基因工程的应用-2课件.ppt

1、一一、植物基因工程硕果累累、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哪些转基因作物已进入大规模商业化应用阶段应用阶段?转基因大豆、玉米、棉花和油菜转基因大豆、玉米、棉花和油菜植物基因工程技术主要用于哪些方面植物基因工程技术主要用于哪些方面?提高提高农作物的农作物的抗逆能力抗逆能力（如抗除草剂、（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）,以及以及改良农作物的品质和利用植物生改良农作物的品质和利用植物生产药物产药物等方面等方面.(一一)抗虫转基因植物抗虫转基因植物1.1.虫害给农作物带来了哪些影响虫害给农作物带来了哪些影响?传统农业如何防治害虫传统农业

2、如何防治害虫?有哪些不足有哪些不足?使用化学农药使用化学农药污染环境，损害人类健康，污染环境，损害人类健康，增加生产成本。增加生产成本。使作物产量使作物产量降低等降低等2.2.现在已有哪些抗虫植物问世现在已有哪些抗虫植物问世?棉花、水稻、玉米、马铃薯、番茄、大豆等棉花、水稻、玉米、马铃薯、番茄、大豆等3.3.抗虫基因抗虫基因BtBt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等请阅读请阅读P18P18生物资料技术卡生物资料技术卡,了解一些抗虫了解一些抗虫基因的抗虫机理。基因的抗虫机理。4.4.抗虫棉的目的基因是什

3、么抗虫棉的目的基因是什么?目的基因从何目的基因从何而来而来?5.5.我国的转基因抗虫棉取得了哪些进展我国的转基因抗虫棉取得了哪些进展?BtBt毒蛋白基因毒蛋白基因从苏云金芽孢杆菌中分从苏云金芽孢杆菌中分离出来的离出来的课本课本P18P18（二）抗病转基因植物（二）抗病转基因植物1.1.什么是病原微生物？有哪些种类？什么是病原微生物？有哪些种类？引起植物生病的微生物，主要有病毒、引起植物生病的微生物，主要有病毒、真菌和细菌等真菌和细菌等2.2.为什么说常规育种很难培育出抗病毒的新为什么说常规育种很难培育出抗病毒的新品种？品种？3.3.在抗病转基因植物中使用最多的是什么基因？在抗病转基因植物中使用

4、最多的是什么基因？病毒外壳蛋白（病毒外壳蛋白（coat proteincoat protein，CPCP）基因；）基因；病毒的复制酶基因病毒的复制酶基因栽培作物自身缺少抗病毒基因栽培作物自身缺少抗病毒基因4.4.在抗真菌转基因植物在抗真菌转基因植物中中使用什么基因？使用什么基因？几丁质酶基因和抗毒素合成基因几丁质酶基因和抗毒素合成基因 （三）抗逆转基因植物（三）抗逆转基因植物1.1.哪些环境条件会造成农作物低产、减产？哪些环境条件会造成农作物低产、减产？盐碱、干旱、低温和涝害等盐碱、干旱、低温和涝害等2.2.盐碱和干旱对农作物的危害与什么有关？盐碱和干旱对农作物的危害与什么有关？细胞内的渗透压

5、调节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？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调节细胞渗透压的基因 3.3.转基因耐寒的烟草和番茄中哪种目的基因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？提高了其抗寒能力？目的基因从何而来？鱼的抗冻蛋白基因鱼的抗冻蛋白基因 4.4.抗除草剂基因有何用途？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喷洒除草剂时，杀死田间的杂草而不损伤作物人体（或其它脊椎动物）人体（或其它脊椎动物）必不可少必不可少，而，而机体内又不能合成机体内又不能合成的的，必须从食物中补充的氨基酸，称，必须从

6、食物中补充的氨基酸，称必需氨基酸必需氨基酸。必需氨基酸必需氨基酸共有种：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨共有种：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。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。如果饮食中经常缺少必需氨基酸，可影响健康。另外另外1212种氨基酸是人体细胞能够合成的叫做非必需氨基酸种氨基酸是人体细胞能够合成的叫做非必需氨基酸。你知道哪些食品中缺少必需氨基酸？如何用转基因的方你知道哪些食品中缺少必需氨基酸？如何用转基因的方法加以改良？法加以改良？豆类食品中，含有蛋氨酸豆类食品中，含有蛋氨酸（甲硫

7、氨酸）（甲硫氨酸）比比较少，大米、玉米、小麦则含赖氨酸较少较少，大米、玉米、小麦则含赖氨酸较少将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物或或改变必需氨基酸合成途径中某种关键酶的活性改变必需氨基酸合成途径中某种关键酶的活性（四）利用转基因改良植物的品质（四）利用转基因改良植物的品质转基因高赖氨酸玉米转基因高赖氨酸玉米将富含氨基酸的蛋白质编码基因导入玉米，将富含氨基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提高获得的转基因玉米中赖氨酸的含量提高30%30%。优点：优点：改善粮食作物的营养成分改善粮食作物的营养成分含量，如氨基酸、蛋白质含量，

8、如氨基酸、蛋白质转基因延熟番茄的目的基因是什么？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控制番茄果实成熟的基因转基因蓝玫瑰转基因蓝玫瑰优点：优点：提高花卉的观赏价值提高花卉的观赏价值将与植物花青素代谢有关将与植物花青素代谢有关的基因导入花卉植物矮牵的基因导入花卉植物矮牵牛中，转基因矮牵牛呈现牛中，转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色。出自然界没有的颜色。异想天开异想天开二二、动物基因工程前景广阔、动物基因工程前景广阔（一）用于提高动物生长速度（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导入外源生长激素

9、基因（二）用于改善畜产品的品质（二）用于改善畜产品的品质举例说明举例说明将将肠乳糖酶基因肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，转基因牛导入奶牛基因组，转基因牛分泌的分泌的乳汁中乳糖的含量大大减低乳汁中乳糖的含量大大减低。（三）用转基因的动物生产药物（三）用转基因的动物生产药物设问设问:就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？转基因动物的转基因动物的乳腺乳腺（1 1）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入）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体内循环，不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。代谢反应。（2 2）从乳汁中获取目的基因产物，产量

10、高，）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。工，具有稳定的生物活性。3 3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产）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。物的同时，转基因动物又可无限繁殖。设问设问:为什么乳腺能成为基因药物最理想的为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？表达场所呢？将将药物蛋白基因药物蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起调控组件重组在一起，通过显微注射等方法，通过显微注射等方法，导入哺乳动物的导入哺乳动物的受精卵受精卵中

11、，将受精卵送入母中，将受精卵送入母体，使其发育成转基因动物。体，使其发育成转基因动物。转基因动物进转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁生产所需要入泌乳期后，可以通过分泌乳汁生产所需要的药品，称为的药品，称为乳腺生物反应器乳腺生物反应器或乳房生物反或乳房生物反应器。应器。乳腺生物反应器乳腺生物反应器乳腺生物反应器的优点：乳腺生物反应器的优点：产量高；质量好；产量高；质量好；成本低；易提取成本低；易提取。只有在产下的只有在产下的雌性雌性动物个体中，转入的动物个体中，转入的基因才能表达。基因才能表达。缺点：缺点：练习册练习册P15P15（四）用转基因动物作器官移植的供体（四）用转基因动物作器官移

12、植的供体利用基因工程对猪的器官进行改造利用基因工程对猪的器官进行改造方法：方法：将器官供体基因组导入将器官供体基因组导入某种调节因子某种调节因子，以抑制，以抑制抗原决定基因的表达或设法除去抗原决定基因抗原决定基因的表达或设法除去抗原决定基因，再结再结合克隆技术合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官猪器官导入人基因具特殊用途的猪和小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠从生物的组织、细胞或血液中提取。从生物的组织、细胞或血液中提取。由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。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三、基因工程药品异军突起3

13、.3.可利用什么方法来解决上述问题？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利用基因工程方法制造转基因的工程菌工程菌，可高，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。效率地生产出各种高质量、低成本的药品。工程菌工程菌:基因工程药品包括：基因工程药品包括：用用基因工程基因工程方法，使外源基因得到高方法，使外源基因得到高效率表达的效率表达的菌类细胞株系菌类细胞株系。细胞因子（如白细胞介素细胞因子（如白细胞介素2 2、干扰素、生长、干扰素、生长因子等）、抗体、疫苗、激素等因子等）、抗体、疫苗、激素等干扰素分子结构干扰素分子结构基因工程药品基因工程药品 干扰素干扰素干扰素是动物或人体

14、细胞受到病毒侵染后产生的一种干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染后产生的一种糖糖蛋白蛋白。干扰素。干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染几乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一种，是一种抗病毒的特效药抗病毒的特效药。此外干扰素对治疗癌症和某些白血病。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也有一定疗效。传统的干扰素生产方法是从人血液中的人血液中的白细胞内提取白细胞内提取，每，每300L300L血液只能提取出血液只能提取出1mg1mg干扰素。干扰素。其其“珍贵珍贵”程度自不用多说。程度自不用多说。1980198019821982年，科学家年，科学家用基因工程方法在大肠杆菌及酵用

15、基因工程方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素，母菌细胞内获得了干扰素，是传统的生产量的是传统的生产量的1212万倍。万倍。19871987年上述干扰素大量投放市场。年上述干扰素大量投放市场。重组人工干扰素重组人工干扰素-1b-1b（安达芬）（安达芬）是我国第一个国内批是我国第一个国内批准生产的基因工程药物，其具有抗病毒，抑制肿瘤细胞准生产的基因工程药物，其具有抗病毒，抑制肿瘤细胞增生，调节人体免疫功能的作用，广泛用于病毒性疾病增生，调节人体免疫功能的作用，广泛用于病毒性疾病治疗和多种肿瘤的治疗，是当前国际公认的病毒性疾病治疗和多种肿瘤的治疗，是当前国际公认的病毒性疾病治疗的首选药物和肿瘤生

16、物治疗的主要药物。治疗的首选药物和肿瘤生物治疗的主要药物。干扰素生产车间干扰素生产车间基因工程药品基因工程药品 生长激素生长激素治疗侏儒症治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射生的唯一方法，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，从大脑的底部获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底部摘摘取垂体取垂体，并从中提取生长激素，并从中提取生长激素生长激素生长激素基因导入大肠杆菌基因导入大肠杆菌 其它基因工程药物其它基因工程药物利用微生物生产药物的优越性何在利用微生物生产药物的优越性何在?（1 1）利用活细胞作为表达系统，表达效率高

17、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无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。（药品。（2 2）可以解决传统制药中原料来源的可以解决传统制药中原料来源的不足不足。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动。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。（物或人体上获取原料。（3 3）降低生产成本降低生产成本，减少生产人员和管理人员。减少生产人员和管理人员。（一）基因诊断：（一）基因诊断：也称为也称为DNADNA诊断诊断或或分子诊断分子诊断，通过分子生物，通过分子生物学和分子遗传学的技术，直接检测出学和分子遗传学的技术，直接检测出分子结构分子结构水平和

18、表达水平是否异常水平和表达水平是否异常，从而对疾病做出判，从而对疾病做出判断。断。探针制备：探针制备：放射性同位素放射性同位素(如如3232P)P)、荧光分子、荧光分子等等标记的标记的DNADNA分子；分子；原原 理：理：利用利用DNADNA分子杂交原理分子杂交原理；在在诊断遗传性疾病诊断遗传性疾病方面发展迅速。目前已经方面发展迅速。目前已经可以对几十种遗传病进行可以对几十种遗传病进行产前诊断产前诊断。举例举例珠蛋白的珠蛋白的DNADNA探针探针 镰刀状细胞贫血症镰刀状细胞贫血症苯丙氨酸羧化酶基因探针苯丙氨酸羧化酶基因探针 苯丙酮尿症苯丙酮尿症白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的白血病患者细胞

19、中分离出的癌基因制备的DNADNA探针探针 白血病白血病基因治疗概念：基因治疗概念：（二）（二）基因治疗基因治疗 把把正常基因正常基因导入病人体内，使该基因导入病人体内，使该基因的的表达产物发挥功能表达产物发挥功能，从而达到，从而达到治疗疾病治疗疾病的目的，是治疗的目的，是治疗遗传病遗传病的的最有效最有效的手段。的手段。2、实例：、实例：将将腺苷酸脱氨酶基因腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋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。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对严重复合型免疫缺陷症的治疗 19901990年年9 9月月1414日，安德森

20、对一例患日，安德森对一例患ADAADA缺乏症的缺乏症的4 4岁女岁女孩进行基因治疗。这个孩进行基因治疗。这个4 4岁女孩由于遗传基因有缺陷，岁女孩由于遗传基因有缺陷，自身不能生产自身不能生产ADAADA，先天性免疫功能不全，只能生活在，先天性免疫功能不全，只能生活在无菌的隔离帐里无菌的隔离帐里。他们将这个女孩的白血球进行基因改。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。在以后的白血球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中。在以后的1010个月内她又接受了个月内她又接受了7 7

21、次这样的治疗，同时也接受酶治次这样的治疗，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，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，并进入普通小学上学。过上了正常人的生活，并进入普通小学上学。（1 1）体外基因治疗：）体外基因治疗：从病人体内获取某种细胞从病人体内获取某种细胞进行培养，然后，在进行培养，然后，在体外完成基因转移体外完成基因转移，再筛选，再筛选成功转移的成功转移的细胞扩大培养细胞扩大培养，最后，最后重新输入重新输入患者体患者体内。内。3 3、基因治疗的类型、基因治疗的类型（2 2）体内基因治疗：）体内基因治疗：用基因工程的方法，用基因工程的

22、方法，直接向人体组织细胞中转移基因的治疗方直接向人体组织细胞中转移基因的治疗方法。法。（如将治疗囊性纤维病的正常基因转（如将治疗囊性纤维病的正常基因转入患者肺组织）入患者肺组织）5 5、用于基因治疗的基因种类：、用于基因治疗的基因种类：1 1）用）用正常基因正常基因代替缺陷基因，或依靠其表达产物代替缺陷基因，或依靠其表达产物来弥补病变基因带来的缺陷。如血友病、地中海来弥补病变基因带来的缺陷。如血友病、地中海贫血病的治疗。贫血病的治疗。2 2）反义基因反义基因。产生。产生mRNAmRNA分子与病变的分子与病变的mRNAmRNA分子进分子进行互补，阻断蛋白质的合成。行互补，阻断蛋白质的合成。3 3

23、）自杀基因自杀基因。编码可杀死癌变细胞的蛋白酶基因。编码可杀死癌变细胞的蛋白酶基因。4 4、基因治疗的发展现状：、基因治疗的发展现状：处于初期的临床试验阶段处于初期的临床试验阶段课本课本P24P24基因芯片基因芯片 从正常人的基因组中分离出从正常人的基因组中分离出DNADNA与与DNADNA芯片杂交就可以芯片杂交就可以得出标准图谱；从病人的基因组中分离出得出标准图谱；从病人的基因组中分离出DNADNA与与DNADNA芯片芯片杂交就可以得出病变图谱。杂交就可以得出病变图谱。通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNADNA信息。信息。基因芯片诊断技术

24、以其快速、高效、敏感、经济、平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。行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。通过微加工技术通过微加工技术 ，将数以万计、乃至百万计的特定序，将数以万计、乃至百万计的特定序列的列的DNADNA片段（基因探针）片段（基因探针），有规律地排列固定于，有规律地排列固定于2cm2cm2 2 的硅片、玻片的硅片、玻片 等支持物上，构成的一个二维等支持物上，构成的一个二维DNADNA探针探针阵列，与计算机的电子芯片十分相似，所以被称为基阵列，与计算机的电子芯片十分相似，所以被称为基因芯片。因芯片。概念：概念：基因

25、工程为食品工业中提供了什么前景？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基因工程为人类开辟新的食物来源新的食物来源。鸡蛋白基因鸡蛋白基因在大肠杆菌和酵母菌中表达获得成在大肠杆菌和酵母菌中表达获得成功。这表明，未来能用发酵罐培养的大肠杆菌或功。这表明，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酵母菌来生产人类所需要的卵清蛋白卵清蛋白。用基因工程的方法用基因工程的方法从微生物中获得从微生物中获得人们所需要人们所需要的的糖类、脂肪糖类、脂肪和和维生素维生素等产品。等产品。六、基因工程与环境保护六、基因工程与环境保护环境监测：环境监测：基因工程做成的基因工程做成的DNADNA

26、探针探针能够十分灵敏地检能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。测环境中的病毒、细菌等污染。1t1t水中只有水中只有1010个病毒也能被个病毒也能被DNADNA探针检测出来探针检测出来基因工程将能分解三种烃类的基因工程将能分解三种烃类的假单孢杆菌的基因假单孢杆菌的基因都转移到都转移到能分解能分解另一种烃类的假单孢杆菌内另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解，创造出了能同时分解四种烃类的四种烃类的“超级细菌超级细菌”。用于被污染环境的净化用于被污染环境的净化通过基因重组构建新的通过基因重组构建新的杀虫剂杀虫剂，取代生产过程中耗能多、，取代生产过程中耗能多、易造成环境污染的农药，并试图通

27、过基因工程易造成环境污染的农药，并试图通过基因工程回收和利用回收和利用工业废物。工业废物。用基因工程培养出用基因工程培养出“吞噬吞噬”汞和降解汞和降解土壤土壤中中DDTDDT的细菌的细菌，以及能够以及能够净化镉污净化镉污染的植物。染的植物。思考与探究思考与探究:根据所学内容，试概括写出基因工程解决了根据所学内容，试概括写出基因工程解决了哪些生活、生产中难以解决的问题。哪些生活、生产中难以解决的问题。基因工程可以基因工程可以生产人类需要的药物生产人类需要的药物，如胰岛素、，如胰岛素、干扰素等。我们干扰素等。我们吃的某些食品吃的某些食品如番茄、大豆等也如番茄、大豆等也可以是基因工程产品可以是基因工

28、程产品。农业生产中的。农业生产中的抗虫棉、抗抗虫棉、抗病毒烟草、抗除草剂大豆病毒烟草、抗除草剂大豆等都已进入商品化生产，等都已进入商品化生产，上述产品有些是常规方法难以生产的或者生产成上述产品有些是常规方法难以生产的或者生产成本过高。本过高。巩固练习巩固练习1、下列不属于需用基因工程方法生产药物、下列不属于需用基因工程方法生产药物的是（的是（）A 胰岛素胰岛素 B生长激素生长激素 C 维生素维生素 D凝血因子凝血因子 2、人的糖蛋白必须经过内质网和高尔机体、人的糖蛋白必须经过内质网和高尔机体加工合成。通过转基因技术，可以使人的加工合成。通过转基因技术，可以使人的糖蛋白基因糖蛋白基因 得以表达的受体细胞是（得以表达的受体细胞是（）A大肠杆菌大肠杆菌 B 酵母菌酵母菌 C、T4噬菌体噬菌体D 质粒质粒 CB