《人教版选修3 1.3基因工程的应用.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版选修3 1.3基因工程的应用.ppt（39页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、基因工程的应用,一、植物基因工程硕果累累,植物基因工程技术：1.提高农作物的抗逆能力 2.改良农作物的品质 3.利用植物生产药物,1.抗虫转基因植物,抗虫棉叶子,正常棉叶子,抗虫害的玉米,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,消化不良,不吸收,Bt毒蛋白 水解成 有毒多肽,使用化学农药的缺点： 造成环境污染 损害人类健康 增加生产成本,2.抗病转基因植物,抗烟草花叶病毒转基因甜椒,抗病毒转基因西葫芦,转黄瓜抗青枯(细菌)病基因的马铃薯,抗病毒 病毒外壳蛋白基因 病毒的复制酶基因,抗真菌 几丁质酶基因 抗毒素合成基因基因,基因,抗烟草花叶病毒的转基因烟草,3.
2、抗逆转基因植物,耐寒、耐旱转基因水稻,基因,调节细胞渗透压的基因,鱼的抗冻蛋白基因,抗除草剂基因,抗旱、抗盐碱,耐寒烟草，番茄,抗除草剂大豆、玉米,我国科学家在实验田观察 转鱼抗冻蛋白基因的番茄,转基因抗除草剂玉米,富含赖氨酸的转基因玉米,不会引起过敏的转基因大豆,粮食,问题,难保鲜,解决,控制番茄成熟的基因（延迟番茄成熟）,果蔬,问题,营养成分不平衡，如大豆、玉米,解决,导入含必需AA多Pro的编码基因,改变AA合成过程中关键酶活性,4.利用转基因改良植物的品质,含大量维生素的转基因玉米,转基因紫色西红柿,转基因矮牵牛,转基因蓝玫瑰,观赏花卉,问题,解决,颜色单调，变色困难,花青素有关调节基
3、因,转入荧光酶的转基因烟草苗,1.用于提高动物生长速度,二、动物基因工程前景广阔,转入外源生长激素基因的“超级小鼠”,绵羊：生长速度提高30%，体积增加50%,鲤鱼：9个月后，体重增1.5kg,问题,乳糖不消化,肠乳糖酶基因,对策,正常牛,转基因牛,导入,显微注射技术,牛奶中乳糖含量减少， 其他营养成分不受影响,构建表达载体,2.用于改善畜产品的品质,乳腺生物反应器,对策,设想：让牛奶中产出生长激素、抗凝血蛋白、血清白蛋白、-抗胰蛋白酶等,（把哺乳动物变成成“批量生产药物的工厂）,药用蛋白基因,+,乳腺蛋白基因启动子,（只在乳腺中且在泌乳期表达）,构建基因表达载体,导入_细胞,受精卵,显微注射
4、技术,送回母体发育成新个体,新个体泌乳期乳汁中产药,乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),产量高、质量好、成本低、易提取,3.用转基因的动物生产药物,含有人凝血因子的转基因羊,乳腺生物反应器生产抗凝血酶蛋白,例1、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。请回答： （1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是_。 （2）进行基因转移是，通常要将外源基因转_ 中，原因是 。 （3）通常采用 技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组 （4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在
5、小鼠的 细胞中特异表达。,显微注射,受精卵,受精卵具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞表达,DNA分子杂交,膀胱上皮,具特殊用途的猪和小鼠,器官移植问题,1、供体器官少 2、排斥反应强,1、抑制抗原决定基因 表达的调控因子,用猪的器官做供体,抑制抗原决定基因表达,2、去除抗原决定基因 （受精卵）,克隆技术,导入猪受精卵,培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪,？,4.用转基因的动物作器官移植的供体,第一种基因工程药物 ,基因工程制药,重组人胰岛素,传统提取 胰岛素、 干扰素,提取部位 ,细胞、组织、血液等,提取量 ,少,缺点 ,材料少、提取难、成本高,改进 ,“工程菌”,提取部位 ,“工程菌”
6、 （大肠杆菌、酵母菌）,提取量 ,多,优点 ,高效、高质量、低成本,菌优点： 繁殖快 单细胞 遗传物质少,三、基因工程药品异军突起,基因工程药物发酵设备,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，一名糖尿病患者每年需用的胰岛素需要从40头牛或50头猪的胰脏中才能提取到。1978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，用2000ml 大肠杆菌发酵液得到100kg胰岛素。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
7、很困难。治疗一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑下垂体中提取生长激素。 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,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。19801982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
8、述干扰素大量投放市场。,基因工程药品 干扰素,基因工程干扰素,传统疫苗存在许多缺点：生产过程需大量繁殖病原体，对工作人员健康造成很大威胁；病原体的减毒、灭活有可能不够彻底，导致接种者直接感染。 基因工程疫苗：将起关键作用的、序列保守的蛋白质基因重组到细菌或真核细胞内，生产蛋白质，制作成疫苗。它不使用病原体本身，所以安全。,基因工程药品 基因工程疫苗,基因工程乙肝疫苗,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、基因治疗曙光初照,基因
9、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。,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。,基因诊断技术在什么方面发展迅速？,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）珠蛋白的DNA探针 镰刀状细胞
10、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,基因治疗的概念： 将正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功效，从而达到治疗疾病的目的 免疫系统发挥正常作用的必须物质 腺苷酸脱氨酶（ADA） 腺苷酸脱氨酶基因,1990年，美国医学家安德森对一例患腺苷脱氨酶(ADA)缺乏症的4岁女孩谢德尔进行基因治疗。该女孩由于先天缺乏ADA基因，自身不能生产ADA，先天免疫功能不全，只能生活在无菌的隔离帐里。他们将含有这个女孩自己的白血球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中，这种白血球都已经过改造，有缺陷的基因已经被健康的基因所替代。在以后的
11、10个月内她又接受了7次这样的治疗，同时也接受特定抗体的治疗。经治疗后，免疫功能日趋健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活。,美国医学家安德森,谢德尔，1999,基因治疗的分类 体外基因治疗：先从病人体内获取某种细胞，例如T淋巴细胞，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基因的治病方法。,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。,基因工程在环保方面有什么应用？,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。,通过基因工程方法怎样进行环境监测？,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。,通过基因工程方法怎样净化被污染的环境？,