生物：1.3《基因工程的应用》课件(新人教版选修3).ppt

1.3 基因工程的应用,大豆、玉米、棉花、油菜已进入大规模商业化应用阶段,主要用于：提高农作物抗逆能力、改良农作物品质、利用植物生产药物,一、植物基因工程硕果累累,（一）抗虫转基因植物,1、使用化学农药的弊端？ 2、培育抗虫转基因植物时使用的目的基因： 3、现已问世的抗虫转基因植物：,（二）抗病转基因植物,1、培育抗病转基因植物时使用的目的基因： 2、现已问世的抗病转基因植物：,（三）抗逆转基因植物,1、造成低产、减产的常见因素： 2、盐碱、干旱对农作物的危害与什么有关？为什么？ 3、与抗逆转基因植物相对应的目的基因是： 抗盐碱和干旱作物： 耐寒的烟草、番茄： 抗除草剂的大豆：,（四）利用转基因改良植物品质,1、豆类中含有哪种氨基酸较少？大米、玉米、小麦含哪种氨基酸较少？ 2、如何提高植物中某种氨基酸的含量？,（一）抗虫转基因植物,1、使用化学农药的弊端？ 2、培育抗虫转基因植物时使用的目的基因： 3、现已问世的抗虫转基因植物：,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,转基因水稻、转基因棉等,（二）抗病转基因植物,1、培育抗病转基因植物时使用的目的基因： 2、现已问世的抗病转基因植物：,使用最多：病毒外壳蛋白基因（CP基因）、 病毒的复制酶基因；,抗真菌：几丁质酶基因、抗毒素合成基因,转基因烟草、转基因小麦、甜椒、番茄等,（三）抗逆转基因植物,1、造成低产、减产的常见因素： 2、盐碱、干旱对农作物的危害与 有关 ，为什么？ 3、与抗逆转基因植物相对应的目的基因是： 抗盐碱和干旱作物： 耐寒的烟草、番茄： 抗除草剂的大豆：,细胞内渗透压调节,调节渗透压的基因,鱼的抗冻蛋白基因,抗除草剂基因,（四）利用转基因改良植物品质,1、豆类中含有哪种氨基酸较少？大米、玉米、小麦含哪种氨基酸较少？ 2、如何提高植物中某种氨基酸的含量？,将该种氨基酸含量多的蛋白质编码基因，导入植物中； 改变该种氨基酸合成途径中某种关键酶的活性,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。,转基因延熟番茄,转基因矮牵牛,异想天开,总结：基因工程在农业上的应用,（1）培育抗逆性品种 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。 (2）改良农作物的品质 （培育高产、稳产和具优良品质的品种）,二、动物基因工程前景广阔,1.动物基因工程的应用体现在那些方面？ 2.如何利用动物基因工程技术提高动物的生长速率? 3.怎样能在其他营养成分不受影响的情况下,降低乳糖的含量? 4.简述乳房生物反应器的操作过程？ 5.乳房生物反应器的操作过程与转基因动物操作过程有何不同之处？ 6.用转基因动物作器官移植的供体动物、存在的难题和解决的方法分别是什么？,二、动物基因工程前景广阔,（一）用于提高动物生长速度,导入外源生长激素基因,提高动物生长速度、动物品种改良、建立生物反应器、作器官移植供体等,2.如何利用动物基因工程技术提高动物的生长 速率?,生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国),二、动物基因工程前景广阔,（二）用于改善畜产品的品质,（三）用转基因的动物生产药物,转基因动物的乳腺,（一）用于提高动物生长速度,3.怎样能在其他营养成分不受影响的情况下,降低 乳糖的含量?,导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠,（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？,获取目的基因（例如血清白蛋白基因） 构建基因表达载体 显微注射导入哺乳动物受精卵中 形成胚胎 将胚胎送入母体动物 发育成转基因动物,4.用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？,乳腺生物反应器的优点：产量 高；质量好；成本低；易提取。,5.乳房生物反应器的操作过程与转基因动物操作 过程有何不同之处？,（在血清白蛋白基因前加 特异表达的启动子）,（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达）,乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),（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 ， 以抑制 的表达或设法除去 ，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,某种调节因子,抗原决定基因,抗原决定基因,6.用转基因动物作器官移植的供体动物、存在的 难题和解决的方法分别是什么？,长有人耳的小白鼠,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？,2.传统生产方法的缺点:,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？,4.利用微生物生产药物的优越性何在?,1、基因治疗概念：,四、基因治疗曙光初照,2、基因治疗类型：,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:用基因工程方法制造出的，使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系。,抗乙肝西红柿属于转基因食品，就是将乙肝疫苗植入西红柿内，经过多代繁殖，使转入的基因稳定化。这种西红柿培育历时十年，先是在实验室生长，等各种安全因素达标后，才移至户外，进行封闭种植。虽然不能治愈乙肝，但一年只吃几个抗乙肝西红柿，就完全能代替注射乙肝疫苗。,转基因抗乙肝西红柿,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,利用微生物生产药物的优越性何在?,（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不足的问题。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,2、类型：,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,四、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。,1、环境监测： 基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。,1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来,五、基因工程与生态