1、第2节 基因诊断与基因治疗,课程标准 简述基因诊断与基因治疗。 课标解读 1说出基因诊断的基本含义和基本原理。 2描述基因诊断在恶性肿瘤早期诊断中的突出作用。 3简述基因芯片的基本含义及在生物医学方面的应用。 4说出基因治疗的基本含义、基本步骤、优点及其前景。 5体验科学技术的发展在促进人类健康方面的积极作用， 认同每一项新技术的发展都有逐步完善的过程、都有可 能带来相关的社会问题。,一类是由入侵病原微生物_引起的；另一类是人类自身的遗传物质_而引起的。 指用_(如32P)、荧光分子等标记的_ _做探针，利用_原理，鉴定被检测样本上的_，从而达到检测疾病的目的。,基因诊断技术的原理,1引起人类
2、疾病的原因,2基因诊断,基因的表达,发生变异,放射性同位素,子,DNA分子杂交,DNA分,遗传信息,构建_获得待测组织_对待测单链DNA分子进行_技术扩增，将扩增获得的DNA热处理得到大量的DNA单链将待测DNA转移到含_ _的尼龙膜上将_与尼龙膜上的DNA探针进行杂交，如果尼龙膜上含有突变基因，就会形成特定颜色的_。 既客观又_。 基因诊断技术能否检测所有的疾病？ 提示 不能，如21三体综合征、夜盲症等。,【思维激活1】,3基因诊断的过程,4基因诊断的特点,基因探针,单链DNA,PCR,探针,待测DNA,杂交斑,灵敏,基因,基因诊断可分为两类：一类是直接检查与疾病相关的基因本身是否异常。通常
3、使用基因本身或紧邻的DNA序列作为探针，或通过PCR扩增产物，以探查基因有无突变、缺失等异常情况，这种方法称为直接基因诊断，主要适用于已知基因异常的疾病。另一类是间接基因诊断，当与疾病相关的基因已知，但其异常情况尚不清楚，或与疾病相关基因本身尚属未知时，也可以通过对受检人及其家系进行DNA检测和连锁分析，来推断受检人的疾病相关基因是否出现了异常。,1基因诊断的分类,特别提醒：基因检测的方法很多，关键要解决两个问题：第一，要寻找特定的DNA片段；第二，将特定的DNA片段显示出来。,2基因诊断过程镰刀型细胞贫血症基因诊断过程,(1)针对患者进行检测诊断。病原体侵入人体后会引起相应的疾病，当我们了解
4、其核苷酸序列后，就可以设计引物和探针，通过基因检测进行诊断。用于病毒(乙肝病毒、艾滋病病毒等)、细菌(结核杆菌)等病原体的检测。 (2)对正常人进行早期诊断，特别用于癌症基因的检测和诊断。通过研究，人们已阐明部分癌基因与癌症之间的关系。目前临床上可以用基因检测方法诊断白血病、肺癌、神经胶质瘤等疾病。除此以外，基因诊断技术还广泛地应用于DNA指纹分析、个体识别、亲子鉴定等司法鉴定中，以及动植物检疫与转基因动物中阳性基因的检测。,3基因诊断的应用,(3)对有遗传风险的胎儿作产前诊断。通过基因诊断，不仅可以检测胎儿的性别，还可以检测与染色体有关的遗传疾病，对于高发性遗传疾病如地中海贫血、镰刀型细胞贫
5、血症、凝血因子缺乏症等的基因诊断已在临床上应用，为优生优育作出了贡献。,下列关于基因诊断的叙述中，不正确的是 ( )。 A基因诊断具有更准确、快速、灵敏、简便等特征 B基因诊断应用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA 分子做探针 C基因诊断的技术前提是 DNA分子杂交 D科技发展、技术进步，使基因诊断已能完成许多疾病 的诊断和治疗 解析 基因诊断的概念要从内容、原理、特点、成果等方面全面掌握。基因诊断的作用是诊断疾病，而不能治疗疾病，故D项错误。 答案 D,【巩固1】,是将大量特定序列的_(探针)有序地固定在尼龙膜、玻片或硅片上，从而能大量、快速、平行地对DNA分子的_进行测定和定量分析。基因
6、芯片实际上是一种高密度的_ 。 (1)发现疾病的_。 (2)用于_的检测。,神奇的基因芯片,1基因芯片,2基因芯片的应用举例,DNA片段,碱基序列,DNA阵列,相关基因,传染病,(3)基因芯片技术与医学行为的改变 基因芯片不仅能做到_、 _地诊断疾病，还可指导医生针对不同患者的基因活动特点，使用不同的治疗方法，进行_的治疗。 基因芯片技术还有助于发现不同个体对疾病_的差 异。 基因芯片检测的原理是什么？ 提示 DNA分子杂交原理。,【思维激活2】,快速,准确,个体化,易感性,基因芯片的技术原理 例如，假如基因芯片上载有碱基序列为ATCGGC的探针，而组织细胞样品中含有与探针互补的碱基序列TAG
7、CCG，当样品与探针混合后，两者即可互补结合。未结合的分子可以洗去。由于已用人工方法使样品中DNA序列含有荧光染料，这样，用荧光显微镜对芯片进行扫描，就可以对阵列上每个位点的荧光强度进行定量分析，从而得到检测结果，了解样品中含有哪些基因。依据同样的原理，基因芯片也可以对信使RNA分子进行检测，了解它的含量，再根据RNA的含量推测相应蛋白质的含量。,下列有关基因芯片叙述中，不正确的是 ( )。 A基因芯片技术利用了DNA分子杂交原理 B基因芯片可以检测DNA序列，也可以检测RNA序列 C基因芯片可直接检测蛋白质含量 D基因芯片可快速诊断传染病 解析 基因芯片可对信使RNA分子进行检测，进而推测相
8、应蛋白质的含量，而不能直接检测。 答案 C,【巩固2】,下列关于基因芯片技术在生物医学上的应用，不正确的是 ( )。 A发现疾病相关基因 B不能检测传染病，只能检测遗传病 C基因芯片技术可有助于发现不同个体对疾病易感性差 异，能预测将来患某种疾病的风险 D基因芯片对疾病的诊断有快速、准确、高效、自动化 的特点 解析 基因芯片也能检测传染病。 答案 B,【巩固3】,就是把特定的_导入有_的细胞中，从而达到治疗疾病的目的。 (1)SCID患病机理：患者体内有两个分别来自父母双方的有缺陷的腺苷酸脱氨酶基因(ada)，造成体内缺乏腺苷酸脱氨酶，导致免疫系统不能完成正常功能，只能在无菌条件下生活。,初露
9、曙光的基因治疗,1基因治疗,2基因治疗SCID的过程,外源基因,基因缺陷,(2)治疗SCID过程：将人的_与某种病毒核酸_从SCID患者体内分离_ 该病毒感染T淋巴细胞，同时将_导入T淋巴细胞培养T淋巴细胞将携带正常_的T淋巴细胞再注入患者体内获得免疫力。 (1)杀死肿瘤细胞：将抑制癌细胞_的基因转入到癌细 胞内，不仅可_癌细胞繁殖，还可诱导它自杀死亡； 或者将一段可抑制_的DNA序列导入癌细胞，使癌基因不能表达，导致癌细胞不能增殖。 (2)提高人体免疫力：将提高_的基因导入免疫系统，提高人体防御功能，进而杀死癌细胞。,3基因治疗恶性肿瘤,正常ada基因,重组,淋巴细胞,ada基因,ada基因
10、,阻断,癌基因转录,人体免疫力,增生,选择_将治疗基因与_结合治疗基因在细胞内正常_。 与传统的药物治疗方法相比，基因治疗具有哪些优点？ 提示 基因治疗是一种根本性的治疗，它可以通过取代突变的致病基因，也可以通过改变病变细胞的基因结构，或者通过导入能增强人体内免疫能力的基因等方式，来达到治疗的目的。与传统的药物治疗相比，以上这些措施，都是从根本上对疾病进行治疗。,【思维激活3】,4基因治疗的一般步骤,治疗基因,运输载体,表达,基因治疗一般经过以下三步： (1)选择治疗基因。对单个基因缺陷引起的遗传性疾病，一般采用“缺什么补什么”的原则，即将正常基因运送到有病的细胞中，取代缺陷基因，使细胞功能恢
11、复正常。对多基因疾病，从中选择出致病的主导基因，对其进行替换或抑制。 (2)选择运输治疗基因的载体，将治疗基因转入患者体内。通常采用的载体是病毒。即将治疗基因整合到失去繁殖能力的病毒内，利用病毒极高的感染能力，把基因导入特定的组织细胞中。,1基因治疗的步骤,(3)治疗基因的表达。进入细胞的外源基因必须完整无损，能在细胞内表达出有正常功能的蛋白质，才能发挥其治疗作用。 (1)基因置换：正常基因取代致病基因。 (2)基因修正：纠正致病基因的突变碱基序列。 (3)基因修饰：目的基因表达产物补偿致病基因的功能。 (4)基因抑制：外源基因干扰、抑制有害基因的表达。 (5)基因封闭：封闭特定基因的表达。,
12、2基因治疗的机理,(1)用于癌症治疗。目前，基因治疗在恶性肿瘤的治疗中应用得最多。治疗方案可分为两类：一类是杀死肿瘤细胞将抑制癌细胞增生的基因转入到癌细胞内，不仅可阻断癌细胞繁殖，还可诱导它自杀死亡；或者将一段可抑制癌基因转录的DNA序列导入癌细胞，使癌基因不能表达，癌细胞也就不能增殖。另一类是将提高人体免疫力的基因导入免疫系统，以提高人体防御功能，由人体免疫系统杀死癌细胞。 (2)遗传性疾病的基因治疗。遗传性疾病是由人体遗传物质改变引起的疾病，目前大多数单基因遗传病尚无有效的根治方法。通过基因治疗纠正有缺陷的基因是治疗单基因遗传病的根本方法。 (3)艾滋病等其他疾病。,3基因治疗的应用,(1
13、)病毒通常能感染多种细胞。因此，如果使用病毒载体运载基因，它们可能会更多地改变目标细胞。另一个危险是新基因插入DNA的位置可能出现错误，导致癌症和其他损伤的产生。 (2)如果将DNA直接注射入肿瘤中，或利用脂质体运输系统，这段DNA能被非目的性地引入复制细胞中，产生遗传变化的可能性很小。 (3)基因治疗的其他危险还包括：转化基因“过表达”，产生过多的缺失蛋白，对机体产生损害；病毒载体引起炎症或免疫效应；患者可能将病毒传播给其他个体或传播到环境中。,4基因治疗存在的风险,下列不属于基因治疗的是 ( )。 A摄入“健康基因” B用正常的基因去弥补有缺陷的基因 C转移基因可以提高免疫力，用于肿瘤和艾
14、滋病的治疗 D将可抑制癌基因转录的DNA序列导入癌细胞，抑制其 增殖 解析 基因治疗就是把特定的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，从而达到治疗疾病的目的。 答案 A,【巩固4】,对恶性肿瘤进行基因诊断的过程为 ( )。 将DNA转到一种特制的尼龙膜上 构建基因探针 从人体的尿液或血清等体液中获得少量的脱落细胞，提取DNA，经热处理成单链DNA 将探针与尼龙膜上的DNA分子结合 对单链DNA进行PCR技术扩增 将扩增获得的DNA热处理得到大量的DNA单链 A B C D,【例1】,示例一 基因诊断的过程,思维导图： 深度剖析 对恶性肿瘤进行基因诊断的原理和过程为：首先要利用已知的恶性肿瘤基因制备D
15、NA分子探针；从人体的尿液或血清等体液中获得少量的脱落细胞，提取DNA，经热处理成单链DNA；对单链DNA分子进行PCR技术扩增；将扩增获得的DNA热处理得到大量的DNA单链；将DNA转到一种特制的尼龙膜上；将探针与尼龙膜上的DNA分子进行杂交，如果尼龙膜上含有突变基因，就会形成特定颜色的杂交斑。 答案 B,反思感悟 与基因诊断有关的技术 (1)基因探针。基因探针是将已知的DNA分子片段经热处理制成单链DNA，并用放射性同位素标记该单链DNA。 (2)诊断过程中要将被检测的DNA分子热处理解旋成单链。 (3)DNA分子杂交。将基因探针与被检测的单链DNA分子杂交，根据杂交片段或杂交斑作出准确判
16、断。,下图是基因治疗的两种途径，请据图回答下面的问题。,【例2】,示例二 基因治疗,(1)图中表示体内途径的是_(填序号)，表示体外途径的是_(填序号)。 (2)体内途径是将带有治疗作用的_通过_直接送入人体某些细胞中。 (3)体外途径需要采用_技术将_导入患者的某种细胞中，然后通过_使其增殖，最后输回患者体内。 (4)基因治疗两种途径的目的相同，即_。 思维导图：,深度剖析 本题要求熟悉基因治疗两种途径的基本过程、所使用的生物技术及最终的目的。图中为体内基因治疗，为体外基因治疗。 答案 (1) (2)基因 载体 (3)转基因 目的基因 体外培养 (4)直接纠正或弥补缺陷基因的功能 归纳整合
17、基因治疗的种类 (1)基因治疗的体内治疗：即直接将基因导入体内的治疗方法。可分为：异位导入，将基因导入非病变的细胞，如皮下、肌肉等；原位导入，将基因直接导入病变的部位，如肿瘤细胞、骨髓细胞等。,(2)基因治疗的体外治疗(回输)：即将病人的部分组织或细胞取出，在体外培养导入基因后，再回输入体内。 (3)体细胞基因治疗：即指将正常基因转移到体细胞，使之表达基因产物，以达到治疗的目的。这种方法的理想措施是将外源正常基因导入靶体细胞内染色体的特定基因座位，用健康的基因确切地替换异常的基因，使其发挥治疗作用，同时还须减少随机插入引起新的基因突变的可能性。 (4)生殖细胞基因治疗：即将正常基因移到患者的生
18、殖细胞或早期胚胎内，使其可以发育成正常个体。但这会涉及社会伦理问题，所以人类目前多不考虑生殖细胞的基因治疗。,A应用了DNA分析技术 B在DNA或RNA分子水平上操作 C直接用基因探针检测目的基因 D从诊断结果上看，比传统方法更复杂 解析 基因诊断比传统方法更快速、简便。 答案 D,1.下列有关基因诊断的叙述中，错误的是 ( )。,应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达到检测疾病的目的。这里的基因探针是指 ( )。 A用于检测疾病的医疗器械 B用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子 C合成珠蛋白的DNA D合成苯丙氨酸羟化酶的DNA片段 解析 考查基因探针的含义，属识记水平
19、。 答案 B,2,ADNA BRNA C蛋白质 D脂肪 解析 基因芯片是将大量特定序列的DNA探针有序地固定在尼龙膜、玻片或硅片上，从而能大量、快速、平行地对DNA分子的碱基序列进行测定和定量分析。依据同样原理，基因芯片也可以对信使RNA进行检测。 答案 AB,3(多选)基因芯片技术可以直接检测 ( )。,A基因修复 B基因置换 C基因失活 D基因突变 解析 基因治疗的最终目的是纠正或弥补缺陷基因的功能，A、B、C项均能达到此目的。由于基因突变具有不定向性，故在基因治疗中不能采用此方法。 答案 D,4一般不采用的基因治疗的策略是 ( )。,体外基因治疗，又叫做体外原位基因治疗，通常包括以下几个
20、步骤(如下图)。根据以下步骤回答相关问题。 从患者体内取出带有基因缺陷的细胞并进行培养(、)； 通过基因转移进行遗传修正()； 将经过遗传修正的细胞进行选择和培养()； 将修正后的细胞通过融合或移植的方法转入患者体内()。,5,(1)从患者体内取出带缺陷基因的细胞进行培养，这些细胞被称作_，通常是_，生殖细胞不能作为靶细胞。 (2)在基因转移中通常用的载体是_。 (3)将经过遗传纠正的细胞进行选择和培养，必须用到_培养基，培养基成分包括_、_、_、_、_。 答案 (1)靶细胞 体细胞 (2)质粒或灭活病毒(逆转录病毒) (3)选择 葡萄糖 氨基酸 无机盐 维生素 动物血清,课堂小结,基因诊断技术的原理 神奇的基因芯片 初露曙光的基因治疗,基因诊断与基因治疗,
