生物·《基因工程的應(yīng)用》課件.ppt

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1、基因工程的應(yīng)用,,,一、植物基因工程碩果累累,轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)主要用于提高濃作物的抗逆能力,以及改良弄作物的品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物等方面.,1.抗蟲轉(zhuǎn)基因植物,2.抗病轉(zhuǎn)基因植物,3.其他抗逆轉(zhuǎn)基因植物,4.利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì),,,1)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具優(yōu)良品質(zhì)的品種用基因工程的方法可以改善糧食作物的蛋白質(zhì)含量。如“向日葵豆”植株。2)抗逆性品種將細菌的抗蟲、抗病毒、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等抗性基因轉(zhuǎn)移到作物體內(nèi),將從根本上改變作物的特性。如轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。,,,基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用:,1)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具優(yōu)良品質(zhì)的品種用基因工程的方法可以改善糧食作物的蛋白質(zhì)含量。如“向日葵豆”植株。

2、2)抗逆性品種將細菌的抗蟲、抗病毒、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等抗性基因轉(zhuǎn)移到作物體內(nèi),將從根本上改變作物的特性。如轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。,,,繁殖具有抗病能力、高產(chǎn)仔率、高產(chǎn)奶率和高質(zhì)量的皮毛等優(yōu)良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因動物。該過程的重要步驟是通過感染或顯微注射技術(shù)將重組DNA轉(zhuǎn)移到動物受精卵中。,基因工程在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用主要是什么?,將人的生長激素基因和牛的生長素基因分別注射到小白鼠受精卵中,得到的“超級小鼠”。,二、動物基因工程前景廣闊,1.用于提高動物生長速度,2.用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì),3.用轉(zhuǎn)基因的動物生產(chǎn)藥物,4.用轉(zhuǎn)基因的動物作器官移植的供體,5.基因工程藥品異軍突起,,,在傳統(tǒng)的藥品生

3、產(chǎn)中,某些藥品如胰島素、干擾素直接生物體的哪些結(jié)構(gòu)中提???,藥品直接從生物的組織、細胞或血液中提取。,傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的缺點,由于受原料來源的限制,價格十分昂貴。,可利用什么方法來解決上述問題?,利用基因工程方法制造“工程菌”,可高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品。,,,胰島素是治療糖尿病的特效藥。一般臨床上使用的胰島素主要從豬、牛等家畜的胰腺中提取,每100kg胰腺只能提取4~5g胰島素。用該方法生產(chǎn)的胰島素產(chǎn)量低,價格昂貴,遠不能滿足社會需要。1979年,科學家將動物體內(nèi)的胰島素基因與大腸桿菌DNA分子重組,并在大腸桿菌內(nèi)實現(xiàn)了表達。1982年,美國一家基因公司用基因工程方法生產(chǎn)的胰島素投

4、入市場,售價降低了30%~50%。,基因工程藥品——胰島素,,,干擾素是病毒侵入細胞后產(chǎn)生的一種糖蛋白。干擾素幾乎能抵抗所有病毒引起的感染,是一種抗病毒的特效藥。此外干擾素對治療某些癌癥和白血病也有一定療效。傳統(tǒng)的干擾素生產(chǎn)方法是從人血液中的白細胞內(nèi)提取,每300L血液只能提取出1mg干擾素。1980~1982年,科學家用基因工程方法在大腸桿菌及酵母菌細胞內(nèi)獲得了干擾素,是傳統(tǒng)的生產(chǎn)量的12萬倍。1987年上述干擾素大量投放市場。,基因工程藥品——干擾素,,,治療侏儒癥的唯一方法,是向人體注射生長激素。而生長激素的獲得很困難。以前,要獲得生長激素,需解剖尸體,從大腦的底部摘取垂體,并從中提取生

5、長激素。現(xiàn)可利用基因工程方法,將人的生長激素基因?qū)氪竽c桿菌中,使其生產(chǎn)生長激素。人們從450L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長激素,相當于6萬具尸體的全部產(chǎn)量。,基因工程藥品——生長激素,,,轉(zhuǎn)基因動物的乳腺。,就基因藥物而言,最理想的表達場所是哪里?,是指把人或哺乳動物的某種基因?qū)氲讲溉閯游?如鼠、兔、羊和豬)的受精卵里,目的基因若與受精卵染色體DNA整合,細胞分裂時,該基因隨染色體的倍增而倍增,使每個細胞中都帶有目的基因,使性狀得以表達,并穩(wěn)定地遺傳給后代,從而獲得基因產(chǎn)品。這樣一種新的個體,稱為轉(zhuǎn)基因動物。,什么叫轉(zhuǎn)基因動物?,,,1)乳腺是一個外分泌器官,乳汁不進入體內(nèi)循環(huán),不會影響轉(zhuǎn)基

6、因動物本身的生理代謝反應(yīng)。2)從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物,產(chǎn)量高,易提純,表達的蛋白質(zhì)已經(jīng)過充分的修飾加工,具有穩(wěn)定的生物活性。3)從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產(chǎn)物的同時,轉(zhuǎn)基因動物又可無限繁殖。,為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達場所呢?,,,基因診斷:,也稱為DNA診斷或基因探針技術(shù),即在DNA水平分析檢測某一基因,從而對特定的疾病進行診斷。探針制備:放射性同位素(如32P)、熒光分子等標記的DNA分子;原理:利用DNA分子雜交原理;,三、基因治療曙光初照,,,基因探針:,基因探針就是一段與目的基因或DNA互補的特異核苷酸序列。它包括整個基因,或基因的一部分;可以是DNA本身,也可以是由

7、之轉(zhuǎn)錄而來的RNA。,,,DNA分子雜交原理:,DNA分子雜交是基因診斷最基本的方法之一。其基本原理是:互補的DNA單鏈能夠在一定條件下結(jié)合成雙鏈,即能夠進行雜交。這種結(jié)合是特異的,即嚴格按照堿基互補配對進行。因此,當用一段已知基因的核苷酸序列作為探針,與被測基因進行接觸,若兩者的堿基完全配對成雙鏈,則表明被測基因中含有已知的基因序列。,,,基因診斷技術(shù)在什么方面發(fā)展迅速?,在診斷遺傳性疾病方面發(fā)展迅速。目前已經(jīng)可以對幾十種遺傳病進行產(chǎn)前診斷。,1)β—珠蛋白的DNA探針→鐮刀狀細胞貧血癥2)苯丙氨酸羧化酶基因探針→苯丙酮尿癥3)白血病患者細胞中分離出的癌基因制備的DNA探針→白血病,舉例,,

8、,基因治療:,是指是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募毎校_到治療疾病的目的。,患半乳糖血癥的患者,由于細胞內(nèi)半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶,使過多的半乳糖在體內(nèi)積聚,引起肝、腦等功能受損。1971年,美國科學家在體外做了試驗,用帶有半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因的噬菌體侵染患者的離體組織細胞,結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些組織細胞能夠利用半乳糖了。這表明,用基因替換的方法治療這種遺傳病是可能的。,,,用口徑為1μm的DNA注射器,將大量的目的基因片段注入到受精卵的核內(nèi),然后把經(jīng)過注射的受精卵移植到另一只雌性動物的子宮內(nèi),使受精卵發(fā)育為轉(zhuǎn)基因動物。,什么叫顯微注射技術(shù)?,,,基因工程與食品業(yè),基因工程為人類開

9、辟新的食物來源。1)雞蛋白基因在大腸桿菌和酵母菌中表達獲得成功。這表明,未來能用發(fā)酵罐培養(yǎng)的大腸桿菌或酵母菌來生產(chǎn)人類所需要的卵清蛋白。2)用基因工程的方法從微生物中獲得人們所需要的糖類、脂肪和維生素等產(chǎn)品。,基因工程為食品工業(yè)中提供了什么前景?,,,基因工程與環(huán)境保護,1)用于環(huán)境監(jiān)測。2)用于被污染環(huán)境的凈化。,基因工程在環(huán)保方面有什么應(yīng)用?,例如:用DNA探針可以檢測飲用水中病毒的含量。此方法的特點是快速、靈敏,1噸水中有10個病毒也能檢測出來。,通過基因工程方法怎樣進行環(huán)境監(jiān)測?,1)用基因工程產(chǎn)物——“超級細菌”分解石油,可以大大提高細菌分解石油的效率。具體方法:將能分解三種烴類的假單孢桿菌的基因都轉(zhuǎn)移到能分解另一種烴類的假單孢桿菌內(nèi),創(chuàng)造出了能同時分解四種烴類的“超級細菌”。2)用基因工程培養(yǎng)出“吞噬”汞和降解土壤中DDT的細菌,以及能夠凈化鎘污染的植物。3)通過基因重組構(gòu)建新的殺蟲劑,取代生產(chǎn)過程中耗能多、易造成環(huán)境污染的農(nóng)藥,并試圖通過基因工程回收和利用工業(yè)廢物。,通過基因工程方法怎樣凈化被污染的環(huán)境?,(二)基因操作的工具,,

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