现代生物科技专题 基因工程的应用(第一章第三节).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,*,第三节基因工程的应用,一,、植物基因工程,转基因工程技术主要用于提高农作物的,抗逆能力,以及,改良农作物的品质,和利用植物,生产药物,等方面。,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,二、动物基因工程前景广阔,特点：发展较迟，应用方面广,1,、提高生长速度,2,、改善畜产品的品质,3,、生产药物,4,、作为器官移植的供体,乳腺生物反应器,将,药用蛋白基因,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，将受精卵送入母体内，使其生长发育成,转基因动物,。,乳腺生物反应器,本质：,优点：,转基因动物,1,、安全可靠,2,、产量高,3,、成本低,4,、无污染,用转基因的动物生产药物,（重点）,优点：,产量高、质量好、,成本低、易提取,乳腺生物反应器,过程：,1,、,重组,药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子,2,、用显微注射法,导入,到受精卵,3,、将受精卵,送入,母体生长发育,4,、转基因动物进入泌乳期后，,提取,乳汁,注意：,雌性个体才能生产药物,在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、生长激素直接生物体的哪些结构中提取？,药品直接从生物的,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，,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,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。,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,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。,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,胰岛素,2,DNA,质粒,细菌细胞,DNA,人体细胞,胰岛素基因,限制酶,限制酶,胰岛素,利用生物工程获得胰岛素,1,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。,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。,人造血液及其生产,基因工程药品,干扰素,三、基因工程药物,项目,本质,功能,传统方法,现代方法,胰岛素,干扰素,（,、）,乙型肝炎疫苗,蛋白质,治疗糖尿病,动物胰脏中提取,大肠杆菌细胞,糖蛋白,治疗病毒性肝炎和肿瘤,人血液中,提取,酵母菌,细胞,乙肝抗原,预防乙肝,酵母菌,细胞,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,。,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,基因治疗：,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。,基因治疗的方法,体外基因治疗：,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。,直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。,实例,:,遗传性囊性纤维化病,1994,年美国科学家利用经过修饰过的腺病毒作载体，将正常基因导入患者肺组织中。,体内基因治疗：,取患者骨髓,分离干细胞,病毒,正常基因,并入正常基因的干细胞,注入患者体内,P53,基因,病毒,P53,蛋白膜,瘤细胞变小,4,）用于基因治疗的基因种类,正常基因：从健康人体上分离得到的功能正常的基因，用以取代病变基因，或依靠其表达产物。,反义基因,:,即通过产生的,mRNA,分子，与病变基因产生的,mRNA,进行互补,(,杂交,),，来阻断非正常蛋白质的合成。,自杀基因：即编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因。,阅读书,P24,页,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？,为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？,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。,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。,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。,1,基因治疗是指（）,A.,对有基因缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的,B.,把健康的外源基因导入到有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的,C.,运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变恢复正常,D.,运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的,B,1.,DNA,分子杂交技术可比较不同种生物,DNA,分子的差异。将来自不同种生物的两条,DNA,单链进行杂交，两种生物 的,DNA,分子碱基序列越相似，形成的杂合双链区的部位就越多。某人用甲乙丙三种生物的,DNA,单链进行杂交实验，结果如右图所示，根据图判断，下列叙述中错误的是（多选）,A,游离的单链所对应的原物种,DNA,片段均不含遗传信息,B,杂合双链区的存在表示两种生物携带的遗传密码相同,C,甲与乙的亲缘关系比甲与丙的亲缘关系远,D,甲与乙的亲缘关系比乙与丙的亲缘关系近,ABD,现有储备苏云金杆菌的,Bt,毒蛋白基因的,cDNA,文库。简述培育抗虫棉的操作过程。,用限制酶从,cDNA,文库中获取,Bt,毒蛋白基因；,将,Bt,毒蛋白基因插入农杆菌,Ti,质粒的,T-DNA,构建基因表达载体；,通过农杆菌转化法导入棉花受体细胞；,检测筛选出成功转化的棉花细胞；,通过植物组织培养形成抗虫棉植株。,简述培育可以生产乙肝疫苗,(,乙肝病毒表面抗原,),的转基因牛的方法步骤。,用限制酶从乙肝病毒,DNA,中获取表面抗原基因,;,将抗原基因和,乳腺蛋白基因的启动子等,调控组件,同时插入质粒，构建基因表达载体；,通过显微注射的方法导入山羊的受精卵；,检测筛选出成功转化的受精卵,培养成胚胎；,将胚胎植入代孕母牛,使其生长发育转基因牛,.,用,工程酵母菌,生产乙肝疫苗,(,乙肝病毒表面抗原,),用限制酶从乙肝病毒基因文库中获取抗原,蛋白基因,;,将抗原蛋白基因插入质粒，构建基因表达,载体；,用,Ca,+,处理酵母菌使之成为感受态细胞，,将重组质粒导入酵母菌；,检测筛选出成功转化的酵母菌，进行,发酵,培养,。,复合型免疫缺陷症患者缺失腺苷酸脱氨酶基因（,A,基因）,造成体内缺乏腺苷酸脱氨酶。简述用,基因治疗,方法治疗复合型免疫缺陷症的过程。,从患者体内分离出淋巴细胞进行培养；,用限制酶从正常人体细胞中获取,A,基因，插入,质粒构建基因表达载体；,用显微注射法将重组质粒导入淋巴细胞；,检测筛选出成功转化的淋巴细胞，转入患者,体内；,一段时间内，检测患者体内是否产生腺苷酸,脱氨酶。,