1、13 基因工程的应用,专题1 基因工程,学习导航,专题1 基因工程,一、植物基因工程的成果 植物基因工程技术主要用于提高农作物的_能力,以及改良农作物的品质和利用植物生产_等方面。,抗逆,药物,1抗虫和抗病转基因植物,Bt毒蛋白,淀粉酶抑制剂,抗毒素合成,环境污染,2.抗逆转基因植物 (1)抗逆基因：调节_的基因使作物抗盐碱、抗干旱；鱼的_基因使作物耐寒;抗除草剂基因使作物抗除草剂。 (2)成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。 3转基因改良植物品质 (1)优良基因：必须氨基酸含量多的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和与植物花青素代谢有关的基因。 (2)成果：富含_的转基因玉米、转基因延熟番茄
2、和转基因矮牵牛。,细胞渗透压,抗冻蛋白,赖氨酸,巧记 植物基因工程成果表现:“三抗一优良”,三抗是指“抗虫”、“抗病”和“抗逆”，“一”优良是指转入的优良基因表达的性状表现优良。,二、动物基因工程的前景,生长激素,乳糖,蛋白,启动子,抗原决定,三、基因工程药物 1药物来源：转基因的“_”。 2成果:重组人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。 四、基因治疗 1概念：把_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。 2成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者_中，治疗复合型免疫缺陷症。,工程菌,正常基因,淋巴细胞,3方法 (1)体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，如T淋巴细胞，
3、进行培养。然后，在_完成基因转移，再 筛选成功转移的细胞_,最后重新输入患者体内。 (2)体内基因治疗：直接向人体组织细胞中_的治病方法。,体外,扩增培养,转移基因,1判一判 (1)转基因抗虫棉的Bt毒蛋白基因能抗病毒、细菌、真菌( ) (2)基因工程中，要培育转基因植物和动物，选用的受体细胞都是受精卵( ) (3)利用工程菌可生产人的胰岛素等某些激素( ) (4)直接在患者组织细胞中，进行改造致病基因的方法为体内基因治疗( ) (5)基因治疗又叫基因诊断( ),2连一连 将下列转基因生物与其优良性状连线,植物基因工程的应用,抗虫基因：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
4、集素基因,抗虫水稻、抗虫棉、抗虫玉米,(1)抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因、病毒复制酶基因；(2)抗真菌基因：几丁质酶基因、抗毒素合成基因,抗病毒烟草、抗病毒小麦、抗病毒番茄、抗病毒甜椒,抗逆基因：调节细胞渗透压基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因,抗盐碱和抗干旱的烟草、抗寒番茄、抗除草剂的大豆和玉米,优良性状基因：提高必需氨基酸含量的蛋白质编码基因、控制番茄成熟的基因、与花青素代谢有关的基因,高赖氨酸玉米、耐储存番茄、新花色矮牵牛,特别提醒 目的基因的专一性 (1)抗虫不抗病毒、细菌和真菌。 (2)抗旱不抗寒。,(2014宁波高二检测)抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确的是( ) A抗病毒转
5、基因植物可以抵抗所有病毒 B抗病毒转基因植物对病毒的抗性具有局限性或特异性 C抗病毒转基因植物可以抗害虫 D抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异,B,解析 抗病毒转基因植物是将外源抗病毒基因导入植物受体细胞，并使抗病毒基因在受体细胞中表达，然后通过组织培养，获得抗病毒转基因植物。由于外源抗病毒基因具有特异性，因而其表达产物具有特异性或局限性，只能抵抗某种或某类病毒，不可能抵抗所有病毒，更不能抗害虫，故选项B正确，而选项A、C错误。目的基因导入受体细胞后，可以随受体内的自身遗传物质稳定遗传，也会同自身遗传物质一样发生变异。,若目的基因存在于高等植物的细胞质和细胞核，(1)哪一种情况不易感染给其
6、他植物，更安全？ (2)哪种情况遗传稳定性更强？ 提示：(1)在细胞质中，不易随花粉传给其他植物,更安全。 (2)在细胞核中的染色体上，通过母本和父本遗传给子代比在细胞质中由母本传递给子代的遗传稳定性更强。,运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt基因转移到优质油菜中，培育出转基因抗虫的油菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，能大大减轻菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减少农药使用，保护农业生态环境。根据以上信息，下列叙述正确的是 ( ) ABt基因的化学成分是蛋白质 BBt基因中有菜青虫的遗传物质 C转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于含有Bt基因 D转基因
7、抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物,C,解析：Bt基因的化学本质是DNA，该基因来自某些细菌，不含有菜青虫的遗传物质，其控制合成的杀虫蛋白属于有机物,被害虫消化后变成有毒性的多肽，导致害虫死亡。,乳腺(房)生物反应器,1操作过程,2乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别,指将外源基因在哺乳动物的乳腺中特异表达，利用动物的乳腺组织生产药物蛋白,指用基因工程的方法,使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系,动物的基因结构与人类的基因结构基本相同,细菌和酵母菌的基因结构与人类有较大差异,合成的药物蛋白与天然蛋白质相同,细菌合成的药物蛋白可能没有活性,动物受精卵,微生物细胞,显微注射技术,感受态细胞法,不需严格
8、灭菌;温度等外界条件对其影响不大,需严格灭菌，严格控制工程菌所需的温度、pH、营养物质浓度等外界条件,从动物乳汁中提取,从微生物细胞或其培养液中提取,畜牧业生产、提取设备,工业生产，设备精良,特别提醒 乳房生物反应器与膀胱生物反应器 乳房生物反应器是利用转基因动物的乳汁生产药用蛋白，而膀胱生物反应器是利用转基因动物的尿液生产药用蛋白，二者的优点是：收集药用蛋白比较容易，且不必对动物造成伤害。但乳房生物反应器需是处于生殖期的雌性动物才可生产药用蛋白，而膀胱生物反应器则是任何生长期的雌雄动物均可生产。,继哺乳动物乳腺生物反应器研究成功后，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
9、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。请回答下列问题： (1)进行基因转移时，通常要将外源基因转入_中，原因是_。,受精卵体积大，便于操作；受精卵全能性高，可使外源基因在相应组织细胞中表达,受精卵,(2)转基因小鼠的膀胱上皮细胞合成的人的生长激素的成分是_，此过程包括_和_。 (3)在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的_细胞中特异性表达。,蛋白质,转录,翻译,膀胱上皮,解析 (1)作为动物基因工程受体细胞的通常是受精卵，因为受精卵体积大，便于操作；经培养后可直接表达性状。(2)人的生长激素的成分是蛋白质，蛋白质的合成过程包括转录和翻译。(3)膀胱生物反应器中得以
10、表达目的基因的是小鼠的膀胱上皮细胞。,(2014台州高二检测)上海医学研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍。以下与此有关的叙述正确的是( ) A“转基因动物”是指体细胞中出现了新基因的动物 B“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因 C只在转基因牛乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在牛乳腺细胞中是纯合的 D转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但不发生转录、翻译，故不能合成人白蛋白,D,解析：转基因动物是指细胞中被转入了外源基因的动物，而不是指出现新基因
11、的动物，如发生基因突变可能会出现新基因，但发生了基因突变的动物不叫转基因动物；“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白,而不是人白蛋白基因；转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但由于基因的选择性表达，在肌肉细胞中该基因不表达，只有在牛乳腺细胞中表达并分泌到乳汁中，因而只能在转基因牛乳汁中获取人白蛋白。,1原理：利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法，即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。,基因治疗,2过程,3途径,方法,从患者体内获得某种细胞体外完成基因转移筛选、细胞扩增输入体内,直接向患者体内组织细胞中转移基因,特点,操作复杂
12、，但效果可靠,方法较简单，但效果难以控制,都是将外源基因导入靶细胞，以纠正缺陷基因，目前两种方法都处于临床试验阶段,4.基因诊断与基因治疗的比较,制作相应探针，利用DNA分子杂交原理，快速、准确地检测疾病,导入有基因缺陷的细胞中，替换相应基因的功能，治疗遗传病,临床应用阶段,临床试验阶段,特别提醒 正常基因没有改变病变基因 在基因治疗的过程中，正常基因的表达掩盖了病变基因，使病人表现正常，最终达到治疗疾病的目的，没有改变原有的病变基因。,人类基因治疗报道，在美国佛罗里达大学基因治疗中心接受基因治疗的三名遗传性失明患者都重新获得了一定的视力，并且没有严重的副作用。基因治疗是指( ) A把健康外源
13、基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的 B对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的 C运用人工诱变方法，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,A,解析 基因治疗只是将正常的基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而细胞中的缺陷基因并未修复，和正常基因同时存在，基因治疗也不是切除病变基因或诱发其突变，因而B、C、D的说法都不符合基因治疗的概念。,“基因治疗”不是表面文字涵义，不是对缺陷基因的修复和切除，而是将正常基因导入病人体内，使正常基因表达产物发挥功能，达到治疗疾病的目的。,(2014湛江高二质检)基因治疗是人类疾病治疗的一种崭新手段，下列有关叙述中不正确的是( ) A基因治疗是治疗人类遗传病的最有效的手段 B基因治疗是一种利用基因工程产品治疗人类疾病的方法 C以正常基因替换致病基因属于基因治疗的一种方法 D基因治疗的靶细胞可以是体细胞和生殖细胞 解析：基因治疗是指将人的正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞以纠正基因的缺陷或者发挥治疗作用，从而达到治疗疾病目的的生物医学新技术。,B,
