高中生物教案复习教案
第二节 基因工程的应用
1.植物基因工程的应用
植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力(如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等)以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。
⑴提高抗逆性
①常用抗虫基因:用于抗虫(杀虫)的基因主要是Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。
②常用抗病基因:
抗病毒基因——病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因
抗真菌基因——几丁质酶基因和抗毒素合成基因
③其他抗逆基因:环境条件对农作物的生产会造成很大影响,并且这些影响是多方面的,因此,抗逆性基因也有多种多样,如抗盐碱和干旱的调节细胞渗透压基因、抗冻基因、抗除草剂基因等等。 ⑵改良植物品质
由于人们的食品含有的营养不平衡,不能满足人们对食品的要求,可以通过转基因技术,使植物能够合成某些本来不能合成的物质。如科学家将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中,或者改变这些氨基酸合成途径中某种关键酶的活性,以提高氨基酸的含量。
⑶生产药物
基因工程不但促进了传统技术的变革,也为人类提供了传统产业难以得到的许多昂贵药品,并已形成基因工程制药业的雏形。目前诸如人胰岛素、人生长激素、人脑激素、α-干扰素、乙肝疫苗、蛋白C、组织血纤维蛋白溶酶原激活剂等数十种基因工程药物已实现商品化。此外,还有促红细胞生成素、白细胞介素-2、肾素、心钠素等一大批珍贵药品正处于试用或临床试验阶段。
⒉动物基因工程的应用
⑴用于提高动物生长速度:由于外援生长激素基因的表达可以使转基因动物生长得更快,将这类基因导入动物体内,以提高动物的生长速率,如转基因绵羊和转基因鲤鱼。
⑵用于改善畜产品的品质:基因工程可用于改善畜产品的品质。如有些人对牛奶中的乳糖不能完全消化或食用后会出现过敏、腹泻、恶心等不适症状,科学家将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组,这样所获得的牛奶其它成分不受影响,但乳糖的含量大大减低。
⑵用转基因动物做器官移植的供体:目前,人体移植器官短缺是一个世界性的难题,用其它动物的器官替代,又会出现免疫排斥现象,现在,科学家正试图利用基因工程方法对一些动物的器官进行改造,培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆器官。
⒊基因治疗
⑴概念: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,是治疗遗传病的最有效的手段。
⑵方法:体外基因治疗和体内基因治疗
体外基因治疗:先从病人体内获得某种相关细胞,进行培养,然后在体外完成基因转移,再筛选成功转移的细胞扩增培养,最后重新输入患者体内,这种方法叫做体外基因治疗。
体内基因治疗:直接向人体组织细胞中转移基因的治疗方法叫做体内基因治疗。
特别说明:对于遗传病的治疗最根本的方法是进行基因替换或修复。基因治疗的最佳时期理论上是受精卵时期,这样可以使个体的每个细胞都含有正常基因,但在现实生活中是不可能的,因为不可能每个人都在受精卵时期进行基因检查;其次是对患者进行相关细胞的基因替换,如对于遗传性糖尿病患者,只对胰腺的B细胞进行基因替换,该个体就能正常分泌胰岛素,糖尿病得以治疗,但这种局部细胞的基因替换,并没有改变其它部位细胞的基因,如精原细胞,其后代很大可能还会患遗传性糖尿病。
⑶过程(以镰刀形细胞贫血症的治疗为例)
第三节 蛋白质工程
1.实质:根据蛋白质的结构与功能之间的关系,通过改造基因,以定向改造天然蛋白质,甚至创造自然界不存在的、具有优良特性的蛋白质。
2.基本原理
预期蛋白质功能→测定蛋白质三维空间结构→推测应有的氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列(基因)→合成具有预期功能的蛋白质
3.
应用
通过改造酶的结构,有目的地提高蛋白质的热稳定性
合成嵌合抗体
改变蛋白质的活性