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基因工程及其延伸技術(shù)應(yīng)用廣泛
第2節(jié)浙科版選擇性必修31.能舉例說(shuō)明基因工程和蛋白質(zhì)工程改善了人類(lèi)生活品質(zhì)2.能概述蛋白質(zhì)工程的原理基因工程改善了人類(lèi)的生活品質(zhì)一、應(yīng)用基因工程技術(shù)診斷、治療、研究疾病1.運(yùn)用核酸分子雜交、PCR等技術(shù)進(jìn)行基因診斷1)核酸分子雜交、PCR技術(shù)常用來(lái)檢測(cè)患者自身攜帶的缺陷基因2)PCR技術(shù)常用于診斷患者是否感染某種疾病。2、向患者體內(nèi)導(dǎo)入正常基因進(jìn)行基因治療基因治療:指向有基因缺陷的細(xì)胞中引入正常功能的基因,以糾正或補(bǔ)償基因的缺陷,從而達(dá)到治療的目的
基因治療的疾?。褐饕槍?duì)一些嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康的遺傳病,如血友病、惡性腫瘤基因?qū)爰?xì)胞的載體:修飾過(guò)的病毒3、利用轉(zhuǎn)基因生物生產(chǎn)基因工程藥物包括細(xì)胞因子、抗體、疫苗和激素等,可用來(lái)預(yù)防和治療人類(lèi)腫瘤、心血管疾病、傳染病、糖尿病和類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等。我國(guó)生產(chǎn)的重組人干擾素、血小板生成素、促紅細(xì)胞生成素和粒細(xì)胞集落刺激因子等基因工程藥物均已投放市場(chǎng)?;蚬こ趟幬锿ㄟ^(guò)基因工程的方式創(chuàng)造了能合成人干擾素的大腸桿菌,每1Kg的培養(yǎng)液可提取20—40mg干擾素
干擾素治療病毒感染是“萬(wàn)能靈藥”!過(guò)去從人血提取,300L血才提取1mg!“珍貴”程度自不用多說(shuō)。人干擾素α-2b(安達(dá)芬)轉(zhuǎn)基因羊?qū)⑺幱玫鞍谆蚺c乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子等調(diào)控原件重組。獲得轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)入泌乳期后,可通過(guò)分泌乳汁來(lái)生產(chǎn)所需要的藥品。稱(chēng)為“乳腺生物反應(yīng)器”。目前,已在牛和山羊等乳腺生物反應(yīng)器中獲得了抗凝血酶、血清白蛋白、生長(zhǎng)激素和α-抗胰蛋白酶等重要醫(yī)藥產(chǎn)品。優(yōu)點(diǎn):乳汁可以連續(xù)合成;頻繁采集不會(huì)危害動(dòng)物;乳汁成分簡(jiǎn)單、明確,便于藥物的提純?nèi)橄偕锓磻?yīng)器4.轉(zhuǎn)基因動(dòng)物可為研究疾病機(jī)理提供模型。
借助轉(zhuǎn)基因技術(shù),人們可以獲得基因、改造基因,還可以“敲除”某些基因。推測(cè)該基因的功能。
因而轉(zhuǎn)基因動(dòng)物也成為研究致病機(jī)理和測(cè)試治療方法的理想模型2024/4/21二、應(yīng)用基因工程技術(shù)進(jìn)行法醫(yī)鑒定,能保護(hù)受害者權(quán)益
除了同卵雙胞胎外,我們每個(gè)人都擁有自已獨(dú)特的DNA。經(jīng)過(guò)限制酶剪切、電泳、與標(biāo)記的探針進(jìn)行核酸分子雜交,得到的圖譜也是特異的,就像人的指紋一樣,所以科學(xué)家稱(chēng)之為DNA指紋(DNAfingerprint)。三、應(yīng)用基因工程可培育具有優(yōu)良性狀的農(nóng)牧業(yè)品種
通過(guò)基因工程,很多農(nóng)作物在抗蟲(chóng)、抗病、抗逆、產(chǎn)品的品質(zhì)等方面不斷被改良。從某些生物中分離出具有抗蟲(chóng)功能的基因,導(dǎo)入作物,使其具有抗蟲(chóng)性,是目前防治作物蟲(chóng)害的發(fā)展趨勢(shì)。轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻(綠色植株)與對(duì)照(被害蟲(chóng)侵害的黃色植株)1、轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)植物1)優(yōu)點(diǎn):減少因化學(xué)農(nóng)藥的使用而造成的環(huán)境污染和對(duì)人類(lèi)健康的損害、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)量2)典例:轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉、玉米、大豆、水稻和馬鈴薯等。
科學(xué)家將來(lái)源于某些病毒、真菌等的抗病基因?qū)胫参镏?,培育出轉(zhuǎn)基因抗病植物。2.轉(zhuǎn)基因抗病植物轉(zhuǎn)基因抗病毒甜椒病毒外殼蛋白基因(CP基因)病毒的復(fù)制酶基因抗病毒基因:幾丁質(zhì)酶基因抗毒素合成基因抗真菌基因:典例:抗病毒轉(zhuǎn)基因甜椒、番木瓜和煙草等
大多數(shù)除草劑不僅能殺死田間雜草,還會(huì)損傷作物,導(dǎo)致作物減產(chǎn)。將降解或抵抗某種除草劑的基因?qū)胱魑铮膳嘤隹钩輨┑淖魑锲贩N。施用除草劑后的轉(zhuǎn)基因抗除草劑玉米田3.轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物例:目前已經(jīng)獲得轉(zhuǎn)基因抗除草劑玉米、大豆、油菜和甜菜等。轉(zhuǎn)基因矮牽牛利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良植物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、觀賞價(jià)值等。4.改良植物的品質(zhì)例如,將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胫参镏?,提高氨基酸的含量,科學(xué)家培育的某種轉(zhuǎn)基因玉米中賴(lài)氨酸的含量比對(duì)照高30%。我國(guó)科學(xué)家將與植物花青素代謝相關(guān)的基因?qū)氚珷颗V校顾尸F(xiàn)出自然界沒(méi)有的顏色變異,大大提高觀賞價(jià)值。含大量維生素的轉(zhuǎn)基因玉米高賴(lài)氨酸玉米轉(zhuǎn)基因大豆,改善糧食作物的營(yíng)養(yǎng)成分(必須氨基酸)含量高抗癌抗衰老的紫色西紅柿轉(zhuǎn)生長(zhǎng)激素基因鯉魚(yú)(下)與非轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)(上)例如,我國(guó)科學(xué)家培育的轉(zhuǎn)生長(zhǎng)激素基因鯉魚(yú),同等養(yǎng)殖條件下,生長(zhǎng)速率比非轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)提高了42%-115%。5、用于提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度原因:外源生長(zhǎng)激素基因的表達(dá)可以使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生長(zhǎng)更快轉(zhuǎn)入外源生長(zhǎng)激素基因的“超級(jí)小鼠”
我國(guó)約1/3的成年人乳糖不耐受。將腸乳糖酶基因?qū)肽膛;蚪M,獲得的轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中,乳糖含量大大降低,其他營(yíng)養(yǎng)成分不受影響。6、用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)四、基因工程技術(shù)可用于保護(hù)生態(tài)環(huán)境
將具有采礦或分解有毒污染物能力的微生物的基因進(jìn)行改造,獲得擁有珍貴性狀并易于培養(yǎng)的轉(zhuǎn)基因工程菌蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸
運(yùn)用基因工程技術(shù)將外源目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后,目的基因的表達(dá)結(jié)果有時(shí)并不理想,合成的蛋白質(zhì)不能很好地行使功能,無(wú)法滿(mǎn)足人們的需求。1、目標(biāo):根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求,對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造2、途徑:改造基因(基因修飾或基因合成)3、流程:從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)蛋白質(zhì)(三維結(jié)構(gòu))預(yù)期功能生物功能翻譯折疊行使轉(zhuǎn)錄設(shè)計(jì)推測(cè)改造或合成mRNA目的基因通過(guò)改造或合成基因,定向改造現(xiàn)有蛋白質(zhì),或制造新的蛋白質(zhì)。實(shí)質(zhì)生產(chǎn)出自然界沒(méi)有的蛋白質(zhì)。結(jié)果提示(1)任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的,改造了基因即對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造,而且可以遺傳下去。如果對(duì)蛋白質(zhì)直接進(jìn)行改造,即使改造成功,被改造的蛋白質(zhì)也是無(wú)法遺傳的。(2)對(duì)基因進(jìn)行改造比對(duì)蛋白質(zhì)直接進(jìn)行改造更容易操作,難度要小得多。蛋白質(zhì)工程需直接改造基因,為什么不直接改造蛋白質(zhì)?思考:以測(cè)序?yàn)榛A(chǔ)建立的基因數(shù)據(jù)庫(kù)是人類(lèi)共有的財(cái)富
2003年人類(lèi)基因組計(jì)劃
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