基因工程的应用(暂定版).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,*,基因工程的应用,一,、植物基因工程硕果累累,植物基因工程技术：,1.抗虫转基因植物,2.抗病转基因植物,3.抗逆转基因植物,4.利用转基因改良植物的品质,1.抗虫转基因植物,抗虫棉叶子,正常棉叶子,使用化学农药的缺点：,造成环境污染,损害人类健康,增加生产成本,用于杀虫的基因主要是：,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,抗烟草花叶病毒转基因甜椒,抗病毒转基因西葫芦,3.其他抗逆转基因植物,耐寒、耐旱转基因水稻,(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,4.利用转基因改良植物的品质,含大量维生素的转基因玉米,抗癌抗衰老的紫色西红柿,转入维生素A合成酶基因的大米,你知道哪些食品中缺少必需氨基酸？,如何用转基因的方法加以改良？,a.将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物,b.改变必需氨基酸合成途径中某种关键酶的活性,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,转基因蓝玫瑰,观赏价值,转入荧光酶的转基因烟草苗,1、基因工程与作物育种,（1）目的：获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，培育出具有各种,的作物新品种。,（2）抗虫转基因植物与抗病转基因植物,一、植物基因工程硕果累累,抗逆性,抗虫转基因植物,抗病转基因植物,方法,从某些生物中分离出具有,杀虫活性的基因,，将其导入作物中,将,抗病基因,导入植物中,基因,种类,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：,几丁质蛋白,基因和抗毒素合成基因,成果,转基因抗虫棉、转基因抗虫水稻等,抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等,意义,减少,化学农药,的使用，降低生产成本，减少环境污染，降低了对人体健康的损害,（3）其他抗逆转基因植物,.抗逆基因：调节细胞,渗透压,的基因，提高作物抗盐碱和抗干旱能力；鱼的,抗冻蛋白,基因使作物耐寒；抗除草剂基因，使作物抗除草剂。,.成果：抗盐抗干旱烟草、耐寒番茄、抗除草剂玉米等。,（4）利用转基因改良植物的品质,如我国科学家将富含赖氨酸的,11.,蛋白质编码基因,导入玉米，获得的转基因玉米中赖氨酸的含量比对照组提高30%。,1.用于提高动物生长速度,二,、动物基因工程前景广阔,转入外源生长激素基因的“超级小鼠”,2.用于改善畜产品的品质,“乳糖不耐症”,乳糖含量低的奶牛：,将,肠乳糖酶,基因导入奶牛基因组,3.用转基因的动物生产药物,人治疗性抗体转基因奶牛,含有人凝血因子,的转基因羊,乳腺生物反应器生产抗凝血酶,蛋白,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。,4.用转基因的动物作器官移植的供体,导入人基因具特殊用途的猪和小鼠,免疫排斥,抑制抗原决定基因的表达,二、动物基因工程前景广阔,基因来源或处理,成果,提高动物的生长速度,外源,12.,生长激素,基因,转基因绵羊、转基因鲫鱼,改善畜产品的品质,13.,肠乳糖酶,基因,转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量少,转基因动物生产药物,药用,14.,蛋白,基因+,15.,乳腺,蛋白基因的启动子,乳腺生物反应器,转基因动物作,16.,器官移植,的供体,抑制或除去,17.,抗原决定基因,结合,18.,克隆技术,培育出没有,19.,免疫排斥反应,的转基因克隆猪器官。,三、基因工程药品异军突起,基因工程肝炎疫苗,基因工程药物发酵设备,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，一名糖尿病患者每年需用的胰岛素需要从40头牛或50头猪的胰脏中才能提取到。1978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,，用2000ml 大肠杆菌发酵液得到100kg胰岛素。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%。,第一种基因工程药品 重组人胰岛素,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。治疗一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑下,垂体,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,病毒侵入细胞后产生,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,某些,癌症,和,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。19801982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,基因工程干扰素,基因工程艾滋病疫苗,基因工程乙肝疫苗,包括细胞因子、抗体、疫苗、激素等。,基因工程药品,可以用来预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、,各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。,（1）方式：利用基因工程培育,“20.,工程菌,”,来生产药品。,（2）实例：用基因工程方法生产胰岛素。,（3）过程：胰岛素基因与大肠杆菌的DNA分子,21.,重组,，并且在大肠杆菌内获得成功的,22.,表达,。,（4）成果：利用“工程菌”可生产细胞因子、抗体、疫苗、激素等。,三、基因工程药品异军突起,基因诊断：,也称为,DNA诊断,或,基因探针技术,，即在DNA水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。,探针制备：,放射性同位素(如,32,P)、荧光分子,等标记的DNA分子；,原 理：利用,DNA分子杂交原理,；,四,、基因治疗曙光初照,基因诊断技术在什么方面发展迅速？,在,诊断遗传性疾病,方面发展迅速。目前已经可以对几十种遗传病进行,产前诊断,。,1）珠蛋白的DNA探针 镰刀状细胞贫血症,2）苯丙氨酸羧化酶基因探针 苯丙酮尿症,3）白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的DNA探针 白血病,举例,基因探针：,基因探针就是一段与目的基因或DNA互补的,特异核苷酸序列,。它包括整个基因，或基因的一部分；可以是DNA本身，也可以是由之转录而来的RNA。,DNA,分子杂交原理：,DNA分子杂交是基因诊断最基本的方法之一。其基本原理是：,互补的DNA单链,能够在一定条件下,结合成双链,，即能够进行杂交。这种结合是,特异,的，即严格按照碱基互补配对进行。因此，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。,基因治疗：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，这是治疗遗传病的最有效的手段,。,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。,患半乳糖血症的患者，由于细胞内半乳糖苷转移酶,基因缺陷,而缺少半乳糖苷转移酶，使过多的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等功能受损。,1971年，美国科学家在体外做了试验，用,带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体组织细胞,，结果发现这些组织细胞能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换的方法治疗这种遗传病是可能的。,首例基因治疗的,受益者,（,美国1990年,）,到1998年底，世界范围内累计3134人接受了基因转移试验,1990年美国国立卫生,研究院,治愈一位“重症联合免疫缺陷综合症”的4岁女孩,基因治疗,：用一个正常的基因来代替缺陷基因,ADA基因缺陷,ADA：腺苷酸脱氨酶,基因治疗的分类,体外基因治疗,：先从病人,体内,获取某种细胞，例如T淋巴细胞，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基因的治病方法。,（1）概念：把,23.,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。,（2）成果：将腺苷酸脱氢酶转入患者的淋巴细胞。,（3）途径：分为,24.,体内基因治疗,和,25.,体外基因治疗,。,四、基因治疗曙光初照,基因工程与食品业,基因工程为人类开辟,新的食物来源,。,1）,鸡蛋白基因,在大肠杆菌和酵母菌中表达获得成功。这表明，未来能用发酵罐培养的大肠杆菌或酵母菌来生产人类所需要的,卵清蛋白,。,2）用基因工程的方法,从微生物中获得,人们所需要的,糖类,、,脂肪,和,维生素,等产品。,基因工程为食品工业中提供了什么前景？,转基因生物和转基因食品的安全性,1、两种观点,（1）转基因生物和转基因食品不安全，要严格控制。,（2）转基因生物和转基因食品是安全的，应该,26.,大范围推广,。,2、我国的态度：十分重视转基因生物及其产品的安全性。,基因工程与环境保护,1）用于,环境监测,。,2）用于被污染,环境的净化,。,基因工程在环保方面有什么应用？,例如：用,DNA探针,可以检测,饮用水中病毒,的含量。此方法的特点是,快速,、,灵敏,，1吨水中有10个病毒也能检测出来。,通过基因工程方法怎样进行环境监测？,1）用基因工程产物“,超级细菌,”分解石油，可以大大提高细菌分解石油的效率。具体方法：将能分解三种烃类的,假单孢杆菌,的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌”。,2）用基因工程培养出,“吞噬”汞和降解土壤,中,DDT,的,细菌,，以及能够,净化镉污染,的,植物,。,3）通过基因重组构建新的,杀虫剂,，取代生产过程中耗能多、易造成环境污染的农药，并试图通过基因工程,回收和利用工业废物,。,通过基因工程方法怎样净化被污染的环境？,