基因工程的應(yīng)用基因工程自20世紀(jì)70年代興起后，在短短的30年間，得到了飛速的發(fā)展，目前已成為生物科學(xué)的核心技術(shù)。應(yīng)用領(lǐng)域——農(nóng)牧業(yè)、工業(yè)、環(huán)境、能源和醫(yī)藥衛(wèi)生等。基因工程的應(yīng)用植物基因工程碩果累累動(dòng)物基因工程前景廣闊基因工程藥物異軍突起基因治療曙光初照植物基因工程碩果累累1、抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)植物：棉花、玉米、馬鈴薯、番茄、大豆、蠶豆、煙草、蘋(píng)果、核桃、楊、菊花等。用于殺蟲(chóng)的基因主要有：★Bt毒蛋白基因(重點(diǎn))、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝聚素基因植物基因工程碩果累累1、抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物A方法：從某些生物中分離出具

的基因，將其導(dǎo)入作物中，使其具有抗蟲(chóng)性。有殺蟲(chóng)活性B殺蟲(chóng)基因種類(lèi)：Bt毒蛋白基因

C成果：抗蟲(chóng)棉、抗蟲(chóng)水稻等。D意義：少農(nóng)藥、低成本、少污染.植物基因工程碩果累累2、抗病轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因抗病植物：小麥、甜椒、番茄。殺蟲(chóng)的基因主要：★病毒外殼蛋白質(zhì)基因（最常用）、病毒復(fù)制酶（這些基因的轉(zhuǎn)化植物表現(xiàn)出對(duì)同種病毒或相近病毒或病毒RNA侵染的高水平抗性

）幾丁質(zhì)酶基因、抗毒素合成基因抗CMV甜椒植物基因工程碩果累累2、抗病轉(zhuǎn)基因植物A病原微生物：主要有病毒、真菌、細(xì)菌。B方法：將導(dǎo)入植物中使其具有抗病特性抗病基因C種類(lèi)：病毒外殼蛋白基因D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。植物基因工程碩果累累3、抗逆轉(zhuǎn)基因植物例如，將魚(yú)的抗凍蛋白基因?qū)藷煵莺头眩篃煵莺头训哪秃芰刑岣摺４送猓瑢⒖钩輨┗驅(qū)舜蠖埂⒂衩椎茸魑铮瑖姙⒊輨r(shí)，殺死田間雜草而不損傷作物。植物基因工程碩果累累3、抗逆轉(zhuǎn)基因植物A方法：將導(dǎo)入植物，獲抗逆性作物。抗逆基因B基因種類(lèi)：抗除草劑基因、抗凍蛋白基因、調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓基因。C成果：抗除草劑玉米、耐寒番茄、抗鹽抗旱煙草植物基因工程碩果累累4、利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)提高植物的光合作用效率

改造光合作用中起關(guān)鍵作用的CO2固定酶，能提高植物對(duì)CO2的固定效率；還可以通過(guò)增強(qiáng)植物對(duì)光能吸收與轉(zhuǎn)化的功能來(lái)提高光合作用效率，提高作物的產(chǎn)量。植物基因工程碩果累累4、利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)延長(zhǎng)果實(shí)的儲(chǔ)藏期乙烯是催熟果實(shí)的一種激素，在其形成過(guò)程中需要乙烯形成酶。通過(guò)基因工程可以獲得能抑制乙烯形成酶基因表達(dá)的植物新品種，這些轉(zhuǎn)基因植物的果實(shí)既保持了原有的品質(zhì)，又延長(zhǎng)了儲(chǔ)藏期。植物基因工程碩果累累4、利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)A將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因，導(dǎo)入植物中，提高氨基酸的含量。富含賴(lài)氨酸的轉(zhuǎn)基因玉米

B將控制番茄果實(shí)成熟的基因?qū)敕眩@得轉(zhuǎn)基因延熟番茄。C將與植物花青素代謝有關(guān)的基因?qū)牖ɑ苤参锇珷颗Ｖ校D(zhuǎn)基因矮牽牛呈現(xiàn)出自然界沒(méi)有的顏色變異。動(dòng)物基因工程前景廣闊（重點(diǎn)理解）1、用于提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速度轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)（上）和同齡的鯉魚(yú)（下）A基因：外援生長(zhǎng)激素基因B成果:轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)、轉(zhuǎn)基因綿羊。動(dòng)物基因工程前景廣闊2、用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)

A病癥：有些人對(duì)牛奶中的乳糖不能完全消化或食用后會(huì)出現(xiàn)過(guò)敏、腹瀉、惡心等不適癥狀B優(yōu)良基因：腸乳糖酶基因C方法：腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，獲得轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁，其中乳糖的含量大大減低。乳糖乳糖酶半乳糖動(dòng)物基因工程前景廣闊3、用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器技術(shù)基本成熟A基因來(lái)源：藥用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子B成果:乳腺生物反應(yīng)器動(dòng)物基因工程前景廣闊3、用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物C操作過(guò)程：1、構(gòu)建基因表達(dá)載體（在血清白蛋白基因前加乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子）2、用顯微注射法導(dǎo)入到受精卵3、將受精卵送入母體生長(zhǎng)發(fā)育4、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)入泌乳期后，提取乳汁注意：只有雌性轉(zhuǎn)基因個(gè)體才能生產(chǎn)藥物。★為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達(dá)場(chǎng)所呢？⑴乳腺是一個(gè)外分泌器官，乳汁不進(jìn)入體內(nèi)循環(huán)，不會(huì)影響轉(zhuǎn)基因動(dòng)物本身的生理代謝反應(yīng)。⑵從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，易提純，表達(dá)的蛋白質(zhì)已經(jīng)過(guò)充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性。⑶從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產(chǎn)物的同時(shí)，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物又可無(wú)限繁殖。

★優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)量高、質(zhì)量好、成本低、易提取動(dòng)物基因工程前景廣闊4、用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體可長(zhǎng)人耳的裸鼠動(dòng)物基因工程前景廣闊4、用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體A供體：抑制或除去抗原決定基因B成果（預(yù)期）：結(jié)合克隆技術(shù)培育出沒(méi)有免疫排斥的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官C方法：將器官供體基因組導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定因，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育畜沒(méi)有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。動(dòng)物基因工程前景廣闊5、各式各樣的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物基因工程藥品異軍突起（重點(diǎn)理解）1方式：利用轉(zhuǎn)基因工程菌來(lái)生產(chǎn)藥品。2成果：利用工程菌可生產(chǎn)細(xì)胞因子、抗體、疫

苗、激素等。胰島素從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價(jià)格之高可想而知。將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價(jià)格降低了30%-50%!基因工程藥品——胰島素2DNA質(zhì)粒細(xì)菌細(xì)胞DNA人體細(xì)胞胰島素基因限制酶限制酶胰島素利用生物工程獲得胰島素1從人血中提取干擾素，300L血才提取1mg！通過(guò)基因工程的方式創(chuàng)造了能合成人干擾素的大腸桿菌，每1Kg的培養(yǎng)液可提取20—40mg干擾素人造血液及其生產(chǎn)基因工程藥品——干擾素?zé)狳c(diǎn)論壇利用微生物生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性何在?所謂利用微生物生產(chǎn)蛋白質(zhì)類(lèi)藥物，是指將人們需要的某種蛋白質(zhì)的編碼基因，構(gòu)建成表達(dá)載體后導(dǎo)入微生物，然后利用微生物發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)蛋白質(zhì)類(lèi)藥物。與傳統(tǒng)的制藥相比有以下優(yōu)越性：（1）利用活細(xì)胞作為表達(dá)系統(tǒng)，表達(dá)效率高。（2）可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來(lái)源的不足。（3）降低生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)人員和管理人員。1基因治療：是指是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的。（重要）

2方法：A體外基因治療先從病人體內(nèi)獲得某種細(xì)胞，進(jìn)行培養(yǎng)，然后，在體外完成基因轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)。（效果較為可靠）B體內(nèi)基因治療直接向人體組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因的治病方法基因治療曙光初照（重點(diǎn)應(yīng)用）重癥聯(lián)合免疫缺陷（SCID）患者缺乏正常的人體免疫功能，只要稍被細(xì)菌或者病毒感染，就會(huì)發(fā)病死亡。這個(gè)病的機(jī)理是細(xì)胞的一個(gè)常染色體上編碼腺苷酸脫氨酶（簡(jiǎn)稱(chēng)ADA）的基因（ada）發(fā)生了突變。可以通過(guò)基因工程的方法治療。SCID患者生存在無(wú)菌環(huán)境中基因治療曙光初照基因治療曙光初照3例如：患半乳糖血癥的患者，由于細(xì)胞內(nèi)半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶，使過(guò)多的半乳糖在體內(nèi)積聚，引起肝、腦等功能受損。1971年，美國(guó)科學(xué)家在體外做了試驗(yàn)，用帶有半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因的噬菌體侵染患者的離體組織細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些組織細(xì)胞能夠利用半乳糖了。這表明，用基因替換的方法治療這種遺傳病是可能的。基因治療曙光初照用于基因治療的基因種類(lèi)1。用正常基因代替缺陷基因，或依靠其表達(dá)產(chǎn)物來(lái)彌補(bǔ)病變基因帶來(lái)的缺陷。如血友病、地中海貧血病的治療。2。反義基因。用mRNA分子與病變的mRNA分子進(jìn)行互補(bǔ)，阻斷蛋白質(zhì)的合成。3。自殺基因。編碼可殺死癌變細(xì)胞的蛋白酶基因。蛋白質(zhì)工程的崛起干擾素是動(dòng)物體內(nèi)的一種蛋白質(zhì)，可以用于治療病毒的感染和癌癥，但在體外保存相當(dāng)困難。如果將其分子上的一個(gè)半胱氨酸變成絲氨酸，那么在-70℃的條件下，可以保存半年。一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由例如：改造干擾素（半胱氨酸）體外很難保存干擾素（絲氨酸）體外可以保存半年玉米中賴(lài)氨酸含量比較低天冬氨酸激酶（352位的蘇氨酸）二氫吡啶二羧酸合成酶（104位的天冬酰胺）改造改造天冬氨酸激酶（異亮氨酸）二氫吡啶二羧酸合成酶（異亮氨酸）玉米中賴(lài)氨酸含量可提高數(shù)倍滿(mǎn)足人類(lèi)生產(chǎn)和生活的需要滿(mǎn)足人類(lèi)生產(chǎn)和生活的需要滿(mǎn)足人類(lèi)生產(chǎn)和生活的需要二、蛋白質(zhì)工程的基本原理對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為應(yīng)該直接對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過(guò)對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)？1、目標(biāo)：根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯肽鏈復(fù)制復(fù)制折疊等具有空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)表達(dá)生物特有的功能或性狀天然蛋白質(zhì)的合成過(guò)程遵循中心法則，并需經(jīng)過(guò)高級(jí)空間結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變2、蛋白質(zhì)工程的原理：基因改造3、基本途徑：基因DNA氨基酸序列多肽鏈