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1、一一、植物基因工程硕果累累、植物基因工程硕果累累植物基因工程技术：植物基因工程技术：植物基因工程技术：植物基因工程技术：1. 1.提高农作物的抗逆能力提高农作物的抗逆能力提高农作物的抗逆能力提高农作物的抗逆能力 2. 2.改良农作物的品质改良农作物的品质改良农作物的品质改良农作物的品质 3. 3.利用植物生产药物利用植物生产药物利用植物生产药物利用植物生产药物1.1.抗虫转基因植物抗虫转基因植物抗虫棉抗虫棉叶子叶子正常棉正常棉叶子叶子使用化学农药的缺点：使用化学农药的缺点：造成环境污染造成环境污染损害人类健康损害人类健康增加生产成本增加生产成本 用于杀虫的基因主要是：用于杀虫的基因主要是：Bt
2、毒蛋白基因毒蛋白基因蛋白酶抑制剂基因蛋白酶抑制剂基因淀粉酶抑制剂基因淀粉酶抑制剂基因植物凝集素基因等植物凝集素基因等2.2.抗病转基因植物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抗病转基因植物所采用的基因：抗病转基因植物所采用的基因：病毒外壳蛋白基因病毒外壳蛋白基因病毒的复制酶基因病毒的复制酶基因抗真菌的基因：抗真菌的基因：几丁质酶基因几丁质酶基因抗毒素合成基因抗毒素合成基因3.3.其他抗逆转基因植物其他抗逆转基因植物耐寒、耐旱转基因水稻4.4.利用转基因改良植物的品质利用转基因改良植物的品质含大量维生素的转基因玉米抗癌抗衰老的紫色西红柿转入维生素转入维生素A A合成酶基因的大
3、米合成酶基因的大米转基因矮牵牛转基因蓝玫瑰转入荧光酶的转基因烟草苗1.1.用于提高动物生长速度用于提高动物生长速度二二、动物基因工程前景广阔、动物基因工程前景广阔转入外源生长激素基因的转入外源生长激素基因的“超级小鼠超级小鼠” 2.2.用于改善畜产品的品质用于改善畜产品的品质“乳糖不耐症乳糖不耐症”乳糖含量低的奶牛：乳糖含量低的奶牛：将将肠乳糖酶肠乳糖酶基因导入奶牛基因组基因导入奶牛基因组3.3.用转基因的动物生产药物用转基因的动物生产药物人治疗性抗体转基因奶牛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4.4.用转基因的动物作器官移植的供体用转基因的动物作器官移植的供体导入人基因具
4、特殊用途的猪和小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠三、基因工程药品异军突起三、基因工程药品异军突起基因工程肝炎疫苗基因工程药物发酵设备 胰岛素是胰岛素是治疗糖尿病治疗糖尿病的的特效药特效药。一般临。一般临床上使用的胰岛素主要从床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰猪、牛等家畜的胰腺腺中提取，一名糖尿病患者每年需用的胰岛中提取，一名糖尿病患者每年需用的胰岛素需要从素需要从40头牛或头牛或50头猪的胰脏中才能提取头猪的胰脏中才能提取到。到。1978年，科学家将动物体内的年，科学家将动物体内的胰岛素基胰岛素基因与大肠杆菌因与大肠杆菌DNA分子重组分子重组，用，用2000ml 大大肠杆菌发酵液得到肠杆菌
5、发酵液得到100kg胰岛素。胰岛素。1982年，年，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰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，售价降低了岛素投入市场，售价降低了30%50%。 基因工程药品基因工程药品 胰岛素胰岛素 治疗侏儒症治疗侏儒症的的唯一方法唯一方法，是向人体注射，是向人体注射生长激素。而生长激素的获得很困难。治疗生长激素。而生长激素的获得很困难。治疗一名侏儒症患者每年需要从一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑下具尸体的脑下垂体垂体中提取生长激素。中提取生长激素。 现可利用基因工程方法，将人的现可利用基因工程方法，将人的生长激生长激素基因导入大肠杆菌素基因导入大肠杆菌中
6、，使其生产生长激素。中，使其生产生长激素。人们从人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于激素，相当于6万具尸体的全部产量。万具尸体的全部产量。 基因工程药品基因工程药品 生长激素生长激素 干扰素是干扰素是病毒侵入细胞后产生病毒侵入细胞后产生的一种的一种糖糖蛋白蛋白。干扰素几乎能。干扰素几乎能抵抗所有抵抗所有病毒引起的病毒引起的感感染染，是一种，是一种抗病毒抗病毒的的特效药特效药。此外干扰素对。此外干扰素对治疗治疗某些某些癌症癌症和和白血病白血病也有一定疗效。也有一定疗效。 传统的干扰素生产方法是从人血液中的传统的干扰素生产方法是从人血液中的白细胞内提取
7、白细胞内提取，每，每300L血液只能提取出血液只能提取出1mg干扰素。干扰素。19801982年，科学家用基因工程年，科学家用基因工程方法在方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素素，是传统的生产量的，是传统的生产量的12万倍。万倍。1987年上述年上述干扰素大量投放市场。干扰素大量投放市场。 基因工程药品基因工程药品 干扰素干扰素基因工程干扰素传统疫苗存在许多缺点：生产过程需传统疫苗存在许多缺点：生产过程需大量繁大量繁殖病原体殖病原体，对工作人员，对工作人员健康造成很大威胁健康造成很大威胁；病原体的减毒、灭活有可能病原体的减毒、灭活有可能不够彻底不够彻底，导致
8、，导致接种者接种者直接感染直接感染。基因工程疫苗基因工程疫苗：将起关键作用的、序列保守：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。它不使用病原体本产蛋白质，制作成疫苗。它不使用病原体本身，所以身，所以安全安全，还可以把不同病原体的抗原，还可以把不同病原体的抗原基因重组到同一受体细胞，生产基因重组到同一受体细胞，生产多价疫苗多价疫苗。基因工程药品基因工程药品 基因工程疫苗基因工程疫苗基因工程艾滋病疫苗基因工程乙肝疫苗基因诊断：基因诊断： 也称为也称为DNADNA诊断诊断或或基因探针技术基因探针技术，即，即在在DNAD
9、NA水平分析检测某一基因，从而对特定水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。的疾病进行诊断。 探针制备：探针制备：放射性同位素放射性同位素( (如如3232P)P)、荧荧光分子光分子等标记的等标记的DNADNA分子；分子； 原原 理：利用理：利用DNADNA分子杂交原理分子杂交原理；四四、基因治疗曙光初照、基因治疗曙光初照基因探针：基因探针： 基因探针就是一段与目的基因或基因探针就是一段与目的基因或DNADNA互补的互补的特异核苷酸序列特异核苷酸序列。它包括整个基因，。它包括整个基因，或基因的一部分；可以是或基因的一部分；可以是DNADNA本身，也可以本身，也可以是由之转录而来的是由之
10、转录而来的RNARNA。DNA分子杂交原理：分子杂交原理： DNADNA分子杂交是基因诊断最基本的方分子杂交是基因诊断最基本的方法之一。其基本原理是：法之一。其基本原理是：互补的互补的DNADNA单链单链能能够在一定条件下够在一定条件下结合成双链结合成双链，即能够进行杂，即能够进行杂交。这种结合是交。这种结合是特异特异的，即严格按照碱基互的，即严格按照碱基互补配对进行。因此，当用一段补配对进行。因此，当用一段已知基因的核已知基因的核苷酸序列作为探针苷酸序列作为探针，与被测基因进行接触，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
11、的基因序列。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？基因诊断技术在什么方面发展迅速？ 在在诊断遗传性疾病诊断遗传性疾病方面发展迅速。目方面发展迅速。目前已经可以对几十种遗传病进行前已经可以对几十种遗传病进行产前诊断产前诊断。 1 1）珠蛋白的珠蛋白的DNADNA探针探针 镰刀状细胞贫镰刀状细胞贫血症血症 2 2）苯丙氨酸羧化酶基因探针）苯丙氨酸羧化酶基因探针 苯丙酮尿苯丙酮尿症症 3 3）白血病患者细胞中分离出的癌基因制备）白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的的DNADNA探针探针 白血病白血病举例举例基因治疗：把正常基因导入病人体内，使该基因治疗：把正常基因导入病人体内，使
12、该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最有效的手段病的目的，这是治疗遗传病的最有效的手段。 是指是把是指是把健康的外源基因导入有基因健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。中，达到治疗疾病的目的。 患半乳糖血症的患者患半乳糖血症的患者，由于细胞内半由于细胞内半乳糖苷转移酶乳糖苷转移酶基因缺陷基因缺陷而缺少半乳糖苷转移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、酶，使过多的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等功能受损。脑等功能受损。 19711971年，美国科学家在体外做了试验，年，美国科学家在体
13、外做了试验，用用带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患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者的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞，结果发现这些组织细胞能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换的能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换的方法治疗这种遗传病是可能的。方法治疗这种遗传病是可能的。首例基因治首例基因治疗的疗的受益者受益者 （美国美国1990年年）到到1998年底，世界范年底，世界范围内累计围内累计3134人接受人接受了基因转移试验了基因转移试验19901990年美国国年美国国立卫生立卫生研究院治愈一位治愈一位“重重症联合免疫缺症联合免疫缺陷综合症陷综合症”的的4 4岁女孩岁女孩基
14、因治疗：用一个正常的基因来代替缺陷基因基因治疗：用一个正常的基因来代替缺陷基因ADAADA基因缺陷基因缺陷ADAADA：腺苷酸腺苷酸脱氨酶脱氨酶基因治疗的分类基因治疗的分类体外基因治疗体外基因治疗：先从病人：先从病人体内体内获取某种获取某种细胞，例如细胞，例如T淋巴细胞，进行培养，然后，淋巴细胞，进行培养，然后，在在体外体外完成基因转移，再筛选成功转移完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。内。体内基因治疗体内基因治疗：直接向人体组织细胞中：直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。转移基因的治病方法。基因工程与食品业基因工程与食品业基
15、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。 1）鸡蛋白基因鸡蛋白基因在大肠杆菌和酵母菌中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培养的大肠杆菌或酵母菌来生产人类所需要的要的卵清蛋白卵清蛋白。 2）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的人们所需要的糖类糖类、脂肪脂肪和和维生素维生素等产品。等产品。基因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？基因工程与环境保护基因工程与环境保护1）用于）用于环境监测环境监测。2）用于被污染）用于被
16、污染环境的净化环境的净化。基因工程在环保方面有什么应用？基因工程在环保方面有什么应用？ 例如：用例如：用DNA探针探针可以检测可以检测饮用水中饮用水中病毒病毒的含量。此方法的特点是的含量。此方法的特点是快速快速、灵敏灵敏，1吨水中有吨水中有10个病毒也能检测出来。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？通过基因工程方法怎样进行环境监测？ 1）用基因工程产物）用基因工程产物“超级细菌超级细菌”分解石分解石油，可以大大提高细菌分解石油的效率。具体油，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方法：将能分解三种烃类的假单孢杆菌假单孢杆菌的基因的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，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创造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌超级细菌”。 2）用基因工程培养出）用基因工程培养出“吞噬吞噬”汞和降解土壤汞和降解土壤中中DDT的的细菌细菌，以及能够，以及能够净化镉污染净化镉污染的的植物植物。 3）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，取代生产过程中耗能多、易造成环境污染的农药，并试过程中耗能多、易造成环境污染的农药，并试图通过基因工程图通过基因工程回收和利用工业废物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？通过基因工程方法怎样净化被污染的环境？
