基因工程的基本操作程序獲取目的基因從基因文庫利用PCR化學(xué)方法人工合成構(gòu)建基因表達載體目的基因、啟動子、終止子、標記基因?qū)⒛康幕驅(qū)胧荏w細胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、顯微注射法、Ca2+處理法目的基因的檢測與鑒定檢測：是否插入、轉(zhuǎn)錄、翻譯鑒定：個體生物學(xué)水平的鑒定基因工程的應(yīng)用1.植物基因工程碩果累累①抗蟲轉(zhuǎn)基因植物方法：目的基因：從某些生物中分離出具有殺蟲活性的基因，將其導(dǎo)入作物中，使其具有抗蟲性Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等成果：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉；轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻等。抗蟲棉（左）和普通棉（右）的葉子轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻（綠色植株）與對照（黃色枯萎植株）1.植物基因工程碩果累累目的基因：病毒外殼蛋白基因（CP基因）病毒的復(fù)制酶基因成果：抗煙草花葉病毒的轉(zhuǎn)基因煙草抗病毒的轉(zhuǎn)基因小麥、甜椒、番茄等。1.植物基因工程碩果累累②抗病轉(zhuǎn)基因植物抗病毒基因：幾丁質(zhì)酶基因抗毒素合成基因抗真菌基因：引起植物生病的病原微生物有：病毒、真菌和細菌轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯1.植物基因工程碩果累累③抗逆轉(zhuǎn)基因植物成果：A.利用調(diào)節(jié)細胞滲透壓的基因，提高作物抗旱和抗鹽堿能力；B.將魚的抗凍蛋白基因轉(zhuǎn)入番茄，提高番茄的抗凍能力。C.將抗除草劑基因?qū)朕r(nóng)作物中，在噴灑除草劑時，殺死雜草而不殺死農(nóng)作物。1.植物基因工程碩果累累④利用轉(zhuǎn)基因改良農(nóng)作物品質(zhì)成果：A.將富含賴氨酸的蛋白質(zhì)的編碼基因?qū)胗衩祝@得的轉(zhuǎn)基因玉米賴氨酸含量提高30％。B.將控制番茄成熟的基因帶入番茄，獲得轉(zhuǎn)基因延熟番茄，儲存期可以達2個月。C.將與植物花青素有關(guān)的基因?qū)氚珷颗Ｖ校D(zhuǎn)基因矮牽牛出現(xiàn)顏色變異。不會引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆2.動物基因工程前景廣闊①用于提高動物生長速度目的基因？舉例說明②用于改善畜產(chǎn)品品質(zhì)舉例說明③用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物如何操作？生產(chǎn)出哪些藥物？④用轉(zhuǎn)基因動物做器官移植的供體如何操作？是指把人或哺乳動物的某種基因?qū)氲讲溉閯游?如鼠、兔、羊和豬)的受精卵里，目的基因若與受精卵染色體DNA整合，細胞分裂時，該基因隨染色體的倍增而倍增，使每個細胞中都帶有目的基因，使性狀得以表達，并穩(wěn)定地遺傳給后代，從而獲得基因產(chǎn)品。這樣一種新的個體，稱為轉(zhuǎn)基因動物。什么叫轉(zhuǎn)基因動物？2.動物基因工程前景廣闊①用于提高動物生長速度目的基因：生長激素基因例如：將外源生長激素基因?qū)膈庺~體內(nèi)，9個月后轉(zhuǎn)基因鯉魚比對照組重1.5Kg。轉(zhuǎn)入生長激素基因的魚（上）和同齡的魚腸乳糖酶基因例如：將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，使轉(zhuǎn)基因奶牛中乳糖含量大大降低。②用于改善畜產(chǎn)品品質(zhì)目的基因：2.動物基因工程前景廣闊藥用蛋白基因③用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物（生物反應(yīng)器或乳腺生物反應(yīng)器）目的基因：過程：獲取目的基因（藥用蛋白基因）構(gòu)建基因表達載體（藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動子等調(diào)控組件重組）顯微注射（哺乳動物受精卵中）形成胚胎將胚胎送入母體動物發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物（只有在產(chǎn)下的雌性動物個體中，轉(zhuǎn)入的基因才能表達）動物進入泌乳期（分泌的乳汁中包含所需要的藥物）

1）乳腺是一個外分泌器官，乳汁不進入體內(nèi)循環(huán)，不會影響轉(zhuǎn)基因動物本身的生理代謝反應(yīng)。2）從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，易提純，表達的蛋白質(zhì)已經(jīng)過充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性。3）從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產(chǎn)物的同時，轉(zhuǎn)基因動物又可無限繁殖。為什么乳腺能成為基因藥物理想的表達場所呢？就基因藥物而言，理想的表達場所是哪里？轉(zhuǎn)基因動物的乳腺。為什么乳腺能成為基因藥物最理想（1）乳腺是一個外分泌腺器官，乳汁不進入體內(nèi)循環(huán)，不會影響基因動物本身的生理代謝反應(yīng)（2）從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，易提純，表達的蛋白質(zhì)已經(jīng)過充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性（3）從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產(chǎn)物的同時，轉(zhuǎn)基因動物又可大量繁殖2.動物基因工程前景廣闊乳腺生物反應(yīng)器：③用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物指以轉(zhuǎn)基因雌性動物個體的乳腺分泌乳汁來生產(chǎn)所需藥品。優(yōu)點：產(chǎn)量高質(zhì)量好成本低易提取成果：抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素、α－抗胰蛋白酶2.動物基因工程前景廣闊④用轉(zhuǎn)基因動物做器官移植的供體供體動物：豬存在難題：解決方法：將供體基因組導(dǎo)入某種基因調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達，或設(shè)法除去抗原決定基因，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出沒有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。免疫排斥轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體選擇豬的器官做人的器官替代品的原因：①其內(nèi)臟構(gòu)造、大小、血管分布與人相似；②體內(nèi)隱藏的致病基因少。轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體為解決免疫排異反應(yīng)采取的方法：①向器官供體的基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達；②設(shè)法除去抗原決定基因。3.基因工程藥物在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品直接從生物的組織、細胞或血液中提取。如胰島素從生物胰腺中提取，干擾素從血液中提取。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的缺點由于受原料來源的限制，數(shù)量少且價格十分昂貴。可利用什么方法來解決上述問題？

利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品。一般臨床上使用的胰島素主要從豬、牛等家畜的胰腺中提取，每100kg胰腺只能提取4~5g胰島素。用該方法生產(chǎn)的胰島素產(chǎn)量低，價格昂貴，遠不能滿足社會需要。1979年，科學(xué)家將動物體內(nèi)的胰島素基因與大腸桿菌DNA分子重組，并在大腸桿菌內(nèi)實現(xiàn)了表達。基因工程藥品——胰島素3.基因工程藥物干擾素是病毒侵入細胞后產(chǎn)生的一種糖蛋白。幾乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一種抗病毒的特效藥。此外對治療某些癌癥和白血病也有一定療效。傳統(tǒng)的干擾素生產(chǎn)方法是從人血液中的白細胞內(nèi)提取，每300L血液只能提取出1mg干擾素。

基因工程藥品——干擾素3.基因工程藥物

治療侏儒癥的唯一方法，是注射生長激素。而生長激素的獲得很困難。以前，要獲得生長激素需解剖尸體，從大腦的底部摘取垂體，并從中提取生長激素。現(xiàn)利用基因工程方法，將人的生長激素基因?qū)氪竽c桿菌中，使其生產(chǎn)生長激素。人們從450L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長激素，相當于6萬具尸體的全部產(chǎn)量。基因工程藥品——生長激素3.基因工程藥物目前我國生產(chǎn)的基因工程藥物有白細胞介素－2、干擾素、乙肝疫苗等。其它基因工程藥物人造血液、白細胞介素、乙肝疫苗等通過基因工程實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，均為解除人類的病苦，提高人類的健康水平發(fā)揮了重大的作用。人造血液及其生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因抗乙肝西紅柿(中國)，雖然不能治愈乙肝，但一年只吃幾個抗乙肝西紅柿，就完全能代替注射乙肝疫苗。抗乙肝西紅柿屬于轉(zhuǎn)基因食品，就是將乙肝疫苗植入西紅柿內(nèi)，經(jīng)過多代繁殖，使轉(zhuǎn)入的基因穩(wěn)定化。用轉(zhuǎn)基因的植物生產(chǎn)藥物304.基因治療基因治療：基因治療是把正常基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的。這是治療遺傳病的最有效的手段。（1）基因診斷：也稱為DNA診斷或基因探針技術(shù)，即在DNA水平分析檢測某一基因，從而對特定的疾病進行診斷。探針制備：放射性同位素(如32P)、熒光分子等標記的DNA分子；原理：利用DNA分子雜交原理；三、基因治療曙光初照基因診斷技術(shù)在什么方面發(fā)展迅速？在診斷遺傳性疾病方面發(fā)展迅速。目前已經(jīng)可以對幾十種遺傳病進行產(chǎn)前診斷。1）β—珠蛋白的DNA探針→鐮刀狀細胞貧血癥2）苯丙氨酸羧化酶基因探針→苯丙酮尿癥舉例（2）基因治療——實驗階段1、什么是基因治療是向目標細胞中引入正常功能的基因以糾正或補償基因的缺陷，達到治療的目的。2、實例——重度免疫缺陷癥的臨床基因治療將健康基因?qū)氩∪梭w細胞內(nèi)合成相應(yīng)蛋白質(zhì)使疾病得到治療的過程。腺苷酸脫氨酶基因（ada）缺陷ADA：腺苷酸脫氨酶治療方法：先將患者的T細胞取出體外培養(yǎng)，然后用某種反轉(zhuǎn)錄病毒將正常的腺苷脫氨酶基因轉(zhuǎn)入人工培養(yǎng)的T細胞中，再將轉(zhuǎn)入的基因能表達的轉(zhuǎn)基因T細胞注射到患者的體內(nèi)，經(jīng)過多次治療，患者的免疫功能趨于正常基因治療SCID的過程體外基因治療體內(nèi)基因治療體外