第三節(jié) 基因工程的應(yīng)用

生物（選修3)現(xiàn)代生物科技專題專題一：基因工程第三節(jié)基因工程的應(yīng)用一、植物基因工程碩果累累主要有轉(zhuǎn)基因作物應(yīng)用：大豆、玉米、棉花、油菜已進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用階段。

轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)主要用于：提高農(nóng)作物的抗逆能力，以及改良農(nóng)作物的品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物等方面。一、植物基因工程碩果累累1.抗蟲轉(zhuǎn)基因植物

目前用于殺蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲植物基因有哪些?Bt毒蛋白基因、蛋白酶抵制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等。2.抗病轉(zhuǎn)基因植物

抗病轉(zhuǎn)基因植物所采用的基因使用最多的是什么?

抗病毒轉(zhuǎn)基因植物所采用的基因，使用最多的是病毒外殼蛋白(CP)基因和病毒的復(fù)制酶基因；抗真菌轉(zhuǎn)基因植物中可使用的基因有幾丁質(zhì)酶基因和杭毒素合成基因。

造成低產(chǎn)、減產(chǎn)的常見(jiàn)環(huán)境因素有哪些?使煙草抗鹽堿和抗干旱、番茄的耐寒能力提高措施是什么?

鹽堿、干旱，低溫、澇害等不利的環(huán)境條件是建成低產(chǎn)、減產(chǎn)的常見(jiàn)因素；將調(diào)節(jié)滲透壓基因、魚的抗凍蛋白質(zhì)基因?qū)胂鄳?yīng)作物中。一、植物基因工程碩果累累3.其他抗逆轉(zhuǎn)基因植物一、植物基因工程碩果累累4.利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)

豆類中哪種必需氨基酸較少?大米、玉米、小麥中哪種必需氨基酸較少?舉例說(shuō)明科學(xué)家如何提高氨基酸的含量?豆類含有蛋氨酸比較少，大米、玉米、小麥則含賴氨酸比較少?？茖W(xué)家將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因，導(dǎo)入植物中，或者改變這些氨基酸合成途徑中某種關(guān)鍵酶的活性，以提高氨基酸的含量。轉(zhuǎn)基因植物與目的基因的關(guān)系轉(zhuǎn)基因生物目的基因從何來(lái)抗蟲棉基因Bt毒蛋白基因蘇云金芽孢桿菌抗病毒轉(zhuǎn)基因小麥病毒外殼基因和病毒復(fù)制酶基因抗立枯絲核菌(真菌)的煙草幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因抗鹽堿和干旱作物調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因耐寒的番茄抗凍蛋白基因魚抗除草劑的大豆抗除草劑基因富含賴氨酸的轉(zhuǎn)基因玉米富含賴氨酸的蛋白質(zhì)編碼基因轉(zhuǎn)基因延遲番茄控制番茄果實(shí)成熟的基因轉(zhuǎn)基因牽牛花植物花青素代謝有關(guān)的基因降低乳糖的奶牛乳糖酶基因生產(chǎn)胰島素的工程菌人胰島素基因人二、動(dòng)物基因工程前景廣闊1、如何利用動(dòng)物基因工程技術(shù)提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速率?2、怎樣能在其他營(yíng)養(yǎng)成分不受影響的情況下,降低乳糖的含量?3、目前科學(xué)家已在山羊等動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器中表達(dá)了抗凝血酶、血清白蛋白、生長(zhǎng)激素和a-抗胰蛋白酶,科學(xué)家是怎樣獲得轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的?閱讀P20-21并思考以下問(wèn)題:1、提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度二、動(dòng)物基因工程前景廣闊原理：由于外源生長(zhǎng)激素基因的表選可以使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生長(zhǎng)得更快，因此，科學(xué)家們將這類基因?qū)雱?dòng)物體內(nèi)，以提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速率。2、改善畜產(chǎn)品質(zhì)量3、用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物(乳腺（房）生物反應(yīng)器)什么是乳腺（房）生物反應(yīng)器：轉(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)入泌乳期后．可以通過(guò)分泌的乳汁來(lái)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。二、動(dòng)物基因工程前景廣闊3、用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物(乳腺（房）生物反應(yīng)器)乳腺（房）生物反應(yīng)器原理：科學(xué)家將藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等調(diào)控組件重組在一起，通過(guò)顯微注射等方法。導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的受精卵中，然后，將受精卵送入母體內(nèi)，使其生長(zhǎng)發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)入泌乳期后，提取乳汁中的藥物（基因的選擇性表達(dá)）操作過(guò)程大致歸納為：獲取目的基因（例如血清白蛋白基因）→構(gòu)建基因表達(dá)載體（在血清白蛋白基因前加特異表達(dá)的啟動(dòng)子）→顯微注射導(dǎo)入哺乳動(dòng)物受精卵中→形成胚胎→將胚胎送入母體動(dòng)物→發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物（只有在產(chǎn)下的雌性個(gè)體中，轉(zhuǎn)入的基因才能表達(dá)）。用動(dòng)物乳房作為反應(yīng)器生產(chǎn)的蛋白質(zhì)比工廠生產(chǎn)優(yōu)越性體現(xiàn)：產(chǎn)量高、質(zhì)量好、成本低、易提取產(chǎn)物：抗凝血酶、血清白蛋白、生長(zhǎng)激素、α-抗胰蛋白酶二、動(dòng)物基因工程前景廣闊3、用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物(乳腺（房）生物反應(yīng)器)例1、繼哺乳動(dòng)物乳腺發(fā)生器研發(fā)成功后，膀胱生物發(fā)生器的研究也取得了一定進(jìn)展。最近，科學(xué)家培養(yǎng)出一種轉(zhuǎn)基因小鼠，其膀胱上皮細(xì)胞可以合成人的生長(zhǎng)激素并分泌到尿液中。請(qǐng)回答：（1）將人的生長(zhǎng)激素基因?qū)胄∈笫荏w細(xì)胞，常用方法是_______。（2）進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移是，通常要將外源基因轉(zhuǎn)___________中，原因是

。（3）通常采用

技術(shù)檢測(cè)外源基因是否插入了小鼠的基因組。（4）在研制膀胱生物反應(yīng)器時(shí)，應(yīng)使外源基因在小鼠的

細(xì)胞中特異表達(dá)。（5）為使外源基因在后代長(zhǎng)期保持，可將轉(zhuǎn)基因小鼠細(xì)胞的__________轉(zhuǎn)入

__

細(xì)胞中構(gòu)成重組細(xì)胞，使其發(fā)育成與供體具有相同性狀的個(gè)體。該技術(shù)稱為

。顯微注射受精卵受精卵具有全能性，可使外源基因在相應(yīng)組織細(xì)胞表達(dá)DNA分子雜交膀胱上皮細(xì)胞核去核的卵核移植（或克?。?.用轉(zhuǎn)基因的動(dòng)物作器官移植的供體二、動(dòng)物基因工程前景廣闊人器官移植現(xiàn)狀態(tài)：人體移植器官短缺。人器官移植思路：把目光移向?qū)で罂商娲囊浦财鞴?，由于豬的內(nèi)臟構(gòu)造、大小、血管分布與人極為相似，而且豬體內(nèi)隱藏的，可導(dǎo)致人類疾病的病毒要遠(yuǎn)遠(yuǎn)步于靈長(zhǎng)類動(dòng)物，用豬的器官來(lái)解決人類器官的來(lái)源問(wèn)題。人器官移植存在問(wèn)題：最大難題是免疫排斥。解決方法：科學(xué)家正試圖利用基因工程方法對(duì)豬的器官進(jìn)行改造，采用的方法是將器官供體基因組導(dǎo)人某種調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定基因，再結(jié)臺(tái)克隆技術(shù)，培育出沒(méi)有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。例2、器官移植是治療人類某些疾病的有效治療方法，如對(duì)大面積燒傷病人采取的皮膚移植，腎衰竭病人的腎移植，冠心病人的心臟移植等。下面就器官移植的話題，回答相關(guān)問(wèn)題：英國(guó)科學(xué)家已經(jīng)研究用動(dòng)物的器官作為器官移植的器官來(lái)源，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)豬的內(nèi)臟器官與人的內(nèi)臟器官大小、形態(tài)均差不多，他們從20世紀(jì)80年代就開始研究。研究的重點(diǎn)是改造豬細(xì)胞膜。（1）豬細(xì)胞膜的基本結(jié)構(gòu)和人的細(xì)胞膜是相同的，但其上的

和人細(xì)胞膜有很多是不同的。（2）改造豬細(xì)胞膜主要是通過(guò)

技術(shù)進(jìn)行，具體操作步驟：第一步，獲得控制目的基因（人體細(xì)胞膜上蛋白質(zhì)合成的基因），所用_______________________________。第二步，將目的基因與_________結(jié)合；第三步，將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，對(duì)豬來(lái)說(shuō)，應(yīng)導(dǎo)入其_________細(xì)胞最有效。在這項(xiàng)技術(shù)中，必須使用的兩種工具酶是_________和____________。糖蛋白基因工程基因文庫(kù)、反轉(zhuǎn)錄法、化學(xué)合成法運(yùn)載體受精卵限制酶DNA連接酶二、動(dòng)物基因工程前景廣闊4.用轉(zhuǎn)基因的動(dòng)物作器官移植的供體三、基因工程藥品異軍突起在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品如胰島素、干擾素直接生物體的哪些結(jié)構(gòu)中提??？藥品直接從生物的組織、細(xì)胞或血液中提取。傳統(tǒng)