基因工程應(yīng)用(6)

1、關(guān)于基因工程的應(yīng)用 (6)第一張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、植物基因工程碩果累累1、在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用發(fā)展迅速2、主要用于提高作物的抗逆能力改良農(nóng)作物的品質(zhì)生產(chǎn)藥物抗蟲(chóng)抗病抗鹽堿、干旱抗除草劑抗寒其他抗逆性第二張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、植物基因工程碩果累累： 植物基因工程在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用發(fā)展迅速。從1996-2001年，在短短的5年中，全世界轉(zhuǎn)基因作物的種植面積就增長(zhǎng)了30倍。 以轉(zhuǎn)基因植物研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用為標(biāo)志的農(nóng)業(yè)技術(shù)革命，已經(jīng)在一些國(guó)家展開(kāi)。2001年，就世界范圍來(lái)看，轉(zhuǎn)基因植物種植面積首次突破5106hm2。其中，轉(zhuǎn)基因大豆、棉花、油菜、玉米已經(jīng)入大規(guī)模商

2、業(yè)化應(yīng)用階段，這四種轉(zhuǎn)基因作物種植面積占相關(guān)作物種植面積的比例已達(dá)到：大豆63%，玉米19%，棉花13%，油菜5%。第三張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物第四張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 近幾年來(lái)，我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉的研究和應(yīng)用，取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，從1998年占據(jù)市場(chǎng)份額的10%，已經(jīng)提高到2000年的64.4%，居主導(dǎo)地位。僅2002年我國(guó)抗蟲(chóng)棉的栽培面積已達(dá)95104hm2，增加收益約20億元人民幣。第五張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 抗病轉(zhuǎn)基因植物第六張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 植物像人一樣也會(huì)生病。引

3、起植物生病的微生物稱為病原微生物，主要有病毒、真菌、細(xì)菌等。 例如，許多栽培作物由于自身缺少抗病毒的基因，因此，用常規(guī)育種的方法很難培育出抗病毒的新品種，而基因工程技術(shù)，為培育抗病毒植物品種開(kāi)辟了新的途徑。目前，人們已經(jīng)獲得抗煙草花葉病毒的轉(zhuǎn)基因煙草和抗病毒的轉(zhuǎn)基因小麥、甜椒、番茄等多種作物。 抗病轉(zhuǎn)基因植物所采用的基因，使用最多的是病毒外殼蛋白（CP）基因和病毒的復(fù)制酶基因；抗真菌轉(zhuǎn)基因植物中可使用的基因有幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因。第七張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)魚(yú)抗寒蛋白基因的番茄第八張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物第九張，PPT共四十九頁(yè)，

4、創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒第十張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯第十一張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月不會(huì)引起過(guò)敏的轉(zhuǎn)基因大豆第十二張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)第十三張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第十四張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、動(dòng)物基因工程前景廣闊1.用于提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度2.用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)3.用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物4.用于轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體第十五張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1.用于提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度： 動(dòng)物基因工程技術(shù)可以提高動(dòng)物生長(zhǎng)速率。

5、由于外源生長(zhǎng)激素基因的表達(dá)可以使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生長(zhǎng)得更快，因此，科學(xué)家們將這類基因?qū)雱?dòng)物體內(nèi)，以提高動(dòng)物生長(zhǎng)速率。 例如，將外源生長(zhǎng)激素基因?qū)刖d羊體內(nèi)，轉(zhuǎn)基因綿羊的生長(zhǎng)速率比一般的綿羊提高了30%，體型增大50%；第十六張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 將外源生長(zhǎng)激素基因?qū)膈庺~(yú)，9個(gè)月后有的轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)比對(duì)照重1.5kg。第十七張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)如，將腸乳糖酶基因?qū)肽膛?，轉(zhuǎn)基因奶牛分泌的乳汁，乳糖含量降低，營(yíng)養(yǎng)成分不變。第十八張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月用轉(zhuǎn)基因的動(dòng)物生產(chǎn)藥物乳腺生物反應(yīng)器藥用蛋白基因?qū)胧芫艳D(zhuǎn)基因動(dòng)物發(fā)

6、育成分泌 乳汁（含藥用蛋白）第十九張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的乳腺。就基因藥物而言，最理想的表達(dá)場(chǎng)所是哪里？ 是指把人或哺乳動(dòng)物的某種基因?qū)氲讲溉閯?dòng)物的受精卵里，目的基因若與受精卵染色體DNA整合，細(xì)胞分裂時(shí)，該基因隨染色體的倍增而倍增，使每個(gè)細(xì)胞中都帶有目的基因，使性狀得以表達(dá)，并穩(wěn)定地遺傳給后代，從而獲得基因產(chǎn)品。這樣一種新的個(gè)體，稱為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。 什么叫轉(zhuǎn)基因動(dòng)物？第二十張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 1）乳腺是一個(gè)外分泌器官，乳汁不進(jìn)入體內(nèi)循環(huán)，不會(huì)影響轉(zhuǎn)基因動(dòng)物本身的生理代謝反應(yīng)。 2）從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，易提純，表達(dá)的蛋白質(zhì)已經(jīng)

7、過(guò)充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性。 3）從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產(chǎn)物的同時(shí)，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物又可無(wú)限繁殖。為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達(dá)場(chǎng)所呢？第二十一張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月用轉(zhuǎn)基因的動(dòng)物作器官移植的供體： 目前，人體移植器官短缺是一個(gè)世界性的難題，用其它動(dòng)物的器官替代，又會(huì)出現(xiàn)免疫排斥現(xiàn)象?，F(xiàn)在，科學(xué)家正試圖利用基因工程方法對(duì)一些動(dòng)物的器官進(jìn)行改造，采用的方法是將器官供體基因組導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定基因，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出沒(méi)有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆器官。 第二十二張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、基因工程

8、藥品異軍突起在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品如胰島素、干擾素直接生物體的哪些結(jié)構(gòu)中提取？藥品直接從生物的組織、細(xì)胞或血液中提取。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的缺點(diǎn)由于受原料來(lái)源的限制，價(jià)格十分昂貴?？衫檬裁捶椒▉?lái)解決上述問(wèn)題？ 利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品。第二十三張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月什么是工程菌? 用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達(dá)的菌類細(xì)胞株系稱為“工程菌”。第二十四張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月基因工程胰島素（一）胰島素是治療糖尿病的特效藥，長(zhǎng)期以來(lái)只能依靠從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素

9、，其產(chǎn)量之低和價(jià)格之高可想而知。將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)不但解決了這種比黃金還貴的藥品產(chǎn)量問(wèn)題，還使其價(jià)格降低了30%-50%!第二十五張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 干擾素是病毒侵入細(xì)胞后產(chǎn)生的一種糖蛋白。干擾素幾乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一種抗病毒的特效藥。此外干擾素對(duì)治療某些癌癥和白血病也有一定療效。 傳統(tǒng)的干擾素生產(chǎn)方法是從人血液中的白細(xì)胞內(nèi)提取，每300L血液只能提取出1mg干擾素。1980-1982年，科學(xué)家用基因工程方法在大腸桿菌及酵母菌細(xì)胞內(nèi)獲得了干擾素，是傳統(tǒng)的生產(chǎn)量的12萬(wàn)倍。1987年上述干

10、擾素大量投放市場(chǎng)。 基因工程藥品 干擾素第二十六張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月傳統(tǒng)的乙肝疫苗生產(chǎn)：現(xiàn)代的乙肝疫苗生產(chǎn)：從乙肝病毒攜帶者的血液中提取具體方法：特點(diǎn)：生產(chǎn)周期長(zhǎng)，產(chǎn)量低、價(jià)格昂貴。具體方法：成就：我國(guó)研制的生物工程乙肝疫苗于1992年投放市場(chǎng)，并在預(yù)防乙肝中發(fā)揮了重要的作用。乙肝病毒基因細(xì)菌細(xì)胞哺乳動(dòng)物細(xì)胞發(fā)酵細(xì)胞培養(yǎng)乙肝疫苗基因工程藥品 乙肝疫苗第二十七張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 治療侏儒癥的唯一方法，是向人體注射生長(zhǎng)激素。而生長(zhǎng)激素的獲得很困難。以前，要獲得生長(zhǎng)激素，需解剖尸體，從大腦的底部摘取垂體，并從中提取生長(zhǎng)激素。 現(xiàn)可利用基因工程方法，將人的

11、生長(zhǎng)激素基因?qū)氪竽c桿菌中，使其生產(chǎn)生長(zhǎng)激素。人們從 450 L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長(zhǎng)激素，相當(dāng)于6萬(wàn)具尸體的全部產(chǎn)量。 基因工程藥品 生長(zhǎng)激素第二十八張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（一）基因診斷： 也稱為DNA診斷或基因探針技術(shù)，即是用放射性同位素（如32P）、熒光分子等標(biāo)記的DNA分子做探針，利用DNA分子雜交原理，鑒定被檢測(cè)標(biāo)本上的遺傳信息，達(dá)到檢測(cè)疾病的目的。 探針制備：放射性同位素(如32P)、熒光分子等標(biāo)記的DNA分子； 原理：利用DNA分子雜交原理；四、基因治療曙光初照：第二十九張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月基因探針： 基因探針就是一段與目的基因或DN

12、A互補(bǔ)的特異核苷酸序列。它包括整個(gè)基因，或基因的一部分；可以是DNA本身，也可以是由之轉(zhuǎn)錄而來(lái)的RNA。第三十張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月DNA分子雜交原理： DNA分子雜交是基因診斷最基本的方法之一。其基本原理是：互補(bǔ)的DNA單鏈能夠在一定條件下結(jié)合成雙鏈，即能夠進(jìn)行雜交。這種結(jié)合是特異的，即嚴(yán)格按照堿基互補(bǔ)配對(duì)進(jìn)行。因此，當(dāng)用一段已知基因的核苷酸序列作為探針，與被測(cè)基因進(jìn)行接觸，若兩者的堿基完全配對(duì)成雙鏈，則表明被測(cè)基因中含有已知的基因序列。第三十一張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 基因診斷技術(shù)在診斷遺傳性疾病方面發(fā)展迅速。目前已經(jīng)可以對(duì)幾十種遺傳病進(jìn)行產(chǎn)前診斷。

13、1）珠蛋白的DNA探針 鐮刀狀細(xì)胞貧血癥 2）苯丙氨酸羧化酶基因探針 苯丙酮尿癥 3）白血病患者細(xì)胞中分離出的癌基因制備的DNA 探針 白血病舉例：第三十二張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮作用，從而達(dá)到治療疾病的目的，這是治療遺傳病的最有效的方法。（二)、基因治療：1、概念：2、方法： 體外基因治療和體內(nèi)基因治療 （1）體外基因治療： 先從病人體內(nèi)獲得某種相關(guān)細(xì)胞，進(jìn)行培養(yǎng)，然后在體外完成基因轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)，這種方法叫做體外基因治療。第三十三張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（2）體內(nèi)基

14、因治療： 直接向人體組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因的治療方法叫做體內(nèi)基因治療。 3、實(shí)例： 病因：癥狀：治療：半乳糖血癥乳糖半乳糖葡萄糖半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因缺陷（）半乳糖不能轉(zhuǎn)化，在體內(nèi)積聚，引起肝、腦受損。1971年，美國(guó)一位科學(xué)家在體外做了一個(gè)試驗(yàn)第三十四張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1971年，美國(guó)一位科學(xué)家在體外做的試驗(yàn)：帶有半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因的噬菌體患者的離體細(xì)胞組織細(xì)胞能利用半乳糖試驗(yàn)過(guò)程：試驗(yàn)結(jié)論：用基因替換的方法，治療遺傳病是可能的。侵 染評(píng)價(jià)：這僅僅是在人體外完成基因的表達(dá)，而要將基因轉(zhuǎn)移到人體內(nèi)的細(xì)胞，還有許多技術(shù)上的難題需要解決。但發(fā)展前景十分美好。第三十五張

15、，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4、用于基因治療的基因種類（1）用正?；虼嫒毕莼?，或依靠其表達(dá)產(chǎn)物來(lái)彌補(bǔ)病變基因帶來(lái)的缺陷。如血友病、地中海貧血病的治療。（2）反義基因。用mRNA分子與病變的mRNA分子進(jìn)行互補(bǔ)，阻斷蛋白質(zhì)的合成。（3）自殺基因。編碼可殺死癌變細(xì)胞的蛋白酶基因。第三十六張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4、評(píng)價(jià)： 無(wú)論哪一種基因治療，目前都處于初期的臨床試驗(yàn)階段?？梢哉f(shuō)，在沒(méi)有完全解釋人類基因組的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制。充分了解基因調(diào)控機(jī)制和疾病的分子機(jī)制之前，進(jìn)行基因治療是十分困難的。 另外，還存在著技術(shù)方面、倫理道德方面，以及安全性方面的諸多困難。如果這些問(wèn)題能逐

16、一解決的話，基因治療將推動(dòng)21世紀(jì)的醫(yī)學(xué)革命。 第三十七張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5、說(shuō)明： 對(duì)于遺傳病的治療最根本的方法是進(jìn)行基因替換或修復(fù)?；蛑委煹淖罴褧r(shí)期理論上是受精卵時(shí)期，這樣可以使個(gè)體的每個(gè)細(xì)胞都含有正?；?，但在現(xiàn)實(shí)生活中是不可能的，因?yàn)椴豢赡苋巳嗽谑芫褧r(shí)期進(jìn)行基因檢查。其次是對(duì)患者進(jìn)行相關(guān)細(xì)胞的基因替換，如：對(duì)于遺傳性糖尿病患者，只對(duì)胰腺的B細(xì)胞進(jìn)行基因替換，該個(gè)體就能正常分泌胰島素，糖尿病得以治療；但這種局部細(xì)胞的基因替換，并沒(méi)有改變其它部位細(xì)胞的基因，如精原細(xì)胞，其后代很大可能還會(huì)患遺傳性糖尿病。第三十八張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月基因工程與

17、食品業(yè)基因工程為人類開(kāi)辟新的食物來(lái)源。 1）雞蛋白基因在大腸桿菌和酵母菌中表達(dá)獲得成功。這表明，未來(lái)能用發(fā)酵罐培養(yǎng)的大腸桿菌或酵母菌來(lái)生產(chǎn)人類所需要的卵清蛋白。 2）用基因工程的方法從微生物中獲得人們所需要的糖類、脂肪和維生素等產(chǎn)品?；蚬こ虨槭称饭I(yè)中提供了什么前景？第三十九張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月基因工程與環(huán)境保護(hù)1）用于環(huán)境監(jiān)測(cè)。2）用于被污染環(huán)境的凈化?；蚬こ淘诃h(huán)保方面有什么應(yīng)用？ 例如：用DNA探針可以檢測(cè)飲用水中病毒的含量。此方法的特點(diǎn)是快速、靈敏，1噸水中有10個(gè)病毒也能檢測(cè)出來(lái)。 通過(guò)基因工程方法怎樣進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)？第四十張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年

18、6月 1）用基因工程產(chǎn)物“超級(jí)細(xì)菌”分解石油，可以大大提高細(xì)菌分解石油的效率。具體方法：將能分解三種烴類的假單孢桿菌的基因都轉(zhuǎn)移到能分解另一種烴類的假單孢桿菌內(nèi)，創(chuàng)造出了能同時(shí)分解四種烴類的“超級(jí)細(xì)菌”。 2）用基因工程培養(yǎng)出“吞噬”汞和降解土壤中DDT的細(xì)菌，以及能夠凈化鎘污染的植物。 3）通過(guò)基因重組構(gòu)建新的殺蟲(chóng)劑，取代生產(chǎn)過(guò)程中耗能多、易造成環(huán)境污染的農(nóng)藥，并試圖通過(guò)基因工程回收和利用工業(yè)廢物。 通過(guò)基因工程方法怎樣凈化被污染的環(huán)境？第四十一張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1、有些轉(zhuǎn)基因食物含的一些物質(zhì)，可能會(huì)影響人體健康。2、大量的轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)入自然界后很可能會(huì)與野生物種進(jìn)行

19、雜交，產(chǎn)生一些超級(jí)生物，從而造成基因污染。3、如有些作物插入抗蟲(chóng)基因，殺死環(huán)境中有益的生物。基因工程的弊端第四十二張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月練 習(xí)1、轉(zhuǎn)基因技術(shù)在植物品種改良方面應(yīng)用廣泛，其中一項(xiàng)基因工程就是改造CO2固定酶。其目的是（ ） A、提高光合作用效率 B、延長(zhǎng)果實(shí)的儲(chǔ)藏期 C、培育新作物品種 D、提高植物的抗性A第四十三張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2、上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白基因的轉(zhuǎn)基因牛，他們還研究出一種可大大提高基因表達(dá)水平的新方法，使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍。“轉(zhuǎn)基因動(dòng)物”是指（ ） A、提供基因的動(dòng)物 B、基因組中增加外源基因的動(dòng)物 C、能產(chǎn)生白蛋白的動(dòng)物 D、能表達(dá)基因信息的動(dòng)物B第四十四張，PPT共四十九頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3、治療白化病、苯丙酮尿癥等人類遺傳病的根本途徑是（