1、基因工程的应用,一、植物基因工程成果,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 和利用植物生产 等方面。,抗逆,品质,药物,（一）抗虫转基因植物 1杀虫基因种类：Bt毒蛋白基因、 抑制剂基因、 抑制剂基因、植物凝集素基因等。 2成果：抗虫植物：棉、玉米、马铃薯、番茄等。,蛋白酶,淀粉酶,3、下图表示从苏云金芽孢杆菌分离出来的杀虫晶体蛋白质基因(简称Bt基因)及形成转 基因抗虫植物的图解。请回答：,(1)在下列含有ATP和有关的酶的试管中大量而快捷地获取Bt基因的最佳方案是下图中( ),D,(2)写出b过程表达式： 。 (3)活化的毒性物质应是一种 分子，活化的毒性物质全部或
2、部分嵌合于昆虫的细胞膜上，使细胞膜产生孔道，导致细胞由于 平衡的破坏而破裂。 (4)我国在“863”计划资助下开展Bt抗虫棉育种等研究，这将对 、 和农业可持续发展产生巨大影响。,多肽,渗透,农业害虫防治,环境保护,(二)抗病转基因植物 1植物的病原微生物： 、 和细菌等。 2抗病基因种类： (1)抗病毒基因：病毒 基因和病毒的复制酶基因。 (2)抗真菌基因： 基因和抗毒素合成基因。 (3)成果：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。,病毒,外壳蛋白,几丁质酶,渗透压,(三)抗逆转基因植物 1抗逆基因：调节细胞 基因使作物抗碱、抗旱；鱼的 基因使作物耐寒； 使作物抗除草剂
3、。 2成果：抗盐碱烟草，抗干旱烟草，抗除草剂大豆、玉米，抗冻番茄等。,真菌,抗冻蛋白,抗除草剂基因,1优良基因： 基因、 的基因和植物花青素代谢有关的基因。,必需氨基酸含量多的蛋白质编码,(四)转基因改良植物品质,转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。,控制番茄果实成熟,2成果：,二、动物基因工程成果,(一)提高动物的生长速度 1生长基因：外源 基因。 2成果：转基因绵羊、转基因鲤鱼。 (二)改善畜产品的品质 1优良基因：肠乳糖酶基因。 2成果：转基因牛 含量少。 (三)转基因动物作器官移植的供体 1器官供体：抑制或除去抗原决定基因。 2成果：利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官。 (
4、四)转基因动物生产药物 1基因来源：药用 基因和 蛋白基因的启动子。 2成果：乳腺生物反应器。,生长激素,分泌的乳汁中 乳糖,蛋白,乳腺,用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程,获取目的基因（例如血清白蛋白基因）,构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加乳腺组织中特异表达的启动子）,显微注射导入哺乳动物受精卵中,形成胚胎,将胚胎送入母体动物,发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达）,转基因生物与目的基因的关系,Bt毒蛋白基因,几丁质酶基因和抗毒素合成基因,调节细胞渗透压的基因,抗冻蛋白基因,抗除草剂基因,甜味基因,肠乳糖酶基因,人胰岛素基因,小结,三、基因工程药物成
5、果,1、利用转基因工程菌生产药物，工程菌是 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,2成果：人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。,3、干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血中提取，每升人血只能提取0.5g，所以价格昂贵。现在美国加利福尼亚州的基因公司用如下图的方式生产干扰素。试分析原理和优点。,（1）干扰素的化学本质是 ，几乎可以抵抗所有 。,糖蛋白,病毒引起的感染,（2）从人的淋巴细胞中获取干扰素基因，一般可用 _ 的方法，此基因在基因工程中称为 。 （3）此基因与细菌的质粒相结合要依靠 ，其作用部位是磷酸二酯键，然后将目的基因移植到酵母菌体内，酵母菌在基因工程中
6、叫 。 （5）细菌质粒与干扰素基因能够拼接,其原因是_ 。人的干扰素基因在酵母菌体内合成了人的干扰素，说明了_。,基因文库,目的基因,限制酶和DNA连接酶,受体细胞,都是由四种脱氧核苷酸组成和有规则的双螺旋结构,人的干扰素基因在大肠杆菌体内表达成功,四、基因治疗,腺苷酸脱氨酶基因,治疗遗传性囊性纤维化病的基因,从病人体内获得某种细胞 细胞培养 体外完成基因转移 筛选并扩增培养 重新输入患者体内,操作复杂但成功率高,治疗复合型免疫缺陷症,治疗遗传性囊性纤维化病,操作简单成功率低,1、比较两种基因治疗,2、基因治疗是指（ ） A.用DNA探针修复缺陷基因 B.用DNA探针检测疾病 C.将健康基因导
7、入有基因缺陷的细胞中 D.将健康基因导入受体细胞3、要彻底治疗白化病必须采用（ ） A基因治疗 B医学手术 C射线照射 D一般药物,C,A,蛋 白 质 工 程,基因工程实现了世界上现有基因在转基因生物中的表达。而生物产生的天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定符合人类生产生活的需要。为了满足人们的需要，制造出目前从天然蛋白质中找不到的蛋白质，蛋白质工程应运而生了。,蛋白质工程诞生的背景,蛋白质工程的定义,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，以满足人类生产和生活
8、的需要。基因的改造,蛋白质工程是第二代基因工程,蛋白质工程的实质：,基因的改造,1、胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射到人体后，会堆积在皮下，要经过较长的时间才能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，因此，治疗效果受到影响。如图是用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程，请据图回答有关问题。(1)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是 。,蛋白质的预期功能,(2)通过DNA合成的新基因应与 结合后转移到 中才能得到准确表达。 (3)若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有 、 和发酵工程。 (4)图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路
9、是什么？,载体,大肠杆菌等受体细胞,蛋白质工程,基因工程,(5)下列关于蛋白质工程的说法错误的是 。 A.蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类需要 B.蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构 C.蛋白质工程能产生自然界中不曾存在的新型蛋白质分子 D.蛋白质工程与基因工程密不可分，又称为第二代基因工程,根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用DNA合成仪来合成出新的胰岛素基因。,B,蛋白质工程流程图,从预期的蛋白质功能出发 设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列 找到相对应的脱氧核苷酸序列,2、蛋白质工程中直接需要
10、进行操作的对象是 （ ） A.氨基酸结构 B.蛋白质空间结构 C.肽链结构 D.基因结构,D,3、蛋白质工程和基因工程的区别,定向改造或生产人类所需的蛋白质,定向改造生物的遗传特 性,以获得人类所需的生物类型或生物产品,只能生产自然界已有蛋白质,可生产出自然界没有的蛋白质,预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列,获取目的基因构建基因表达载体将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与表达,4、有关基因工程与蛋白质工程的说法，正确的是 （ ） A.通过基因工程产生的蛋白质都能符合为类需要 B.通过基因工程能得到自然界不存在的蛋白质 C. 蛋白质工程通常是对蛋白
11、质的结构进行直接改造 D.蛋白质工程可以创造新的、自然界不存在的蛋白质,D,如图是某种动物蛋白质工程的示意图，请分析回答：,预期的蛋白质功能,预期的蛋白质结构,应有的氨基酸序列,从动物 细胞内 获取相 关蛋白 质的核 酸片段,雌性动物,雌性动物,卵母细胞,精子,体外受精,受精卵,早期胚胎,受体,转基因动物,载体,目的基因,基因表 达载体,目前蛋白质工程中难度最大的是图中编号所示的过程，实现过程的依 据有 。 (2)若相关蛋白质的核酸片段是从细胞质中获取的，则过程括 、 。 (3) 过程中对核苷酸序列有严格要求的工具酶是 ，进行过程的目的是 。,氨基酸对应的密码子、mRNA与DNA间的碱基互补配
12、对原则,逆转录,诱导突变,限制性核酸内切酶,使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用,(4)为获得较多的受精卵用于研究，过程的处理方案是 。若过程所得的卵母细胞是从卵巢中获得的，则体外受精前的过程表示 。 (5)为提高培育成功率，进行过程之前，对早期胚胎的处理是 对受体动物的处理是 。,用促性腺激素进行超数排卵,在体外培养至减数第二次分裂中期,取其部分细胞用目的基因探针进行核酸分子杂交检测,用特定激素进行发情处理,5、将动物致病菌的抗原基因导入马铃薯制成植物疫苗，饲喂转基因马铃薯可使动物获得免疫力。以下是与植物疫苗制备过程相关的图和表.,请根据以上图表回答
13、下列问题。 （1）在采用常规PCR方法扩增目的基因的过程中，使用的DNA聚合酶不同于一般生物体内的DNA聚合酶，其最主要的特点是 。 （2）PCR过程中退火（复性）温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定。表1为根据模板设计的两对引物序列，图2为引物对与模板结合示意图。请判断哪一对引物可采用较高的退火温度？_。 （3）图1步骤所用的DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列是否有专一性要求？ 。 （4）为将外源基因转入马铃薯，图1步骤转基因所用的细菌B通常为 。,耐高温,引物对B,否,农杆菌,5）对符合设计要求的重组质粒T进行酶切，。假设所用的酶均可将识别位点完全切开，请根据图1中标示的酶切位点和表2所列的识别序列，对以下酶切结果作出判断。 采用EcoR和Pst酶切，得到_种DNA片断。 采用EcoR和Sma酶切，得到_种DNA片断。,2,1,
