课程内容

《基因工程的应用》
基因工程自20世纪70年代兴起后，在短短的30年间，得到了飞速的发展，现在已经成为生物科学的核心技术。
基因工程的实际应用领域有：农牧业、工业、环境、能源、医学卫生等
应用生物：植物、动物、微生物
一、植物基因工程
植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力（如除草剂，抗虫，抗病，抗干旱和抗盐碱等）还可以改良农作物的品质。
1、抗虫转基因植物
传统的害虫防治办法：农药
转基因抗虫植物优点：减少环境污染、降低生产成本、提高产量
已经问世的转基因抗虫作物：棉花、水稻、玉米、马铃薯、番茄等
主要杀虫基因：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、抗病转基因植物
抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因。
抗真菌基因：几丁质酶基因、抗毒素合成基因。
3、抗逆转基因植物
恶劣的环境条件：
盐碱、干旱、低温、涝灾等。
4、利用转基因改良植物的品质
二、动物基因工程前景广阔
1、用于提高动物生长速度
原因：外源生长激素基因的表达可以使转基因的动物生长更快
将人的生长激素基因或牛的生长激素基因分贝注射到小白鼠受精卵中，得到的“超级小鼠”。
2、用于改善畜产品的品质
优点：避免食物过敏、腹泻、恶心等不适
转基因牛的乳汁，降低乳糖含量
3、用转基因动物生产药物
过程：
1、将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组建重组在一起。
2、用显微镜注射法倒入到受精卵。
3、将受精卵送入母体内
4、转基因动物进入泌乳期后，摄取乳汁，其中就含有人类所需的药用蛋白。
目前已经表达的产物：
抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、α-抗胰蛋白酶
思考：为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？
（1）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。
（2）从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性。
（3）转基因动物又可无限繁殖。
4、转基因的动物作器官移植的供体
目前，人体的器官移植是一个世界性的难题，由于猪的内脏结构、大小、血管分布与人极为相似，而且猪内隐藏的病毒远远小于人类，科学家将目光集中在小型猪身上，可是会发生免疫排斥。
方法：将器官供体基因组倒入某种调节因子，以抑制抗原基因的表达，或者设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，获得没有免疫排斥的转基因克隆猪器官。
三、基因工程药品异军突起
在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素从生物体的哪些结构中直接提取？
直接从生物的组织、细胞或血液中提取。
传统生产方法的缺点
由于受原料来源的限制，量少而且价格十分昂贵。
可利用什么方法来解决上述问题？
利用基因工程方法制造“工程菌”，可提高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。
基因工程药品——生长激素
治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射生长激素。而生长激素的获得很困难。以前，要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底部摘取垂体，并从中提取生长激素。
先可利用基因工程方法，将人的生长激素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。
人们从450L大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于6万具尸体的全部产量。
基因工程药品——胰岛素
胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g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培养液就能产生100g胰岛素！使其价格降低了30%-50%！
基因工程药品——干扰素
从人血中提取干扰素，300L血才提取1mg!
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20-40mg干扰素。
四、基因治疗曙光初照
是指是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。
基因治疗——事例
1990年，美国医学家安德森对一例患有腺苷脱氨酶（ADA）缺乏症的4岁女孩谢德尔进行基因治疗。该女孩由于先天缺乏ADA，自身不能生产ADA，先天免疫功能不全，只能生活在无菌的隔离帐里。经多次治疗后，过上了正常人的生活。
腺苷脱氨酶是一种与机体细胞免疫活性有重要关系的核酸代谢酶。
基因治疗SCID的过程
体外基因治疗：从病人体内获得某种细胞进行培养——然后体外完成基因转移——再筛选成功转移的细胞扩增培养——最后重新输入患者体内。
体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。
不论是哪一种基因治疗，目前都出于初期的临床试验阶段。
在人们还不能完全解释人类基因组的运转机制，没有充分了解基因调控机制和疾病的分子机理之前，基因治疗是非常困难的，另外还存在着技术问题，理论道德方面以及安全性方面的许多困难。