基因工程的应用.ppt.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,*,基因工程的应用,专题基因工程,一、基因工程的应用,1.,转基因植物,杀虫的基因主要有,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,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,抗盐碱和抗干旱的调节细胞渗透压基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因,转基因玉米中,赖氨酸,的含量比对照提高,30%,转基因延熟番茄储存时间可延长,1,2,个月,转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色变异,3.,基因工程药物,(1),来源：转基因的,_,。,(2),成果：,_,、抗体、,_,、激素等。,(3),作用：预防和治疗,_,、心血管疾病、,_,、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。,4.,基因治疗,(1),方法：把,_,导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能。,(2),效果：治疗,_,的最有效的手段。,(3),分类：,_,基因治疗和,_,基因治疗。,工程菌,细胞因子,疫苗,人类肿瘤,遗传病,正常基因,遗传病,体内,体外,(2),两者的区别,动物基因的结构与人类基因的结构基本相同,细菌或酵母菌等生物基因的结构与人类基因的结构有较大差异,合成的药物蛋白与天然蛋白质相同,细菌细胞内没有内质网、高尔基体等细胞器,产生,的药物蛋白可能没有活性,动物的受精卵,微生物细胞,显微注射法,感受态细胞法,不需严格灭菌,温度等外界条件对其影响不大,需严格灭菌,严格控制工程菌所需的温度、,pH,、营养物质浓度等外界条件,从动物,乳汁,中提取,从,微生物细胞,中提取,畜牧业生产,加提取设备,工业生产,设备精良,2.,基因治疗与基因诊断,基因表达,碱基互,补配对,利用,正常,基因导入有基因缺陷的细胞中,以表达出正常性状来治疗,临床实验,制作特定,DNA,探针,与病人样品,DNA,混合分析,杂交带,情况,临床应用,一,、植物基因工程硕果累累,哪些转基因作物已进入大规模商业化应用阶段,?,转基因大豆、玉米、棉花和油菜,植物基因工程技术主要用于哪些方面,?,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,.,(,一,),抗虫转基因植物,1.,虫害给农作物带来了哪些影响,?,传统农业如何防治害虫,?,有哪些不足,?,2.,现在已有哪些抗虫植物问世,?,3.,抗虫基因,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,请阅读,P18,生物资料技术卡,了解一些抗虫基因的抗虫机理。,4.,抗虫棉的目的基因是什么,?,目的基因从何而来,?,5.,我国的转基因抗虫棉取得了哪些进展,?,（二）抗病转基因植物,1.,什么是病原微生物？有哪些种类？,引起生物生病的微生物，主要有病毒、真菌和细菌等,2.,为什么说常规育种很难培育出抗病毒的新品种？,3.,在抗病转基因植物中使用最多的是什么基因？,病毒外壳蛋白（,coat protein,，,CP,）基因；,病毒的复制酶基因,3.,在抗真菌转基因植物,中,使用什么基因？,几丁质酶基因和抗毒素合成基因,（三）其他抗逆转基因植物,1.,哪些环境条件会造成农作物低产、减产？,盐碱、干旱、低温和涝害等,2.,盐碱和干旱对农作物的危害与什么有关？,细胞内的渗透压调节,在抗盐碱和抗干旱作物中使用了什么基因？,调节细胞渗透压的基因,3.,转基因耐寒的烟草和番茄中哪种目的基因提高了其抗寒能力？目的基因从何而来？,鱼的抗冻蛋白基因,4.,抗除草剂基因有何用途？,喷洒除草剂时，杀死田间的杂草而不损伤作物,（四）利用转基因改良植物的品质,人体（或其它脊椎动物）必不可少，而机体内又不能合成的，必须从食物中补充的氨基酸，称,必需氨基酸,。,必需氨基酸,共有种：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸,。,如果饮食中经常缺少必需氨基酸，可影响健康。,另外,12,种氨基酸是人体细胞能够合成的叫做非必需氨基酸。,转基因延熟番茄的目的基因是什么？,控制番茄果实成熟的基因,转基因矮牵牛的目的基因,是什么？,与植物花青素代谢有关的基因,转基因蓝玫瑰,总结：基因工程在农业上的应用,（,1,）高产、稳产和具优良品质的品种,用基因工程的方法可以改善粮食作物的,蛋白质含量。如,“,向日葵豆,”,植株。,（,2,）抗逆性品种,将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。,二,、动物基因工程前景广阔,（一）用于提高动物生长速度,动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等,导入外源生长激素基因,（二）用于改善畜产品的品质,举例说明,将,肠乳糖酶基因,导入奶牛基因组，转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大减低。,（三）用转基因的动物生产药物,设问,:,就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？,转基因动物的,乳腺,。,（,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,）从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可无限繁殖。,设问,:,为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？,将,药物蛋白基因,与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起,，通过显微注射等方法，导入哺乳动物的受精卵中，将受精卵送入母体，使其发育成转基因动物。,转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁生产所需要的药品，称为,乳腺生物反应器,或乳房生物反应器。,乳腺生物反应器,乳腺生物反应器的优点：产量高；质量好；成本低；易提取。,（四）用转基因动物作器官移植的供体,利用基因工程对猪的器官进行改造,方法：,将器官供体基因组导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达或设法除去抗原决定基因,，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官,将,目的基因,导入到动物的受精卵里，目的基因若与受精卵染色体,DNA,整合，细胞分裂时，该基因随染色体的倍增而倍增，使每个细胞中都带有目的基因，使,性状得以表达,，并稳定地遗传给后代，从而获得基因产品。这样一种新的个体，称为转基因动物。,总结：什么叫转基因动物？,基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么？,繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮毛等优良品质的转基因动物。,该过程的重要步骤是通过,感染或显微注射技术,将重组,DNA,转移到动物受精卵中。,答案：,(1),启动子 标记基因 终止子,(2),受精卵发育的全能性最容易表达,(3),分子杂交 个体生物学水平鉴定,DNA,分子杂交抗原,抗体杂交,(,答对任意两种即可,),(4),工程菌培养 动物细胞培养 直接从生物组织、细胞或血液 由于受操作条件相对较苛刻等的限制，价格十分昂贵,典例,1,1.,在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素等直接从生物体的哪些结构中提取？,从生物的组织、细胞或血液中提取。,2.,传统生产方法的缺点,:,由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。,三、基因工程药品异军突起,3.,可利用什么方法来解决上述问题？,利用基因工程方法制造转基因的,工程菌,，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。,工程菌,:,用,基因工程,方法，使外源基因得到高效率表达的,菌类细胞株系,。,基因工程药品包括：细胞因子（即淋巴因子如白细胞介素,2,、干扰素）、抗体、疫苗、激素等,胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺中提取，每,100kg,胰腺只能提取,4,5g,胰岛素。用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，远不能满足社会需要。,1979,年，科学家,将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌,DNA,分子重组,，并在大肠杆菌内实现了表达。,1982,年，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰岛素投入市场，售价降低了,30%,50%,。,基因工程药品,胰岛素,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。,现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,450 L,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,生长激素,干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染后产生的一种,糖蛋白,。干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一种抗病毒的特效药。此外干扰素对治疗癌症和某些白血病也有一定疗效。传统的干扰素生产方法是从人血液中的白细胞内提取，每,300L,血液只能提取出,1mg,干扰素。,1980,1982,年，科学家,用基因工程方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素,，,是传统的生产量的,12,万倍。,1987,年上述干扰素大量投放市场。,基因工程药品,干扰素,利用微生物生产药物的优越性何在,?,利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。有以下优越性：,（,1,）,利用活细胞作为表达系统,，,表达效率,高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。（,2,）,可以解决传统制药中原料来源的不足,。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料。（,3,）,降低生产成本,，减少生产人员和管理人员。,1,、,基因治疗概念：,四,、基因治疗曙光初照,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。,（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）,2,、实例：,将,腺苷酸脱氨酶基因,转入取自患者的淋巴细胞中，再将这种淋巴细胞转入患者体内。,(1),对严重复合型免疫缺陷症的治疗,3,、基因治疗的类型,体外基因治疗,：先从病人体内获得某种细胞，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。,体内基因治疗,：直接向人体组织细胞中转移的治病方法。（如将治疗囊性纤维病的正常基因转入患者肺组织）,4,、基因治疗的发展现状：,处于初期的临床试验阶段,5,、用于基因治疗的基因种类：正常基因、反义基因和自杀基因,DNA,分子杂交,是基因诊断最基本的方法之一。当用一段已知基因的核苷酸序列作为,探针,，与被测基因进行接触，若两者的碱基完全配对成双链，则表明被测基因中含有已知的基因序列。,知识回顾：基因诊断,五、基因芯片,从正常人的基因组中分离出,DNA,与,DNA,芯片杂交就可以得出标准图谱；从病人的基因组中分离出,DNA,与,DNA,芯片杂交就可以得出病变图谱。,通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的,DNA,信息。,基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。,思考与探究,:,根据所学内容，试概括写出基因工程解决了哪些生活、生产中难以解决的问题。,基因工程可以,生产人类需要的药物,，如胰岛素、干扰素等。我们,吃的某些食品,如番茄、大豆等也,可以是基因工程产品,。农业生产中的,抗虫棉、抗病毒烟草、抗除草剂大豆,等都已进入商品化生产，上述产品有些是常规方法难以生产的或者生产成本过高。,考题训练,1.AD 2.D 3.ABC,4.,（,1,）全部,部分,（,2,）筛选,（,3,）乙,表达产物,耐旱性,（,4,）同源染色体的一条上,5.,（,1,）逆转录酶,DNA聚,合酶,氨基酸,脱氧核苷酸,（,2,）引物,（目的基因或,A,基因）模板,（,3,）基因表达载体,（,4,）使其成为感受态细胞，使大肠杆菌更容易吸收重组,DNA,分子,6.,(1),基因 将目的基因导入受体细胞 启动子,终止子,(2),胚胎移植,(3),生物安全、环境安全 植物组织培养,7.,(1)目的基因 从基因文库中获取、PCR技术扩增、人工合成(2)担心出现滞后效应 担心出现新的过敏原,担心营养成分改变,(3)生殖隔离 启动子,(4)抗生素 培养液 无菌、无毒,8.,(1)基因选择性表达,(2)PCR技术 能 引物,解旋酶处理或加热,探针与R基因或r基因 RR,此课件下载可自行编辑修改，此课件供参考！,部分内容来源于网络，如有侵权请与我联系删除！,