上课用基因工程的应用课件

基因工程应用预习(yùxí)提纲：1.植物基因工程技术主要(zhǔyào)用于哪些方面?2.虫害给农作物带来了哪些影响?传统农业如何防治害虫?有哪些缺乏?3.抗虫基因有哪些？抗虫棉的目的基因是什么?目的基因从何而来?对哺乳动物有害吗？什么是病原微生物？有哪些种类？4.动物基因工程前景广阔？〔重点)5.乳腺生物反响器的优点?(重点)6.基因工程药品包括?7.基因治疗概念?8.基因芯片?第一页，共四十四页。1.3基因工程(jīyīngōngchéng)的应用基因工程的实际应用领域有：农牧业、工业、环境(huánjìng)、能源、医学卫生等应用生物：植物(zhíwù)、动物、微生物第二页，共四十四页。一、植物(zhíwù)基因工程转基因工程技术主要用于提高(tígāo)农作物的抗逆能力,以及改进农作物的品质和利用植物生产药物等方面。1、抗虫转基因植物2、抗病转基因植物3、抗逆转基因植物4、利用(lìyòng)转基因改进植物的品质第三页，共四十四页。1.抗虫转基因植物(zhíwù)优点：减少环境污染(huánjìngwūrǎn)、减低生产本钱、提高产量例子：棉花(miánhua)、水稻、玉米、马铃薯、番茄等等主要杀虫基因：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等典型例子：转基因抗虫棉——Bt毒蛋白基因第四页，共四十四页。2.抗病转基因植物(zhíwù)抗病基因：病毒外壳蛋白基因、病毒的复制(fùzhì)酶基因.抗真菌基因：几丁质酶基因、抗毒素合成基因.第五页，共四十四页。3.抗逆(kànɡnì)转基因植物转黄瓜(huángguɑ)抗青枯病基因的甜椒第六页，共四十四页。转黄瓜(huángguɑ)抗青枯病基因的马铃薯特点：导入另一种生物的优良(yōuliáng)性状基因，获得新性状抵抗恶劣环境因素，从根本上改变作物的特性第七页，共四十四页。4.利用(lìyòng)转基因改进植物的品质不会(bùhuì)引起过敏的转基因大豆优点：改善粮食作物(liángshizuòwù)的营养成分含量，如氨基酸、蛋白质第八页，共四十四页。转基因蓝玫瑰优点(yōudiǎn)：提高花卉的欣赏价值第九页，共四十四页。二、动物基因工程前景(qiánjǐng)广阔特点：开展(kāizhǎn)较迟，应用方面广1、提高生长速度2、改善畜产品的品质3、生产(shēngchǎn)药物4、作为器官移植的供体第十页，共四十四页。1.用于提高动物(dòngwù)生长速度原因：外源生长激素(shēnɡchánɡjīsù)基因的表达可以使转基因动物生长更快转基因鲤鱼第十一页，共四十四页。2.用于改善(gǎishàn)畜产品的品质优点(yōudiǎn)：防止食物过敏、腹泻、恶心等不适转基因牛的乳汁，降低(jiàngdī)乳糖含量第十二页，共四十四页。3.用转基因的动物(dòngwù)生产药物〔重点〕优点：产量高、质量好、本钱(běnqián)低、易提取方法(fāngfǎ)：乳腺生物反响器膀胱生物反响器注意：雌性个体才能生产药物第十三页，共四十四页。★为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？⑴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响。⑵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(chōngfèn)的修饰加工，具有稳定的生物活性。⑶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。第十四页，共四十四页。4.用转基因动物(dòngwù)作器官移植的供体利用(lìyòng)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(yìzhì)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响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第十五页，共四十四页。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(zǔzhī)、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、低本钱的药品。三、基因工程(jīyīngōngchéng)药品异军突起第十六页，共四十四页。基因工程(jīyīngōngchéng)药品——生长激素

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(huòdé)很困难。以前，要获得(huòdé)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。第十七页，共四十四页。胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取(tíqǔ)，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！使其价格(jiàgé)降低了30%-50%!基因工程(jīyīngōngchéng)药品——胰岛素第十八页，共四十四页。从人血中提取(tíqǔ)干扰素，300L血才提取(tíqǔ)1mg！通过基因工程(jīyīngōngchéng)的方式创造了能合成人干扰素的大肠杆菌，每1Kg的培养液可提取20—40mg干扰素人造血液及其生产基因工程(jīyīngōngchéng)药品——干扰素第十九页，共四十四页。1、基因治疗概念(gàiniàn)：四、基因治疗曙光(shǔguāng)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，从而到达治疗疾病的目的，是治疗遗传病的最有效的手段(shǒuduàn)。〔把特定的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，从而到达治疗疾病的目的〕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二十页，共四十四页。取患者骨髓分离干细胞病毒正常基因导入正常基因的干细胞注入患者体内第二十一页，共四十四页。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(jījù)，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。这说明，用基因替换的方法治疗这种遗传病是可能的。(2)半乳糖血症第二十二页，共四十四页。3、基因治疗的类型(lèixíng)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、基因治疗的开展(kāizhǎn)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(zhèngcháng)基因、反义基因和自杀基因第二十三页，共四十四页。基因诊断：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(tèdìng)的疾病进行诊断。探针制备：放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子；原理：利用DNA分子杂交原理；四、基因治疗曙光(shǔguāng)初照第二十四页，共四十四页。过程(guòchéng)：1、重组药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子2、用显微注射法导入到受精卵3、将受精卵送入母体生长发育4、转基因动物进入泌乳期后，提取乳汁产物：抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素(shēnɡchánɡjīsù)、α-抗胰蛋白酶第二十五页，共四十四页。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(yōuliáng)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。基因工程(jīyīngōngchéng)在畜牧养殖业上的应用主要是什么？将人的生长激素基因和牛的生长素基因分别注射(zhùshè)到小白鼠受精卵中，得到的“超级小鼠〞。第二十六页，共四十四页。2DNA质粒细菌细胞DNA人体细胞胰岛素基因限制酶限制酶胰岛素利用(lìyòng)生物工程获得胰岛素1第二十七页，共四十四页。1990年9月14日，安德森对一例患ADA缺乏症的4岁女孩进行基因治疗。这个4岁女孩由于遗传基因有缺陷，自身不能生产ADA，先天性免疫功能不全，只能生活在无菌的隔离帐里。他们将这个女孩的白血球进行基因改造，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输入她左臂的一条静脉血管中。在以后的10个月内她又接受了7次这样的治疗，同时也接受酶治疗。后来，她的免疫功能日趋健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活，并进入普通小学(xiǎoxué)上学。第二十八页，共四十四页。五、基因芯片(jīyīnxīnpiàn)从正常人的基因组中别离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出标准图谱；从病人的基因组中别离出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(píngxíng)化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。第二十九页，共四十四页。基因诊断：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(jíbìng)进行诊断。探针制备：放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子；原理：利用DNA分子杂交原理；四、基因治疗曙光(shǔguāng)初照第三十页，共四十四页。基因探针(tànzhēn)：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，或基因的一局部；可以是DNA本身，也可以是由之转录而来的RNA。第三十一页，共四十四页。DNA分子杂交原理(yuánlǐ)：DNA分子杂交是基因诊断最根本的方法之一。其根本原理是：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，当用一段基因的核苷酸序列作为探针，与被测基因进行接触，假设两者的碱基完全配对成双链，那么说明被测基因中含有的基因序列。第三十二页，共四十四页。基因(jīyīn)诊断技术在什么方面开展迅速？在诊断遗传性疾病方面开展迅速。目前已经可以对几十种遗传病进行产前诊断。举例⑴β—珠蛋白的DNA探针→镰刀状细胞贫血症⑵苯丙氨酸羧化酶基因探针→苯丙酮尿症⑶白血病患者细胞中别离出的癌基因制备的DNA探针→白血病第三十三页，共四十四页。基因治疗：是指是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，到达治疗疾病的目的。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(nénggòu)利用半乳糖了。这说明，用基因替换的方法治疗这种遗传病是可能的。第三十四页，共四十四页。取患者骨髓分离干细胞病毒正常基因并入正常基因的干细胞注入患者体内第三十五页，共四十四页。P53基因病毒P53蛋白膜瘤细胞变小第三十六页，共四十四页。基因工程(jīyīngōngchéng)与食品业基因工程为食品工业中提供了什么前景？基因工程为人类开辟新的食物来源。⑴鸡蛋白基因在大肠杆菌和酵母菌中表达获得成功。这说明，未来能用发酵罐培养的大肠杆菌或酵母菌来生产人类所需要的卵清蛋白。⑵用基因工程的方法从微生物中获得人们(rénmen)所需要的糖类、脂肪和维生素等产品。第三十七页，共四十四页。基因工程(jīyīngōngchéng)与环境保护基因工程在环保方面有什么应用？⑴用于环境监测。⑵用于被污染环境的净化。通过基因工程方法怎样进行环境监测？例如：用DNA探针可以检测饮用水中病毒的含量(hánliàng)。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。第三十八页，共四十四页。通过基因工程方法怎样净化被污染的环境？⑴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(gǎnjūn)的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌(gǎnjūn)内，创造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌〞。⑵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。⑶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。第三十九页，共四十四页。继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物发生器的研究(yánjiū)也取得了一定进展。最近，科学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请答复：〔1〕将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是___________。〔2〕进行基因转移时，通常要将外源基因转入_______中，原因是_____________。〔3〕通常采用_DNA杂交______技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组〔4〕在研制膀胱生物反响器时，应使外源基因在小鼠的_膀胱上皮细胞_______细胞中特异表达。〔5〕膀胱生物发生器比乳腺生物反响器有什么优点？显微(xiǎnwēi)注射法受精卵具全能性，可使外源基因在相应(xiāngyīng)的组织细胞中表达第四十页，共四十四页。上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平(shuǐpíng)的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍