基因工程的应用改

基因工程的应用改第1页，共44页，2023年，2月20日，星期四一、转基因生物1、定义：是指利用基因工程技术导入外源基因培育出的能够将新性状稳定地遗传给后代的基因工程生物。2、优点：能打破常规种难以突破的物种之间的界限。第2页，共44页，2023年，2月20日，星期四二、植物基因工程的成果转基因工程技术主要用于提高浓作物的抗逆能力,以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面.第3页，共44页，2023年，2月20日，星期四1.抗虫转基因植物第4页，共44页，2023年，2月20日，星期四抗虫基因:Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶酶抑制剂基因、植物凝集素基因第5页，共44页，2023年，2月20日，星期四2.抗病转基因植物转黄瓜抗青枯病基因的甜椒第6页，共44页，2023年，2月20日，星期四转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯第7页，共44页，2023年，2月20日，星期四抗病基因:病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因、几丁质酶基因、抗毒素合成基因第8页，共44页，2023年，2月20日，星期四3.其他抗逆转基因植物第9页，共44页，2023年，2月20日，星期四抗逆基因:调节细胞渗透压的基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因第10页，共44页，2023年，2月20日，星期四4.利用转基因技术提高作物产量将固氮细菌中固氮基因转移到非豆科作物的细胞内，进而培育出具有生物固氮能力的非豆科农作物。第11页，共44页，2023年，2月20日，星期四5.利用转基因改良植物的品质将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米，获得的转基因玉米中赖氨酸的含量比对照30%第12页，共44页，2023年，2月20日，星期四将与植物花青素代谢有关的基因导入矮牵牛中，转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色变异，大大提高了花卉的观赏价值。第13页，共44页，2023年，2月20日，星期四是指把人或哺乳动物的某种基因导入到哺乳动物(如鼠、兔、羊和猪)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。什么叫转基因动物？三、动物基因工程前景广阔第14页，共44页，2023年，2月20日，星期四三、动物基因工程前景广阔1.用于提高动物生长速度生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国)第15页，共44页，2023年，2月20日，星期四2.用于改善畜产品的品质导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠第16页，共44页，2023年，2月20日，星期四

将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁中的乳糖的含量大大减低。第17页，共44页，2023年，2月20日，星期四3.用于提高抗病能力

现已培育出抗猪瘟病毒的转基因猪和抗口蹄疫病毒的转基因兔。第18页，共44页，2023年，2月20日，星期四4.用于生产药用蛋白乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法，导入受精卵中，将受精卵送入母体内，使其生长发育成转基因动物。第19页，共44页，2023年，2月20日，星期四

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。为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？第20页，共44页，2023年，2月20日，星期四①外源基因：药用蛋白基因动物反应器②表达条件：药用蛋白基因药用蛋白基因+乳腺蛋白基因（膀胱内表达相应基因）+启动子③受体生物：牛羊等④方法：显微注射法第21页，共44页，2023年，2月20日，星期四5.用转基因动物做器官移植的供体导入人基因具特殊用途的猪和小鼠第22页，共44页，2023年，2月20日，星期四

将供体器官的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。第23页，共44页，2023年，2月20日，星期四四.基因工程在药品卫生上的应用1.利用工程菌生产基因工程药品第24页，共44页，2023年，2月20日，星期四在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素直接生物体的哪些结构中提取？药品直接从生物的组织、细胞或血液中提取。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。可利用什么方法来解决上述问题？利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。第25页，共44页，2023年，2月20日，星期四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4~5g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——胰岛素第26页，共44页，2023年，2月20日，星期四干扰素是病毒侵入细胞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。此外干扰素对治疗某些癌症和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——干扰素第27页，共44页，2023年，2月20日，星期四

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450L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——生长激素第28页，共44页，2023年，2月20日，星期四1.基因诊断：（1）概念：也称为DNA诊断或基因探针技术，即在DNA水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。

五、基因治疗曙光初照基因探针：基因探针就是一段与目的基因或DNA互补的特异核苷酸序列。它包括整个基因，或基因的一部分；可以是DNA本身，也可以是由之转录而来的RNA。第29页，共44页，2023年，2月20日，星期四（3）原理：利用DNA分子杂交原理；（2）探针制备：放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子；第30页，共44页，2023年，2月20日，星期四DNA分子杂交原理：

DNA分子杂交是基因诊断最基本的方法之一。其基本原理是：互补的DNA单链能够在一定条件下结合成双链，即能够进行杂交。这种结合是特异的，即严格按照碱基互补配对进行。因此，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。第31页，共44页，2023年，2月20日，星期四基因诊断技术在什么方面发展迅速？（4）发展：在诊断遗传性疾病方面发展迅速。目前已经可以对几十种遗传病进行产前诊断。

1）β—珠蛋白的DNA探针→镰刀状细胞贫血症

2）苯丙氨酸羧化酶基因探针→苯丙酮尿症

3）白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的DNA探针→白血病举例第32页，共44页，2023年，2月20日，星期四2.基因治疗：（1）概念：是指是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。（2）种类：①体外基因治疗：先从病人内获得某种细胞，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，然后重新输入患者体内。②体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因的治疗方法。第33页，共44页，2023年，2月20日，星期四基因治疗实例：患半乳糖血症的患者，由于细胞内半乳糖苷转移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷转移酶，使过多的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等功能受损。

1971年，美国科学家在体外做了试验，用带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换的方法治疗这种遗传病是可能的。第34页，共44页，2023年，2月20日，星期四基因治疗实例：

1990年9月，研究人员将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋巴细胞中，使淋巴细胞能够产生腺苷酸脱氨酶。然后，再将这种淋巴细胞转入患者体内。半年后，在患者的血液中检测出了被改造的淋巴细胞，患者体内产生的腺苷酸脱氨酶也越来越多，产生抗体的能力显著改变。第35页，共44页，2023年，2月20日，星期四六、基因工程与环境保护1）用于环境监测。2）用于被污染环境的净化。1.应用：例如：用DNA探针可以检测饮用水中病毒的含量。此方法的特点是快速、灵敏，1吨水中有10个病毒也能检测出来。2.监测：第36页，共44页，2023年，2月20日，星期四

1）用基因工程产物——“超级细菌”分解石油，可以大大提高细菌分解石油的效率。具体方法：将能分解三种烃类的假单孢杆菌的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌”。

2）用基因工程培养出“吞噬”汞和降解土壤中DDT的细菌，以及能够净化镉污染的植物。

3）通过基因重组构建新的杀虫剂，取代生产过程中耗能多、易造成环境污染的农药，并试图通过基因工程回收和利用工业废物。3.净化：第37页，共44页，2023年，2月20日，星期四1基因治疗是指（）A、把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的B.

对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的C.

运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变回复正常D.

运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的第38页，共44页，2023年，2月20日，星期四2在人类染色体DNA不表达的碱基对中，有一部分是串联重复的短序列，它们在个体之间有显著的差异性，这种短序列可用于A．生产基因工程药物B．侦查罪犯C．遗传病的产前诊断D．基因治疗

第39页，共44页，2023年，2月20日，星期四3基因探针的组成不可能是A整个基因，或基因的一部分；B可以是DNA本身，C也可以是由之转录而来的RNA。D一条多肽第40页，共44页，2023年，2月20日，星期四4我国科学家成功地将人的抗病毒干扰素基因转移到烟草DNA分子上，从而使烟草获得了抗病毒的能力。这项技术所依据的遗传学原理主要是A．碱基的互补配对原则B．中心法则C．基因分离定律D．基因自由组合定律

第41页，共44页，2023年，2月20日，星期四5下图示一项重要生物技术的关键步骤，字母X可能代表A．不能合成胰岛素的细菌细胞；B．能合成抗体的人类细胞；C．能合成胰岛素的细菌细胞； D．不能合成抗生素的人类细胞

人胰岛素基因切开的质粒酶插入细菌细胞细胞分裂第42页，共44页，2023年，2月20日，星