基因工程的应用

基因工程的应用.第一页，共三十七页，编辑于2023年，星期五一、基因工程的应用1.转基因植物类别应用实例抗虫抗病抗逆改良杀虫的基因主要有Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等抗病毒基因:病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因;抗真菌基因:几丁质酶基因和抗毒素合成基因抗盐碱和抗干旱的调节细胞渗透压基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因①转基因玉米中赖氨酸的含量比对照提高30%②转基因延熟番茄储存时间可延长1～2个月③转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色变异第二页，共三十七页，编辑于2023年，星期五3.基因工程药物(1)来源：转基因的_______。(2)成果：_________、抗体、_____、激素等。(3)作用：预防和治疗_________、心血管疾病、_______、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。4.基因治疗(1)方法：把_________导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能。(2)效果：治疗_______的最有效的手段。(3)分类：_____基因治疗和_____基因治疗。

工程菌细胞因子疫苗人类肿瘤遗传病正常基因遗传病体内体外第三页，共三十七页，编辑于2023年，星期五(2)两者的区别比较项目乳腺生物反应器工程菌基因结构基因表达受体细胞导入目的基因的方式动物基因的结构与人类基因的结构基本相同细菌或酵母菌等生物基因的结构与人类基因的结构有较大差异合成的药物蛋白与天然蛋白质相同细菌细胞内没有内质网、高尔基体等细胞器,产生的药物蛋白可能没有活性动物的受精卵微生物细胞显微注射法感受态细胞法第四页，共三十七页，编辑于2023年，星期五比较项目乳腺生物反应器工程菌生产条件药物提取生产设备不需严格灭菌,温度等外界条件对其影响不大需严格灭菌,严格控制工程菌所需的温度、pH、营养物质浓度等外界条件从动物乳汁中提取从微生物细胞中提取畜牧业生产,加提取设备工业生产,设备精良第五页，共三十七页，编辑于2023年，星期五2.基因治疗与基因诊断原理操作过程进展基因治疗基因诊断基因表达碱基互补配对利用正常基因导入有基因缺陷的细胞中,以表达出正常性状来治疗临床实验制作特定DNA探针与病人样品DNA混合分析杂交带情况临床应用第六页，共三十七页，编辑于2023年，星期五一、植物基因工程硕果累累

哪些转基因作物已进入大规模商业化应用阶段?转基因大豆、玉米、棉花和油菜第七页，共三十七页，编辑于2023年，星期五植物基因工程技术主要用于哪些方面?提高农作物的抗逆能力（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）,以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面.第八页，共三十七页，编辑于2023年，星期五(一)抗虫转基因植物1.虫害给农作物带来了哪些影响?

传统农业如何防治害虫?有哪些不足?2.现在已有哪些抗虫植物问世?第九页，共三十七页，编辑于2023年，星期五3.抗虫基因Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等请阅读P18生物资料技术卡,了解一些抗虫基因的抗虫机理。4.抗虫棉的目的基因是什么?目的基因从何而来?5.我国的转基因抗虫棉取得了哪些进展?第十页，共三十七页，编辑于2023年，星期五（二）抗病转基因植物1.什么是病原微生物？有哪些种类？引起生物生病的微生物，主要有病毒、真菌和细菌等2.为什么说常规育种很难培育出抗病毒的新品种？3.在抗病转基因植物中使用最多的是什么基因？病毒外壳蛋白（coatprotein，CP）基因；病毒的复制酶基因第十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期五3.在抗真菌转基因植物中使用什么基因？几丁质酶基因和抗毒素合成基因第十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期五（三）其他抗逆转基因植物1.哪些环境条件会造成农作物低产、减产？盐碱、干旱、低温和涝害等2.盐碱和干旱对农作物的危害与什么有关？细胞内的渗透压调节在抗盐碱和抗干旱作物中使用了什么基因？调节细胞渗透压的基因第十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期五3.转基因耐寒的烟草和番茄中哪种目的基因提高了其抗寒能力？目的基因从何而来？鱼的抗冻蛋白基因第十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期五4.抗除草剂基因有何用途？喷洒除草剂时，杀死田间的杂草而不损伤作物第十五页，共三十七页，编辑于2023年，星期五（四）利用转基因改良植物的品质人体（或其它脊椎动物）必不可少，而机体内又不能合成的，必须从食物中补充的氨基酸，称必需氨基酸。必需氨基酸共有８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。如果饮食中经常缺少必需氨基酸，可影响健康。另外12种氨基酸是人体细胞能够合成的叫做非必需氨基酸。第十六页，共三十七页，编辑于2023年，星期五转基因延熟番茄的目的基因是什么？控制番茄果实成熟的基因第十七页，共三十七页，编辑于2023年，星期五转基因矮牵牛的目的基因是什么？与植物花青素代谢有关的基因转基因蓝玫瑰第十八页，共三十七页，编辑于2023年，星期五总结：基因工程在农业上的应用（1）高产、稳产和具优良品质的品种用基因工程的方法可以改善粮食作物的蛋白质含量。如“向日葵豆”植株。（2）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。第十九页，共三十七页，编辑于2023年，星期五二、动物基因工程前景广阔（一）用于提高动物生长速度——动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等导入外源生长激素基因第二十页，共三十七页，编辑于2023年，星期五（二）用于改善畜产品的品质举例说明将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大减低。（三）用转基因的动物生产药物设问:就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？转基因动物的乳腺。第二十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期五

（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？第二十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期五将药物蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法，导入哺乳动物的受精卵中，将受精卵送入母体，使其发育成转基因动物。转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁生产所需要的药品，称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。乳腺生物反应器乳腺生物反应器的优点：①产量高；②质量好；③成本低；④易提取。第二十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期五（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二十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期五将目的基因导入到动物的受精卵里，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。总结：什么叫转基因动物？基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么？繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮毛等优良品质的转基因动物。该过程的重要步骤是通过感染或显微注射技术将重组DNA转移到动物受精卵中。第二十五页，共三十七页，编辑于2023年，星期五答案：(1)启动子标记基因终止子(2)受精卵发育的全能性最容易表达(3)分子杂交个体生物学水平鉴定DNA分子杂交抗原—抗体杂交(答对任意两种即可)(4)工程菌培养动物细胞培养直接从生物组织、细胞或血液由于受操作条件相对较苛刻等的限制，价格十分昂贵典例1第二十六页，共三十七页，编辑于2023年，星期五1.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第二十七页，共三十七页，编辑于2023年，星期五3.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，使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系。基因工程药品包括：细胞因子（即淋巴因子如白细胞介素—2、干扰素）、抗体、疫苗、激素等第二十八页，共三十七页，编辑于2023年，星期五

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——

胰岛素第二十九页，共三十七页，编辑于2023年，星期五

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——

生长激素第三十页，共三十七页，编辑于2023年，星期五干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染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。此外干扰素对治疗癌症和某些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——

干扰素第三十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期五利用微生物生产药物的优越性何在?利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。有以下优越性：（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的不足。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。第三十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期五1、基因治疗概念：四、基因治疗曙光初照

把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，是治疗遗传病的最有效的手段。（把特定的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，从而达到治疗疾病的目的）2、实例：

将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋巴细胞中，再将这种淋巴细胞转入患者体内。(1)对严重复合型免疫缺陷症的治疗第三十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期五3、基因治疗的类型体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，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，最后重新输入患者体内。体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移的治病方法。（如将治疗囊性纤维病的正常基因转入患者肺组织）4、基因治疗的发展现状：处于初期的临床试验阶段5、用于基因治疗的基因种类：正常基因、反义基因和自杀基因第三十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期五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：基因诊断第三十五页，共三十七页，编辑于2023年，星期五五、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