1、第三节 基因工程的应用,一、基因工程与遗传育种 二、基因工程与疾病治疗 三、基因工程与生态环境保护,一、基因工程与遗传育种,1、传统的遗传育种方法有哪些？,时间短、定向改变生物性状，克服 远缘亲本杂交不亲和的障碍。,2、基因工程育种的优点,杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种,3、基因工程育种的实例,美国,美国是转基因食品生产和应用的大国，市场上以转基因大豆、玉米、油菜、番茄和番木瓜等植物为来源的转基因食品超过3000个种类和品牌，但美国对转基因产品实行自愿标识制度。“在美国，食品标注或不标注转基因由食品公司自愿决定，但标识必须真实。,我国农业转基因生物技术有突破性进展,转植酸酶基因玉米
2、抗玉米螟虫和耐草甘膦的玉米,转植酸酶基因玉米主要用于饲料加工,内含的植酸酶可以分解饲料中的植酸磷,释放可被动物利用的无机磷;同时,可减少动物粪便中磷的含量,减轻对环境的污染;,玉米螟是玉米生产上最为严重的害虫，据统计危害程度达到我国玉米每年可因此减产600万吨，与目前玉米进口总量相当，经济损失超过120亿。 草甘膦因廉价、高效、广谱、低毒及易于降解的特性广泛应用于玉米田间杂草的防治。据统计，2014年，玉米种植面积已经达到3680万公顷。如果有一半面积种植耐草甘膦的转基因玉米，然后用草甘膦除去田间杂草，那么综合经济效益预计可超过30亿元。,转基因抗虫棉花,转入苏云金杆菌的一个抗虫基因，是中国目
3、前最主要的转基因作物,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯,不会引起过敏的转基因大豆,提高动物生长速度,生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国),转基因动物：,乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),转基因的动物生产药物,导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠,改善畜产品的品质,导入人基因具特殊用途的猪和小鼠,转基因的动物作器官移植的供体,二、基因工程与疾病治疗,1、基因工程生产药物,2、基因治疗,胰岛素、干扰素、乙型肝炎疫苗,胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取1g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。,将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养
4、液就能产生200g胰岛素！使其价格降低了30%-50%!,胰岛素,通过基因工程的方式创造了能合成人干扰素的大肠杆菌，每1Kg的培养液可提取204mg干扰素。,干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去从人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍贵”程度自不用多说。,干扰素,干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖蛋白。干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一种抗病毒的特效药。此外干扰素对治疗某些癌症和白血病也有一定疗效。传统的干扰素生产方法是从人血液中的白细胞内提取，每300L血液只能提取出1mg干扰素。19801982年，科学家用基因工程方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素，是传统的生产量的1
5、2万倍。1987年上述干扰素大量投放市场。,基因工程药品 干扰素,我国第一个基因重组新药-干扰素（安达芬），安达芬具有抗病毒，抑制肿瘤细胞增生，调节人体免疫功能的作用，广泛用于病毒性疾病治疗和多种肿瘤的治疗，是当前国际公认的病毒性疾病治疗的首选药物和肿瘤生物治疗的主要药物。,2、基因治疗,（1）概念：向目标细胞引入正常功能的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，达到治疗的目的。,（2）实例：,1990年，美国 重度免疫缺陷症的临床基因治疗,1990年9月14日，安德森对一例患腺甘脱氨酶缺乏症（ADA缺乏症）的4岁女孩进行基因治疗。这个4岁女孩由于遗传基因有缺陷，自身不能生产ADA，先天性免疫功能不全，
6、只能生活在无菌的隔离帐里。他们将这个女孩的白血球进行基因改造，使有缺陷的基因被健康的基因替代，然后把含正常白血球的血液输入她左臂的一条静脉血管中。在以后的10个月内她又接受了7次这样的治疗，同时也接受酶治疗。后来，她的免疫功能日趋健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活，并进入普通小学上学。ADA缺乏症：一种严重的免疫缺陷症,腺苷脱氨酶的缺乏可使T淋巴细胞因代谢产物的累积而死亡,从而导致严重的联合性免疫缺陷症(SCID)。通常导致婴儿出生几个月后死亡。,ADA缺乏症的基因治疗,三、基因工程与生态环境保护,1、环境监测： 基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。,1t
7、水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来,2、环境净化,分解四种烃类的“超级菌”， 吞噬汞和降解土壤中DDT的细菌 可降解的塑料袋,科学是一把双刃刀,转基因食品的危害,1、转基因作物本身能演变成农田杂草 2、通过基因漂流影响其他物种 3、对生物多样性的威胁 4、转基因食品可能产生过敏反应 5、抗生素标记基因能使人和动物产生抗药性 6、转基因食品可能有毒性,1. 载体质粒往往要带一个抗生素抗性基因主要用于：检测目的基因是否导入受体 2. 重组DNA分子导入受体烟草细胞常用的方法：农杆菌转化法 3. 用基因工程改良动植物品种，最突出的优点是：按照人类的需要，定向改变生物的遗传性状 4. 不同种生
8、物之间的基因能够移植成功，其结构基础是 DNA双螺旋结构 5. 不同种生物共用一套遗传密码,下图为转基因抗病香蕉的培育过程。其中Pst、Sma、 EcoR和Apa等为相应限制性内切酶的切点，同时质粒中含有卡那霉素的抗性基因。以下与培育过程相关的说法错误的是 A构建重组质粒时，应选用Pst和EcoR两种限制酶对供体细胞DNA和质粒同时进行切割 B可以在香蕉组织块的培养基中加入卡那霉素，以筛选成功导入重组质粒的转基因香蕉组织细胞 C将香蕉组织块培育为植株，需要通过组织培养。培养基中提供植物细胞生长所需的营养物质主要为水和无机盐 D在植物的组织培养中，需调节生长素和细胞分裂素的比例以控制过程和,C,回顾：,1.基因工程的基本步骤有哪些？哪些环节有碱 基互补配对发生？ 2.受体细胞有哪些？ 3.如何获得目的基因？,ch1L基因是蓝细菌拟核DNA上控制叶绿素合成的基因。为研究该基因对叶绿素合成的控制，需要构建该种生物缺失ch1L基因的变异株细胞。技术路线如下图所示，对此描述错误的是 Ach1L基因的基本组成单位是脱氧核苷酸 B过程中使用的限制性核酸内切酶的作用是将DNA分子的磷酸二酯键打开 C过程都要使用DNA聚合酶 D若操作成功，可用含红霉素的培养基筛选出该变异株,C,
