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,45g,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！,