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1、基因工程的应用,专题基因工程,一、植物基因工程硕果累累,转基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力,以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面.,1.抗虫转基因植物,抗虫害的玉米,2.抗病转基因植物,3.其他抗逆转基因植物,转鱼抗冻蛋白基因的番茄,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯,不会引起过敏的转基因大豆,4.利用转基因改良植物的品质,提高观赏价值,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“转基因高赖氨酸玉米”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
2、物体内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。,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显微注射技术将重组DNA转移到动物受精卵中。,基因工程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激素基因分别注射到小白鼠受精卵中，得到的“超级小鼠”。,水母,二、动物基因工程前景广阔,1.用于提高动物生长速度,2.用于改善畜产品的品质,3.用转基因的动物生产药物,如转基因牛分泌的乳汁，乳糖含量降低，营养成分不变,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
3、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？,转基因牛,乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),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理想的表达场所呢？,就基因药物而言，理想的表达场所是哪里？,转基因动物的乳腺。,转基因动物作
4、器官移植的供体,选择猪的器官做人的器官替代品的原因：,其内脏构造、大小、血管分布与人相似； 体内隐藏的致病基因少。,4.用转基因的动物作器官移植的供体,转基因动物作器官移植的供体,为解决免疫排异反应采取的方法：,向器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达； 设法除去抗原决定基因。,三、基因工程药品异军突起,在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素直接从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
5、本的药品。,基因工程胰岛素（一）,胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，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。,胰岛素分子结构,基因工程胰岛素（二）,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！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了30%-50%!,胰岛素生产车间,基因工程干扰素（一）,干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去从人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍贵”程度自不用多说。,干扰素生产车间,干扰素分子结构,基因工程干扰素( 二）,基因工程人干扰素-
6、1b（安达芬） 是我国第一个全国产化基因工程人干扰素-1b，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物治疗的主要药物。,其它基因工程药物,人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程实现工业化生产，均为解除人类的病苦，提高人类的健康水平发挥了重大的作用。,人造血液及其生产,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
7、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,（1）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；,三、基因治疗曙光初照,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 镰刀状细胞贫血症 2）苯丙氨酸羧化酶基因探针 苯丙酮尿症,举例,（2）基因治疗实验阶段,1、什么是基因治疗 是向目标细胞中引入正常功能的基因
8、以纠正或补偿基因的缺陷，达到治疗的目的。,2、实例重度免疫缺陷症的临床基因治疗,将健康基因导入病人体细胞内合成相应蛋白质使疾病得到治疗的过程。,腺苷酸脱氨酶基因（ada）缺陷 ADA：腺苷酸脱氨酶,治疗方法：先将患者的T细胞取出体外培养，然后用某种反转录病毒将正常的腺苷脱氨酶基因转入人工培养的T细胞中，再将转入的基因能表达的转基因T细胞注射到患者的体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常,基因治疗SCID的过程,体外基因治疗,体内基因治疗,基因工程与食品业,基因工程为人类开辟新的食物来源。 1）鸡蛋白基因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酵母菌来生产人类所需要的卵清蛋白。 2）用基因工程的方法从微生物中获得人们所需要的糖类、脂肪和维生素等产品。,基因工程为食品工业中提供了什么前景？,基因工程与环境监测,基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。,基因工程与环境污染治理,基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。,通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。,
