基因工程的應用42678課件

1.3基因工程的應用基因工程的實際應用領域有：農(nóng)牧業(yè)、工業(yè)、環(huán)境、能源、醫(yī)學衛(wèi)生等應用生物：植物、動物、微生物1ppt精選版一、植物基因工程轉基因工程技術主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力,以及改良農(nóng)作物的品質和利用植物生產(chǎn)藥物等方面。(一)抗蟲轉基因植物(二)抗病轉基因植物(三)抗逆轉基因植物(四)利用轉基因改良植物的品質2ppt精選版(一)抗蟲轉基因植物1.蟲害給農(nóng)作物帶來了哪些影響?傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)如何防治害蟲?有哪些不足?2.現(xiàn)在已有哪些抗蟲植物問世?3ppt精選版3.抗蟲轉基因植物優(yōu)點：減少環(huán)境污染、減低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)量例子：棉花、水稻、玉米、馬鈴薯、番茄等等主要殺蟲基因：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等典型例子：轉基因抗蟲棉——Bt毒蛋白基因4ppt精選版（二）抗病轉基因植物1.什么是病原微生物？有哪些種類？引起生物生病的微生物，主要有病毒、真菌和細菌等2.為什么說常規(guī)育種很難培育出抗病毒的新品種？3.在抗病轉基因植物中使用最多的是什么基因？病毒外殼蛋白（coatprotein，CP）基因；病毒的復制酶基因5ppt精選版4.抗真菌基因：

幾丁質酶基因、抗毒素合成基因.6ppt精選版拓展：在抗病毒轉基因植物中，為什么使用病毒外殼蛋白基因可以抗病毒侵染？關于病毒外殼蛋白基因(CP基因)導入植物后的抗病毒機理，目前有幾種假說。一種假說認為：CP基因在植物細胞內表達積累后，當入侵的病毒裸露核酸進入植物細胞后，會立即被這些外殼蛋白重新包裹，從而阻止病毒核酸分子的復制和翻譯。另一種假說認為：植物細胞內積累的病毒外殼蛋白會抑制病毒脫除外殼，使病毒核酸分子不能釋放出來。然而最近的研究表明，如果將病毒的外殼蛋白的AUG起始密碼缺失，使之不能被翻譯，或者將外殼蛋白基因變成反義RNA基因，整合到植物細胞染色體上，轉基因植物則有很好的抗性。因此，有人認為抗性機理不是外殼蛋白在起作用，而是CP基因轉錄出RNA后，與入侵病毒RNA之間的相互作用起到了抗性作用。7ppt精選版（三）抗逆轉基因植物1.哪些環(huán)境條件會造成農(nóng)作物低產(chǎn)、減產(chǎn)？鹽堿、干旱、低溫和澇害等2.鹽堿和干旱對農(nóng)作物的危害與什么有關？細胞內的滲透壓調節(jié)3.在抗鹽堿和抗干旱作物中使用了什么基因？調節(jié)細胞滲透壓的基因8ppt精選版轉黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯4.特點：導入另一種生物的優(yōu)良性狀基因，獲得新性狀抵抗惡劣環(huán)境因素，從根本上改變作物的特性9ppt精選版5.轉基因耐寒的煙草和番茄中哪種目的基因提高了其抗寒能力？目的基因從何而來？魚的抗凍蛋白基因10ppt精選版6.抗除草劑基因有何用途？噴灑除草劑時，殺死田間的雜草而不損傷作物11ppt精選版（四）利用轉基因改良植物的品質人體（或其它脊椎動物）必不可少，而機體內又不能合成的，必須從食物中補充的氨基酸，稱必需氨基酸。必需氨基酸共有８種：賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、蘇氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸。如果飲食中經(jīng)常缺少必需氨基酸，可影響健康。另外12種氨基酸是人體細胞能夠合成的叫做非必需氨基酸。12ppt精選版你知道哪些食品中缺少必需氨基酸？如何用轉基因的方法加以改良？①將必需氨基酸含量多的蛋白質編碼基因導入植物②改變必需氨基酸合成途徑中某種關鍵酶的活性13ppt精選版利用轉基因改良植物的品質不會引起過敏的轉基因大豆1.優(yōu)點：改善糧食作物的營養(yǎng)成分含量，如氨基酸、蛋白質14ppt精選版轉基因延熟番茄的目的基因是什么？控制番茄果實成熟的基因15ppt精選版轉基因藍玫瑰2.優(yōu)點：提高花卉的觀賞價值轉基因矮牽牛的目的基因是什么？與植物花青素代謝有關的基因16ppt精選版小結：基因工程在農(nóng)業(yè)上的應用（1）高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具優(yōu)良品質的品種用基因工程的方法可以改善糧食作物的蛋白質含量。如“向日葵豆”植株。（2）抗逆性品種將細菌的抗蟲、抗病毒、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等抗性基因轉移到作物體內，將從根本上改變作物的特性。如轉基因抗蟲棉。17ppt精選版二、動物基因工程前景廣闊特點：發(fā)展較遲，應用方面廣1、提高生長速度2、改善畜產(chǎn)品的品質3、生產(chǎn)藥物4、作為器官移植的供體18ppt精選版1.用于提高動物生長速度原因：外源生長激素基因的表達可以使轉基因動物生長更快轉基因鯉魚19ppt精選版2.用于改善畜產(chǎn)品的品質優(yōu)點：避免食物過敏、腹瀉、惡心等不適將腸乳糖酶基因導入奶?；蚪M，轉基因牛的乳汁中乳糖的含量大大降低。20ppt精選版3.用轉基因的動物生產(chǎn)藥物（重點）優(yōu)點：產(chǎn)量高、質量好、成本低、易提取方法：乳腺生物反應器膀胱生物反應器注意：雌性個體才能生產(chǎn)藥物就基因藥物而言，最理想的表達場所是轉基因動物的乳腺。21ppt精選版★為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達場所呢？⑴乳腺是一個外分泌器官，乳汁不進入體內循環(huán)，不會影響轉基因動物本身的生理代謝反應。⑵從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，易提純，表達的蛋白質已經(jīng)過充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性。⑶從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產(chǎn)物的同時，轉基因動物又可無限繁殖。22ppt精選版將藥物蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動子等調控組件重組在一起，通過顯微注射等方法，導入哺乳動物的受精卵中，將受精卵送入母體，使其發(fā)育成轉基因動物。轉基因動物進入泌乳期后，可以通過分泌乳汁生產(chǎn)所需要的藥品，稱為乳腺生物反應器或乳房生物反應器。乳腺生物反應器23ppt精選版①獲取目的基因（例如血清白蛋白基因）②構建基因表達載體（在血清白蛋白基因前加特異表達的啟動子）③顯微注射導入哺乳動物受精卵中④形成胚胎⑤將胚胎送入母體動物⑥發(fā)育成轉基因動物（只有在產(chǎn)下的雌性個體中，轉入的基因才能表達）。思考:用基因工程技術實現(xiàn)動物乳腺生物反應器的操作過程是怎樣的？產(chǎn)物：抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素、α-抗胰蛋白酶24ppt精選版（四）用轉基因動物作器官移植的供體利用基因工程對豬的器官進行改造方法：將器官供體基因組導入某種調節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達或設法除去抗原決定基因，再結合克隆技術，培育出沒有免疫排斥反應的轉基因克隆豬器官25ppt精選版將目的基因導入到動物的受精卵里，目的基因若與受精卵染色體DNA整合，細胞分裂時，該基因隨染色體的倍增而倍增，使每個細胞中都帶有目的基因，使性狀得以表達，并穩(wěn)定地遺傳給后代，從而獲得基因產(chǎn)品。這樣一種新的個體，稱為轉基因動物?？偨Y：什么叫轉基因動物？26ppt精選版繁殖具有抗病能力、高產(chǎn)仔率、高產(chǎn)奶率和高質量的皮毛等優(yōu)良品質的轉基因動物。該過程的重要步驟是通過感染或顯微注射技術將重組DNA轉移到動物受精卵中?；蚬こ淘谛竽琉B(yǎng)殖業(yè)上的應用主要是什么？將人的生長激素基因和牛的生長素基因分別注射到小白鼠受精卵中，得到的“超級小鼠”。27ppt精選版在傳統(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構中提??？藥品直接從生物的組織、細胞或血液中提取。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的缺點由于受原料來源的限制，價格十分昂貴?？衫檬裁捶椒▉斫鉀Q上述問題？利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生產(chǎn)出各種高質量、低成本的藥品。三、基因工程藥品異軍突起28ppt精選版工程菌:用基因工程方法，使外源基因得到高效率表達的菌類細胞株系。基因工程藥品包括：細胞因子（即淋巴因子如白細胞介素—2、干擾素）、抗體、疫苗、激素等29ppt精選版胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價格之高可想而知。將合成的胰島素基因導入大腸桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價格降低了30%-50%!基因工程藥品——胰島素30ppt精選版2DNA質粒細菌細胞DNA人體細胞胰島素基因限制酶限制酶胰島素利用生物工程獲得胰島素131ppt精選版基因工程藥品——生長激素

治療侏儒癥的唯一方法，是向人體注射生長激素。而生長激素的獲得很困難。以前，要獲得生長激素，需解剖尸體，從大腦的底部摘取垂體，并從中提取生長激素。現(xiàn)可利用基因工程方法，將人的生長激素基因導入大腸桿菌中，使其生產(chǎn)生長激素。人們從450L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長激素，相當于6萬具尸體的全部產(chǎn)量。32ppt精選版從人血中提取干擾素，300L血才提取1mg！通過基因工程的方式創(chuàng)造了能合成人干擾素的大腸桿菌，每1Kg的培養(yǎng)液可提取20—40mg干擾素人造血液及其生產(chǎn)基因工程藥品——干擾素33ppt精選版利用微生物生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性何在?利用微生物生產(chǎn)蛋白質類藥物，是指將人們需要的某種蛋白質的編碼基因，構建成表達載體后導入微生物，然后利用微生物發(fā)酵來生產(chǎn)蛋白質類藥物。有以下優(yōu)越性：（1）利用活細胞作為表達系統(tǒng)，表達效率高，無需大型裝置和大面積廠房就可以生產(chǎn)出大量藥品。（2）可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來源的不足。利用基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)就不需要從動物或人體上獲取原料。（3）降低生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)人員和管理人員。34ppt精選版1、基因治療概念：四、基因治療曙光初照把正?；驅氩∪梭w內，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的，是治療遺傳病的最有效的手段。（把特定的外源基因導入有基因缺陷的細胞中，從而達到治療疾病的目的）2、實例：將腺苷酸脫氨酶基因轉入取自患者的淋巴細胞中，再將這種淋巴細胞轉入患者體內。(1)對嚴重復合型免疫缺陷癥的治療35ppt精選版1990年9月14日，安德森對一例患ADA缺乏癥的4歲女孩進行基因治療。這個4歲女孩由于遺傳基因有缺陷，自身不能生產(chǎn)ADA，先天性免疫功能不全，只能生活在無菌的隔離帳里。他們將這個女孩的白血球進行基因改造，使有缺陷的基因被健康的基因替代，然后把含正常白血球的溶液輸入她左臂的一條靜脈血管中。在以后的10個月內她又接受了7次這樣的治療，同時也接受酶治療。后來，她的免疫功能日趨健全，能夠走出隔離帳，過上了正常人的生活，并進入普通小學上學。36ppt精選版3、基因治療的類型體外基因治療：先從病人體內獲得某種細胞，進行培養(yǎng)，然后在體外完成基因轉移，再篩選成功轉移的細胞擴增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內。體內基因治療：直接向人體組織細胞中轉移基因的治病方法。（如將治療囊性纖維病的正?；蜣D入患者肺組織）4、基因治療的發(fā)展現(xiàn)狀：處于初期的臨床試驗階段5、用于基因治療的基因種類：正?；?、反義基因和自殺基因37ppt精選版基因診斷：也稱為DNA診斷或基因探針技術，即在DNA水平分析檢測某一基因，從而對特定的疾病進行診斷。探針制備：放射性同位素(如32P)、熒光分子等標記的DNA分子；原理：利用DNA分子雜交原理；38ppt精選版基因探針：

基因探針就是一段與目的基因或DNA互補的特異核苷酸序列。它包括整個基因，或基因的一部分；可以是DNA本身，也可以是由之轉錄而來的RNA。39ppt精選版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：互補的DNA單鏈能夠在一定條件下結合成雙鏈，即能夠進行雜交。這種結合是特異的，即嚴格按照堿基互補配對進行。因此，當用一段已知基因的核苷酸序列作為探針，與被測基因進行接觸，若兩者的堿基完全配對成雙鏈，則表明被測基因中含有已知的基因序列。40ppt精選版基因診斷技術在什么方面發(fā)展迅速？在診斷遺傳性疾病方面發(fā)展迅速。目前已經(jīng)可以對幾十種遺傳病進行產(chǎn)前診斷。舉例⑴β—珠蛋白的DNA探針→鐮刀狀細胞貧血癥⑵苯丙氨酸羧化酶基因探針→苯丙酮尿癥⑶白血病患者細胞中分離出的癌基因制備的DNA探針→白血病41ppt精選版P53基因病毒P53蛋白膜瘤細胞變小42ppt精選版五、基因芯片從正常人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出標準圖譜；從病人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出病變圖譜。通過比較、分析這兩種圖譜，就可以得出病變的DNA信息?；蛐酒\斷技術以其快速、高效、敏感、經(jīng)濟、平行化、自動化等特點，將成為一項現(xiàn)代化診斷新技術。43ppt精選版基因工程與食品業(yè)基因工程為食品工業(yè)中提供了什么前景？基因工程為人類開辟新的食物來源。⑴雞蛋白基因在大腸桿菌和酵母菌中表達獲得成功。這表明，未來能用發(fā)酵罐培養(yǎng)的大腸桿菌或酵母菌來生產(chǎn)人類所需要的卵清蛋白。⑵