基因動物又可無限繁殖。第十四頁，共四十頁，2022年，8月28日

基因診斷技術(shù)在診斷遺傳性疾病方面發(fā)展迅速。目前已經(jīng)可以對幾十種遺傳病進行產(chǎn)前診斷，進入臨床應(yīng)用階段。1）β—珠蛋白的DNA探針

→鐮刀狀細胞貧血癥

2）苯丙氨酸羧化酶基因探針

→苯丙酮尿癥

3）白血病患者細胞中分離出的癌基因制備的DNA

探針

→白血病舉例：原理：DNA分子雜交原理第十五頁，共四十頁，2022年，8月28日基因治療（臨床實驗）概念：基本步驟：應(yīng)用實例：利用＿＿＿基因

或＿＿＿缺陷基因的治療方法。正常置換彌補＿＿＿基因的

、目的基因的＿＿＿、安全措施的實施。目的轉(zhuǎn)移表達特別提醒：基因治療是把健康的外源基因?qū)牖颊叩哪承┕δ艿募毎校沂求w細胞，并非所有細胞中。P27積極思維第十六頁，共四十頁，2022年，8月28日一、基因工程的應(yīng)用基因工程與食品（1）開發(fā)新的食物來源：轉(zhuǎn)基因食品（2）優(yōu)點：成本低、產(chǎn)量高基因工程與環(huán)境保護（1）環(huán)境監(jiān)測：用DNA探針可以檢測飲用水中病毒的含量（2）被污染的環(huán)境：用“超級細菌”分解石油第十七頁，共四十頁，2022年，8月28日

基因工程做成的“超級細菌”能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì)。

通常一種假單孢桿菌只能分解石油中的一種烴類．用基因工程培育成功的“超級細菌”卻能分解石油中的多種烴類化合物。

科學(xué)家還培育出能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)的細菌。環(huán)境污染治理第十八頁，共四十頁，2022年，8月28日1、下列有關(guān)轉(zhuǎn)基因植物的說法錯誤的是

A、用基因工程培育的抗蟲植物也能抗病毒

B、可以克服遠緣雜交的障礙

C、比傳統(tǒng)育種所需要的時間短

D、可用來培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、耐貯存的作物練一練A第十九頁，共四十頁，2022年，8月28日練一練2、2009年4月29日《人類基因治療》報道，在美國佛羅里達大學(xué)基因治療中心接受基因治療的三名遺傳性失明患者都重新獲得了一定的視力，并且沒有嚴重的副作用?；蛑委熓侵?/p>

A、把健康外源基因?qū)胗腥毕莸募毎?，達到治療疾病的目的。

B、對有缺陷的細胞進行修復(fù)，從而使其恢復(fù)正常，達到治療疾病的目的。

C、運用人工誘變方法，使有基因缺陷的細胞發(fā)生基因突變，從而恢復(fù)正常。

D、運用基因工程技術(shù)，把有缺陷的基因切除，達到治療疾病的目的。A第二十頁，共四十頁，2022年，8月28日練一練3、利用細菌大量生產(chǎn)人胰島素，下列有關(guān)敘述不正確的是

A、需有適當載體將人胰島素基因?qū)爰毦?/p>

B、需有適當?shù)拿笇d體與人胰島素基因進行切割與黏合

C、重組后的DNA分子，須在細菌體內(nèi)轉(zhuǎn)錄、翻譯成人胰島素

D、利用細菌生產(chǎn)人胰島素的過程需要核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體的參與D第二十一頁，共四十頁，2022年，8月28日練一練4、下列不屬于利用基因工程技術(shù)制取的藥物是

A、在酵母菌體內(nèi)獲得干擾素

B、從大腸桿菌體內(nèi)制取白細胞介素

C、在青霉菌體內(nèi)獲取青霉素

D、在大腸桿菌細胞內(nèi)獲得胰島素C第二十二頁，共四十頁，2022年，8月28日4.如圖是從酵母菌中獲取某植物需要的某種酶的基因的流程，結(jié)合所學(xué)知識及相關(guān)信息回答下列問題：(1)圖中cDNA文庫________基因組文庫(大于、等于、小于)。(2)①過程提取的DNA需要____________的切割，B過程是____________過程。(3)為在短時間內(nèi)大量獲得目的基因，可用的技術(shù)是____________，其原理是_________________________。(4)目的基因獲取之后，需要進行____________________，其組成必須有_______

__及標記基因等，此步驟是基因工程的核心。小于限制酶逆轉(zhuǎn)錄PCR技術(shù)DNA的復(fù)制基因表達載體的構(gòu)建啟動子、終止子、目的基因第二十三頁，共四十頁，2022年，8月28日(5)將該目的基因?qū)肽畴p子葉植物細胞，常采用的方法是______________________，其能否在此植物體內(nèi)穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵是_________________________，可以用____________________________技術(shù)進行檢測。4.如圖是從酵母菌中獲取某植物需要的某種酶的基因的流程，結(jié)合所學(xué)知識及相關(guān)信息回答下列問題：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法目的基因是否整合到植物細胞的染色體上DNA分子雜交第二十四頁，共四十頁，2022年，8月28日二、轉(zhuǎn)基因生物的安全性問題a.對基因的結(jié)構(gòu),基因間的相互作用及基因的調(diào)空機制都了解的相當有限;

b.轉(zhuǎn)移的基因雖然是功能已知的基因,但不少是異種生物的基因;

c.外源基因插入宿主基因組的部分往往是隨機的.

在轉(zhuǎn)基因生物中,有時候會出現(xiàn)一些人們意想不到的后果的原因食物安全、生物安全、環(huán)境安全第二十五頁，共四十頁，2022年，8月28日1、轉(zhuǎn)基因生物與食物安全

a.轉(zhuǎn)基因食物引起食物安全性問題的理由b.不必擔心轉(zhuǎn)基因食物安全性的理由反對“實質(zhì)性等同”安全性檢測問題滯后效應(yīng)擔心出現(xiàn)新的過敏原擔心營養(yǎng)成分的改變把動物蛋白基因轉(zhuǎn)入農(nóng)作物，是否侵犯了宗教信仰或素食者的權(quán)益沒能足夠的證據(jù)證明轉(zhuǎn)基因食物有問題;多環(huán)節(jié)、嚴謹?shù)陌踩栽u價,可以保證轉(zhuǎn)基因食物的安全科學(xué)家的負責態(tài)度可以防止新過敏原的產(chǎn)生至今尚未發(fā)現(xiàn)食用轉(zhuǎn)基因食品而影響人體健康的事例第二十六頁，共四十頁，2022年，8月28日2、轉(zhuǎn)基因生物與生物安全

a.引起生物安全的理由b.不引起生物安全的理由轉(zhuǎn)基因植物可能會擴散到種植區(qū)以外，成為雜草轉(zhuǎn)基因生物可能成為“入侵的外來物種”威脅生態(tài)其他生物的生存外源基因可能與感染轉(zhuǎn)基因生物的某些細菌獲病毒雜交，重組出對人類或其他生物有害的病原體。有可能使雜草成為除不掉的“超級雜草”擴散到種植區(qū)以外的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物很快死亡。轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物要表現(xiàn)出新性狀，必須有一定的水、肥等條件，以及配套的種植技術(shù)。由于存在生殖隔離，轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物很難與其他植物雜交?；ǚ蹅鞑サ木嚯x有限，時間有限。第二十七頁，共四十頁，2022年，8月28日3、轉(zhuǎn)基因生物與環(huán)境安全a.引起環(huán)境安全的理由:

b.不引起環(huán)境安全的理由:打破自然物種的原有界限,改變了生態(tài)系統(tǒng)中能量流動和物質(zhì)循環(huán)。重組微生物在降解某些化合物過程中所產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，可能對人類的生活環(huán)境造成二次污染。重組DNA與微生物雜交,可能產(chǎn)生有害的病原微生物。轉(zhuǎn)基因植物花粉中的有毒物質(zhì)可通過蜜蜂進入蜜蜂,再經(jīng)過食物鏈傳遞，有可能進入其他動物和人體內(nèi)。

轉(zhuǎn)基因不會改變生物原有的分類地位,不會破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)基因抗蟲作物的種植,減少了農(nóng)藥的使用量?？钩輨┺r(nóng)作物的種植,減輕了農(nóng)田管理的負擔,保護了農(nóng)田的土壤環(huán)境。新聞報道不實，增加了公眾對轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的恐懼感。第二十八頁，共四十頁，2022年，8月28日三、理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)1、首先認識到轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用前景是非常廣闊的，以基因工程為代表的一大批生物技術(shù)成果，進入人類的生產(chǎn)和生活，特別是在醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上發(fā)揮了極大的作用。2、要正視轉(zhuǎn)基因技術(shù)帶來的安全性問題，切實認識到個別有害轉(zhuǎn)基因生物的危害性，要趨利避害，而不能因噎廢食。3、完善相應(yīng)的法令法規(guī)，利用法制手段確保轉(zhuǎn)基因生物的安全性。如我國1993年制定的《基因工程安全管理辦法》和2002年頒布的《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物標識管理辦法》。4、增強科學(xué)家的法制意思，提高科學(xué)家的研究道德水平。第二十九頁，共四十頁，2022年，8月28日四.生物武器的危害性引言:有一部描寫日本“731部隊”的國產(chǎn)影片，它所反映的是一個真實的故事。1940年這個部隊駐扎在離哈爾濱市20公里的平房地區(qū)，他們拿活人作實驗，殘害了無數(shù)的愛國志士和抗日的同胞。這支部隊又叫“細菌部隊”。他們使用的“陶瓷炸彈”，也就是我們所說的“生物武器”。什么是生物武器呢？

第三十頁，共四十頁，2022年，8月28日■“731”害死25萬中國人

■活體解剖取走器官

第三十一頁，共四十頁，2022年，8月28日侵華日軍731部隊和100部隊，在1932年到1945年間，用中國士兵及平民進行炭疽、腦膜炎、傷寒、霍亂和鼠疫等生物武器的活體試驗，至少殺死了1萬人。在戰(zhàn)爭中，日軍在中國進行過至少12次大規(guī)模細菌戰(zhàn)，包括直接噴灑霍亂菌污染水源，飛機播撒攜帶人工培養(yǎng)的含有鼠疫桿菌的跳蚤等。

第三十二頁，共四十頁，2022年，8月28日炭疽桿菌主要的生物武器之一炭疽是由炭疽桿菌引起的一種急性傳染病，可以感染人及一些食草動物，死亡率可達50%以上。炭疽桿菌在不利的生長環(huán)境下可形成芽孢，具備極強的抵抗力和生存力。英國政府在90年代整理二戰(zhàn)德國間諜器材時，發(fā)現(xiàn)了47年前德國間諜攜帶的裝有炭疽芽孢的玻璃管，其中的炭疽芽孢依然存活。這種幾乎不死的特性使炭疽成為生物武器制劑的首選。第三十三頁，共四十頁，2022年，8月28日鼠疫是由鼠疫桿菌引起的烈性傳染病。歷史上曾發(fā)生三次特大規(guī)模的流行，第一次發(fā)生在公元6世紀，從地中海地區(qū)傳入歐洲，死亡近1億人；第二次發(fā)生在14世紀，波及歐、亞、非，成為歐洲歷史上的“黑死病”惡夢；第三次是18世紀，傳播32個國家。肺鼠疫是鼠疫中最嚴重的一型，病死率極高。電影《卡桑德拉大橋》中描寫的就是肺鼠疫在火車上傳播的情節(jié)。敗血型鼠疫又稱暴發(fā)型鼠疫，患者多在發(fā)病后24小時內(nèi)死亡，很少超過3天，病死率高達100%。鼠疫患者皮膚大面織出血、瘀斑、壞死，死后尸體呈紫黑色，故稱“黑死病”。在20世紀的幾場戰(zhàn)爭中，鼠疫是經(jīng)常露面的生物武器。第三十四頁，共四十頁，2022年，8月28日

埃博拉病毒出血熱病毒中最著名的是埃博拉病毒，這是病死率很高的一種傳染病，目前僅知，人類主要是通過與病人或帶病毒血液及排泄物接觸傳播，死亡率在70%以上。更可怕的是這種病至今沒有治療的特效藥。不過值得慶幸的是，由于埃博拉病毒人工培養(yǎng)難度較大，危險性也非其他生物武器可以比擬，目前幾次流行都非人為造成，但是已經(jīng)有一些媒體披露，一些國家在進行埃博拉生物戰(zhàn)劑的研制。

第三十五頁，共四十頁，2022年，8月28日

肉毒桿菌毒素是最致命的毒物之一，也是當代生物武器制造者最青睞的高效殺人武器之一。自然條件下的肉毒桿菌一般存在于動物腸道中，排出后形成芽孢可以在土壤中長期存活。可以通過食物、傷口感染等途徑傳播給人類。發(fā)病后病人全身軟弱、頭痛、眩暈，而后出現(xiàn)眼臉下垂、瞳孔放大，重癥者會出現(xiàn)吞咽、咀嚼甚至呼吸困難，聲音嘶啞或失音，會因呼吸衰竭、心力衰竭或繼發(fā)肺炎等死亡，一般死亡率超過50%。

肉毒桿菌毒素第三十六頁，共四十頁，2022年，8月28日生物戰(zhàn)劑的使用方法

(1)施放生物戰(zhàn)劑氣溶膠

生物戰(zhàn)劑分散成微小的粒子懸浮在空氣中，這種微粒和空氣的混合體叫氣溶膠。它能隨風(fēng)漂移，污染空氣、地面、食物，并能滲入無密閉設(shè)施的人防工程，人員吸入即可致病。直接施放生物戰(zhàn)劑氣溶膠是最基本的使用方式。它可從空中直接布灑，也可把噴灑器投至地面噴放，還可人工投放。

(2)投放帶菌昆蟲,動物和其他媒介物

昆蟲、動物和雜物被生物戰(zhàn)劑感染或污染后，用炸彈等多種方式投放到被襲擊地域，它們便可將病原體傳給人們，使其致病。