《生物1.3基因工程的应用精品课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物1.3基因工程的应用精品课件（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基基 因因 工工 程程 的的 成成 果果和发展前景和发展前景1.基因工程与医药卫生基因工程与医药卫生2.基因工程与农牧业、食品工业基因工程与农牧业、食品工业3.基因工程与环境保护基因工程与环境保护1基因工程与医药卫生v 基因工程药品的生产许多药品的生产是从生物组织中提取的。许多药品的生产是从生物组织中提取的。许多药品的生产是从生物组织中提取的。许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分受材料来源限制产量有限，其价格往往十分受材料来源限制产量有限，其价格往往十分受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。昂贵。昂贵。昂贵。微生物生长迅速，容易控制，适于大规微生物生
2、长迅速，容易控制，适于大规微生物生长迅速，容易控制，适于大规微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分模工业化生产。若将生物合成相应药物成分模工业化生产。若将生物合成相应药物成分模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降的药物，不但能解决产量问题，还能大大降的药物，不但能解决产量问题，还能大大降的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。低生产成本。低生产成本。低生产成本。2
3、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，从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg100Kg胰腺只能提取胰腺只能提取4-5g4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。胰胰胰胰岛岛岛岛素素素素分分分分子子子子结结结结构构构构3基因工程胰岛素（二）将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L2000L培培养液就能产生养液就能产生100g100g胰岛素！大规模工业化生产不胰岛素！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
4、题，还使但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了其价格降低了30%-50%!30%-50%!胰胰胰胰岛岛岛岛素素素素生生生生产产产产车车车车间间间间4基因工程干扰素（一）干扰素治疗病毒感染简直是干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药万能灵药”！过去从！过去从人血中提取，人血中提取，300L300L血才提取血才提取1mg1mg！其！其“珍贵珍贵”程度自程度自不用多说。不用多说。干扰素生产车间干扰素生产车间干扰素生产车间干扰素生产车间干扰素分子结构干扰素分子结构干扰素分子结构干扰素分子结构5基因工程干扰素( 二）基因工程人干扰素基因工程人干扰素-2b（安达芬）（安达芬） 是我国第一个全国
5、产化基是我国第一个全国产化基因工程人干扰素因工程人干扰素-2b，具有抗病毒，抑制肿瘤细胞增生，调，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。肿瘤生物治疗的主要药物。6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。人人人人造造造造血血血血液液液液及及及及其其其其生生生生产产产产7基因诊断与基因
6、治疗运用基因工程设计制造运用基因工程设计制造的的“DNA“DNA探针探针”检测肝炎检测肝炎病毒等病毒感染及遗传病毒等病毒感染及遗传缺陷，不但准确而且迅缺陷，不但准确而且迅速。通过基因工程给患速。通过基因工程给患有遗传病的人体内导入有遗传病的人体内导入正常基因可正常基因可“一次性一次性”解除病人的疾苦。解除病人的疾苦。我国研究人员正在制备用于我国研究人员正在制备用于我国研究人员正在制备用于我国研究人员正在制备用于基因治疗的基因工程细胞基因治疗的基因工程细胞基因治疗的基因工程细胞基因治疗的基因工程细胞8SCID的基因工程治疗重症联合免疫缺陷（重症联合免疫缺陷（SCID）患者缺乏正常的人体免疫功患者
7、缺乏正常的人体免疫功能，只要稍被细菌或者病毒能，只要稍被细菌或者病毒感染，就会发病死亡。这个感染，就会发病死亡。这个病的机理是细胞的一个常染病的机理是细胞的一个常染色体上编码腺苷酸脱氨酶色体上编码腺苷酸脱氨酶（简称（简称ADA）的基因）的基因（ada）发生了突变。可以通）发生了突变。可以通过基因工程的方法治疗。过基因工程的方法治疗。SCIDSCID患者生存在无菌环境中患者生存在无菌环境中患者生存在无菌环境中患者生存在无菌环境中9基因治疗SCID的过程10基因工程与农牧业、食品工业运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。11转基
8、因鱼生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国)12转基因牛乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)13转黄瓜抗青枯病基因的甜椒14转鱼抗寒基因的番茄15转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯16不会引起过敏的转基因大豆17超级动物导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠18特殊动物导入人基因具特殊用途的猪和小鼠19基因工程与环境监测（一）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。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20基因工程与环境监测（二）利用基因工程培育的指示生物能十分灵敏地反映环境污染的情
9、况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。21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，用基因工程通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程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培育成功的培育成功的培育成功的“超级细菌超级细菌超级细菌超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。却能分解石油中的多种烃类化合物。却能分解石油中的多种烃类化合物。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，分解有的还能吞食转化汞、镉等
10、重金属，分解有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDTDDTDDTDDT等毒害物质。等毒害物质。等毒害物质。等毒害物质。22转基因生物转基因生物目的基因目的基因目的基因从何来目的基因从何来抗虫棉抗虫棉Bt毒蛋白基因毒蛋白基因苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌抗真菌立枯丝核抗真菌立枯丝核菌的烟草菌的烟草几丁质酶基因和抗几丁质酶基因和抗毒素合成基因毒素合成基因抗碱和干旱作物抗碱和干旱作物调节细胞渗透压的调节细胞渗透压的基因基因耐寒的番茄耐寒的番茄抗冻蛋白基因抗冻蛋白基因鱼鱼抗除草剂大豆抗除草剂大豆抗除草剂基因抗除草剂基因增强甜味的水果增强甜味的水果甜味基因甜味基因降低
11、乳糖的奶牛降低乳糖的奶牛肠乳糖酶基因肠乳糖酶基因生产胰岛素的工生产胰岛素的工程菌程菌人胰岛素基因胰岛素基因人人植物和微生物植物和微生物 、真菌、真菌细菌、真菌、藻类、细菌、真菌、藻类、植物及哺乳动物植物及哺乳动物抗除草剂抗除草剂 植物植物含甜味基因植物含甜味基因植物人人23 在培育转基因植物的研究中，在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（卡那霉素抗性基因（kankan）常作为标）常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。下图为获得抗虫棉的技术流程。长。下图为获得抗虫棉的技术流程。24侵侵染染抗抗 虫
12、虫基因基因含含 kankan质粒质粒重重 组组质粒质粒土土壤壤农农杆菌杆菌含含重重组组质质粒粒土壤农杆菌土壤农杆菌 A A构构建建导导入入 B B培培养养选择选择转转基基因因抗抗虫植株虫植株再再 生生植株植株愈愈 伤伤组织组织离离体体棉棉花花叶片组织叶片组织 C C诱诱导导选择选择分分化化 D D检检测测25基因工程培育抗虫棉的简要过程基因工程培育抗虫棉的简要过程：普通棉花普通棉花( (无抗虫特性无抗虫特性) )苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌提取提取提取提取抗虫基因抗虫基因与运载体与运载体与运载体与运载体DNADNA拼接拼接拼接拼接导入导入导入导入棉花细胞棉花细胞( (含抗虫基因含抗虫基因) )
13、棉花植株棉花植株( (有抗虫特性有抗虫特性) )26例题分析（一）农业上大量使用化肥存在许多负面影响，农业上大量使用化肥存在许多负面影响，生物固氮已成为一项重要研究课题，实验生物固氮已成为一项重要研究课题，实验证明，生物固氮是某些微生物（如根瘤菌、证明，生物固氮是某些微生物（如根瘤菌、蓝藻等）将空气中的蓝藻等）将空气中的N N2 2固定为固定为NHNH3 3的过程。的过程。（1 1）与人工合成）与人工合成NHNH3 3所需的高温、高压条所需的高温、高压条件相比，生物固氮的顺利进行是因为根瘤件相比，生物固氮的顺利进行是因为根瘤菌、蓝藻体内含有特定的菌、蓝藻体内含有特定的 ，这类，这类物质的化学本
14、质是物质的化学本质是 。酶酶酶酶蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质27例题分析（一）续（2 2）人们正在着力研究转基因固氮植物（如固氮）人们正在着力研究转基因固氮植物（如固氮水稻、固氮小麦等），某科学家将根瘤菌、细水稻、固氮小麦等），某科学家将根瘤菌、细胞中的固氮基因，通过基因工程方法转移到水胞中的固氮基因，通过基因工程方法转移到水稻植株细胞中，经检测，转基因水稻具备了固稻植株细胞中，经检测，转基因水稻具备了固氮功能。据上述材料分析：氮功能。据上述材料分析：固氮基因已经整合到水稻细胞的固氮基因已经整合到水稻细胞的 中。中。写出水稻细胞中固氮基因得到表达的反应式。写出水稻细胞中固氮基因得到表达的反应式。D
15、NADNADNADNA（固氮基因）固氮基因） RNA RNA 蛋白质蛋白质转录转录 翻译翻译28例题分析（二）干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升只能提干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升只能提取取0.050.05g g干扰素，因而其价格昂贵，平民百姓用不起。干扰素，因而其价格昂贵，平民百姓用不起。但美国有一家公司用遗传工程方法合成了价格低廉、但美国有一家公司用遗传工程方法合成了价格低廉、药性一样的干扰素，其具体做法是：药性一样的干扰素，其具体做法是：（1 1）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的_，并使之与一种叫做质粒的，并使之与一种叫做质粒
16、的DNADNA结合，然后移结合，然后移植到酵母菌内，从而用酵母菌来植到酵母菌内，从而用酵母菌来_。（2 2）酵母菌能用）酵母菌能用_方式繁殖，速度很快，所以，方式繁殖，速度很快，所以，能在较短的时间内大量生产能在较短的时间内大量生产 。利用这种方。利用这种方法不仅产量高，并且成本也较低。法不仅产量高，并且成本也较低。基因基因产生产生干扰素干扰素出芽出芽干扰素干扰素29什么叫做乳腺生物反应器？什么叫做工程菌？什么叫基因治疗？301、用动物乳腺作为反应器，生产高价值的蛋白质（如血清白蛋白、抗凝血酶等)比工厂生产的优越之处有哪些？产量高，质量好，成本低，易提取。2、用基因工程技术实现动物乳腺生物反应
17、器的操作过程是怎样的？31操作有大致过程如下：获取目的基因（如血清白蛋白基因）构建基因表达载体（在白蛋白基因前加特异表达的启动子）显微注射导入贤哺乳动物受精卵中形成胚胎将胚胎送入母体动物发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达）32用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系一般称为“工程菌”。应用1：治理海洋石油泄漏：采用生物工程技术将多种微生物的降解性基因从细胞中取出，然后组装到一个细胞中，使这个菌株集多种微生物的降解性功能的降解性基因从细胞中取出，然后组装到一个细胞中，使这个菌株集多种微生物的降解性功能于一身，同时可以降解多种化合物。这样的菌株我们称为工程菌
18、。33应用2：生产基因工程药物：糖尿病是患者胰脏的胰岛B细胞不能分泌胰岛素，血糖过高而致。科学家们把人的胰岛素基因送到大肠杆菌的细胞里，让胰岛素基因和大肠杆菌的遗传物质相结合。人的胰岛素基因在大肠杆菌的细胞里指导大肠杆菌合成人的胰岛素。随着大肠杆菌的繁殖，胰岛素基因也一代代的相传，子代大肠杆菌也能够合成胰岛素。这种带上人工给予的新的遗传性状的细菌，被称为基因工程菌。除生产胰岛素外，还有包括细胞因子、抗体、疫苗、激素等。除此之外，在发酵工程中工程菌（工业上进行生产的菌比如啤酒生产场的酵母菌，生物制药中的相关菌种。）也发挥着一定的功能，可以提高发酵的效率。34基因治疗可以分为体细胞基因治疗、生殖细胞基因治疗和增强细胞基因治疗.体细胞基因治疗是应用体细胞基因工程技术将某个基因植入人体,从医学上校正该病人的遗传缺陷.生殖细胞基因治疗是将外源正常基因转入精子、卵子或受精卵,矫正有缺陷的基因而达到治疗遗传病的目的.理论上讲,生殖细胞基因治疗既可治疗遗传病患者,又可使其后代不再患这种遗传病,是一种使遗传病得到根治的方法.与生殖细胞基因治疗相关的是增强细胞基因治疗或增强基因工程.增强基因工程可改变体细胞的遗传物质,也可以改变卵子、精子或早期胚胎细胞的遗传物质,从纠正疾病基因变为改变人的正常 35巩固练习-导与练第10页36
