第三節(jié)基因工程的應(yīng)用及前景

遺傳工程（基因工程）研究的意義（1）說明兩種能力A.基因工程，它超越生物種屬界限,具有跨越天然物種屏障的能力.B.把來自任何一種生物的基因，放置在與其毫無親緣關(guān)系的新的寄主生物細(xì)胞中的能力。（2）表明一種創(chuàng)造性應(yīng)用這一技術(shù)，有可能按照人們的主觀愿望，創(chuàng)造出自然界中原先并不存在的新的生物類型。（3）簡(jiǎn)化生物物種進(jìn)化程序，加快生物物種進(jìn)化速度.（4）強(qiáng)調(diào)了一種事實(shí)：確定的DNA小片段在新寄主細(xì)胞中進(jìn)行擴(kuò)增的事實(shí)—可以制備到大量純化的DNA片段.（5）從而拓寬了分子生物學(xué)的研究領(lǐng)域。目前一頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)第三節(jié)基因工程的應(yīng)用及前景目前二頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)一、基因工程與遺傳育種傳統(tǒng)的育種方法：雜交育種、單倍體育種、誘變育種、多倍體育種缺點(diǎn)：培育時(shí)間長，遠(yuǎn)緣親本難以雜交基因工程技術(shù)如何解決不同種生物之間優(yōu)良性狀的重組問題？1、轉(zhuǎn)基因植物目前三頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化農(nóng)桿菌：土壤中的細(xì)菌，在自然條件下感染雙子葉植物和裸子植物，當(dāng)植物體受到損傷時(shí)，傷口處的細(xì)胞會(huì)分泌大量酚類物質(zhì)，吸引農(nóng)桿菌移向植物細(xì)胞，農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒上的T-DNA可轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上。侵染雙子葉植物農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒目前四頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)切下的葉片重組的Ti質(zhì)粒重組的Ti質(zhì)粒大量擴(kuò)增目前五頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)轉(zhuǎn)基因植物：抗除草劑抗蟲抗植物病毒抗鹽堿抗旱耐貯存高營養(yǎng)改變花色目前六頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)2、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物傳統(tǒng)的動(dòng)物育種方法：雜交育種將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞（1）方法：顯微注射法（2）程序：

目的基因

已交配的受體動(dòng)物供體動(dòng)物受精卵輸卵管轉(zhuǎn)基因動(dòng)物取出移植顯微注射目前七頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞目前八頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物提高生長速度：外源生長激素基因轉(zhuǎn)基因鯉魚轉(zhuǎn)基因綿羊：比一般生長提高30%，體型大50%改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)：腸乳糖酶基因（分解乳糖）生產(chǎn)藥物：生物反應(yīng)器，生產(chǎn)價(jià)廉質(zhì)優(yōu)的蛋白質(zhì)藥物目前九頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)目前十頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)從轉(zhuǎn)基因羊中提取治療心臟病的tPA藥物目前十一頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)練習(xí)：1下列轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的獲得，不需胚胎移植的是A轉(zhuǎn)基因羊B“超級(jí)鼠”C轉(zhuǎn)基因良種雞D轉(zhuǎn)基因兔2下列現(xiàn)代生物技術(shù)成果，必須通過胚胎移植的是A轉(zhuǎn)基因良種雞B重組酵母乙肝疫苗C單克隆抗體D試管嬰兒目前十二頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)二、基因工程與疾病治療胰島素：轉(zhuǎn)基因的大腸桿菌（含人胰島素基因）干擾素：轉(zhuǎn)基因的大腸桿菌及酵母菌（含人白細(xì)胞干擾素基因）乙肝疫苗轉(zhuǎn)基因藥物：大批量，低成本目前十三頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)資料干擾素：動(dòng)物或人體的淋巴細(xì)胞受到病毒侵染后產(chǎn)生的一種糖蛋白，幾乎能抵抗所有病毒引起的感染，如水痘、肝炎、狂犬病等病毒引起的感染，是一種抗病毒的特效藥。此外，干擾素對(duì)于癌癥也有一定療效。傳統(tǒng)干擾素的生產(chǎn)方法是從血液中的白細(xì)胞提取，1mg/300ml血液；1980-1982年，科學(xué)家用基因工程方法從大腸桿菌和酵母菌中獲得了干擾素，提取量約20~40mg/1000g培養(yǎng)液。目前十四頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)干擾素生產(chǎn)車間基因工程干擾素目前十五頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)將外源基因?qū)氲交蛉毕莸募?xì)胞中，以糾正或補(bǔ)償基因的缺陷。三、基因治療目前十六頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)SCID嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷癥患者細(xì)胞的腺苷酸脫氨酶（ADA）基因突變；治療方案：先克隆正常人的ada基因→與載體（逆轉(zhuǎn)錄病毒）結(jié)合→構(gòu)建重組載體→分離患者有免疫缺陷的T淋巴細(xì)胞→重組載體感染T淋巴細(xì)胞，使正常ada基因插入到T淋巴細(xì)胞的基因組中→檢測(cè)是否轉(zhuǎn)入→把重組T淋巴細(xì)胞注射入患者的骨髓中目前十七頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)目前十八頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)選擇治療基因治療基因與載體結(jié)合治療基因正常表達(dá)基因治療過程目前十九頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)基因治療對(duì)癌癥的治療方案抑制癌細(xì)胞增生基因?qū)氚┘?xì)胞抑制癌細(xì)胞轉(zhuǎn)錄DNA片斷導(dǎo)入癌細(xì)胞提高機(jī)體免疫力基因?qū)朊庖呦到y(tǒng)阻斷癌細(xì)胞繁殖提高免疫力目前二十頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)四基因工程與環(huán)境保護(hù)轉(zhuǎn)基因植物：聚羥基烷酯，可降解生物塑料的原料轉(zhuǎn)基因細(xì)菌：提高分解石油的能力轉(zhuǎn)基因微生物：吸收重金屬、降解有毒化合物、處理工業(yè)廢水目前二十一頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)基因工程的發(fā)展前景目前二十二頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)光合作用：改造二磷酸核酮糖羧化酶生物固氮：具有固氮能力的非豆科作物生物反應(yīng)器：轉(zhuǎn)基因植物和動(dòng)物生產(chǎn)藥物蛋白質(zhì)工程：通過基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造出新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。目前二十三頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)：根據(jù)對(duì)蛋白質(zhì)的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。由于基因決定蛋白質(zhì)，所以最終必須通過改造基因結(jié)構(gòu)來改造蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。目前二十四頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別：前者是通過對(duì)基因結(jié)構(gòu)的改造而改造或創(chuàng)造蛋白質(zhì)；后者主要是把外源的基因插入到受體生物細(xì)胞中，并沒有改造蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。目前二十五頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)目前二十六頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)目前二十七頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)3、將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞（1）原核生物特點(diǎn)：繁殖快、單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)少（2）方法：用Ca2+處理細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子目前二十八頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)(三)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞轉(zhuǎn)化——方法將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍法花粉管通道法——顯微注射法——感受態(tài)細(xì)胞目的基因進(jìn)入_________內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持_____和_____的過程受體細(xì)胞穩(wěn)定表達(dá)目前二十九頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)基因槍法打一槍即可10000個(gè)整合細(xì)胞/槍火藥、氣壓等300-600米/秒DNA隨機(jī)插入，原理不明目前三十頁\總數(shù)三十二頁\編于十六點(diǎn)農(nóng)桿菌不易侵染單子葉植物根瘤農(nóng)桿菌具有趨化性，即植物