應(yīng)用基因工程課件

應(yīng)用基因工程應(yīng)用基因工程1什么是基因工程分子水平提取/合成生物的遺傳物質(zhì)：DNA(基因）/RNA——生物供體體外切割→與載體拼接——DNA重組重組DNA引入受體細(xì)胞或生物體，使這種外源DNA（基因）復(fù)制與表達(dá)又稱(chēng)遺傳工程、DNA重組技術(shù)、分子克隆、基因克隆什么是基因工程分子水平2什么是基因工程藥物基因工程制備具有疾病治療或預(yù)防價(jià)值重組蛋白質(zhì)/多肽DNA或RNA什么是基因工程藥物基因工程3根據(jù)人類(lèi)的需要繁殖基因、或表達(dá)其產(chǎn)物、或創(chuàng)造新性狀并穩(wěn)定遺傳給下代根據(jù)人類(lèi)的需要4人類(lèi)細(xì)胞細(xì)胞核一、基因的獲取人類(lèi)細(xì)胞細(xì)胞核一、基因的獲取5染色體被切成小片段，鑒定“目的基因”染色體片段目的基因染色體被切成小片段，鑒定“目的基因”染色體片段目的基因6含有目的基因的片段含有目的基因的片段7聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）1985年Mullis發(fā)明PCR（polymerasechainreaction）快速擴(kuò)增DNA的方法模仿體內(nèi)DNA的復(fù)制過(guò)程——首先使DNA變性，兩條鏈解開(kāi)，然后使引物模板退火，二者堿基配對(duì)，DNA聚合酶隨即以4種dNTP為底物，在引物的引導(dǎo)下合成與模板互補(bǔ)的DNA新鏈。重復(fù)此過(guò)程，DNA以指數(shù)方式擴(kuò)增聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）1985年Mullis發(fā)明PCR（p8靶序列變性和引物復(fù)性循環(huán)1循環(huán)2循環(huán)3變性和引物復(fù)性鏈延伸Taq酶鏈延伸PCR原理示意圖靶序列變性和引物復(fù)性循環(huán)1循環(huán)2循環(huán)3變性和引物復(fù)性鏈延伸T9二、切割DNA的酶

——限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶（II型）特異識(shí)別和切割4-8個(gè)bp長(zhǎng)度且具有回文序列的DNA片段數(shù)百種產(chǎn)生粘性末端二、切割DNA的酶

——限制性內(nèi)切酶限制10三、連接DNA的酶

——DNA連接酶將目的基因與載體連接起來(lái)，完成基因重組的過(guò)程——“重組質(zhì)?！薄拜d體”：基因工程中，攜帶目的基因進(jìn)入宿主細(xì)胞進(jìn)行擴(kuò)增和表達(dá)的工具表達(dá)載體與克隆載體細(xì)菌、酵母、植物細(xì)胞、動(dòng)物細(xì)胞三、連接DNA的酶

——DNA連接酶將11應(yīng)用基因工程課件12四、導(dǎo)入/表達(dá)重組DNA（重組質(zhì)粒）導(dǎo)入受體細(xì)胞（生物體），目的基因得以復(fù)制和表達(dá)四、導(dǎo)入/表達(dá)重組DNA（重組質(zhì)粒）導(dǎo)入受體細(xì)胞（生物體），13細(xì)菌酵母植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞細(xì)菌酵母植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞14基因槍基因槍15綠色熒光蛋白（GFP）綠色熒光蛋白（GFP）16應(yīng)用基因工程課件17基因工程在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用環(huán)保工業(yè)——?dú)埩艮r(nóng)藥降解、降解石油酶制劑工業(yè)食品工業(yè)化學(xué)與能源工業(yè)基因工程在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用環(huán)保工業(yè)——?dú)埩艮r(nóng)藥降解、降解石油18應(yīng)用基因工程課件19基因工程在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用農(nóng)作物新品種——抗寒、抗旱、抗鹽堿、抗病除草劑轉(zhuǎn)基因動(dòng)物、轉(zhuǎn)基因植物基因工程在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用農(nóng)作物新品種——抗寒、抗旱、抗鹽堿、20基因工程在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用基因工程藥物——轉(zhuǎn)基因植物、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物基因診斷和基因治療基因工程在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用基因工程藥物——轉(zhuǎn)基因植物、轉(zhuǎn)基因動(dòng)21轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因植物22傳統(tǒng)的雜交技術(shù)基因工程技術(shù)傳統(tǒng)的雜交技術(shù)基因工程技術(shù)23一、農(nóng)作物基因工程（一）抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因作物（二）抗病毒作物（三）抗細(xì)菌和真菌作物（四）抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物一、農(nóng)作物基因工程（一）抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因作物24（一）抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因作物（一）抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因作物25蘇云金桿菌（BT）毒素蛋白：蘇云金桿菌（Bt）產(chǎn)生的毒素蛋白有高度特異殺鱗翅目昆蟲(chóng)的活性毒素蛋白被攝食進(jìn)入昆蟲(chóng)中腸，在昆蟲(chóng)的中腸消化酶的作用下，原毒素降解成有毒性的多肽，結(jié)合到中腸上皮細(xì)胞表面的特異受體上，致使細(xì)胞膜產(chǎn)生一些穿孔，破壞細(xì)胞的滲透平衡，引起細(xì)胞的腫脹裂解，最后導(dǎo)致細(xì)胞死亡蘇云金桿菌（BT）毒素蛋白：蘇云金桿菌（Bt）產(chǎn)生的毒素蛋白26蘇云金芽胞桿菌（BT）毒素蛋白基因

抗病基因＋抗蟲(chóng)基因＋優(yōu)質(zhì)基因

蘇云金芽胞桿菌（BT）毒素蛋白基因抗病基因＋抗蟲(chóng)基因＋優(yōu)質(zhì)27（二）抗病毒作物植物病毒感染后，被感染的植株常出現(xiàn)矮化、枯死；被感染的葉子常出現(xiàn)花葉（斑點(diǎn)葉、黃葉）、卷葉或畸形經(jīng)濟(jì)作物減產(chǎn)或絕收煙草花葉病毒水稻病毒?。ǘ┛共《咀魑镏参锊《靖腥竞?，被感染的植株常出現(xiàn)矮化、枯死28花生病毒?。河绊懳覈?guó)花生產(chǎn)量的重要病害。一般年份，病毒病引起減產(chǎn)5%-10%，大流行年份能減產(chǎn)20%-30%小麥叢矮?。浩骄斐?0%的產(chǎn)量損失油菜病毒?。涸斐傻漠a(chǎn)量損失常年達(dá)20-30%花生病毒病：影響我國(guó)花生產(chǎn)量的重要病害。一般年份，病毒病引起29

自1986年P(guān)owel-Abel首次將煙草花葉病毒（TMV）外殼蛋白（CP）基因?qū)霟煵?，培育出抗TMV植株以來(lái)，已經(jīng)針對(duì)許多病毒成功的構(gòu)建了多種抗病毒植株，如抗番茄花葉病毒（TOMV）、馬鈴薯Y病毒（PVY）、苜蓿花葉病毒（ALMV）、黃瓜花葉病毒（CNV）、水稻條紋病毒（RSV）等抗性植株。自1986年P(guān)owel-Abel首次將煙草花葉30（三）抗細(xì)菌和真菌作物將“抗菌肽”基因?qū)胫参飳ⅰ叭芫浮被驅(qū)胫参铮ㄈ┛辜?xì)菌和真菌作物將“抗菌肽”基因?qū)胫参?1（四）抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物

除草劑的作用機(jī)制是破壞氨基酸的合成途徑和破壞植物光合電子傳遞鏈蛋白質(zhì)的功能。通過(guò)改變除草劑靶酶的水平、修改靶酶的敏感性和解除除草劑毒性酶基因，將解除除草劑的編碼蛋白基因?qū)胨拗髦参?，使宿主植物免受傷害。（四）抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物除草劑的作用機(jī)制是破壞氨基酸的32（五）抗非生物脅迫作物1.抗旱2.抗寒3.抗鹽4.抗氧化5.抗早熟（五）抗非生物脅迫作物1.抗旱33(六）其他轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物黃金米(GoldenRice)：一種轉(zhuǎn)基因大米品種,含有可合成β胡蘿卜素的基因,可合成維生素A的前體物，可緩解發(fā)展中國(guó)家維生素A缺乏的問(wèn)題。(六）其他轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物黃金米(GoldenRice)：一種34莎弗西紅柿（轉(zhuǎn)基因延熟番茄）：將“延熟基因”轉(zhuǎn)入西紅柿，延長(zhǎng)西紅柿的的成熟期。莎弗西紅柿（轉(zhuǎn)基因延熟番茄）：將“延熟基因”轉(zhuǎn)入西紅柿，延長(zhǎng)35二、生物反應(yīng)器

轉(zhuǎn)基因植物作為一種新型的生物反應(yīng)器，可以生產(chǎn)過(guò)去只能從稀有植物乃至其它生物體才能獲得的，或者收獲量甚微的一些具有商業(yè)價(jià)值的物質(zhì)。如激素、抗體、疫苗、營(yíng)養(yǎng)蛋白、酶、生長(zhǎng)因子、藥物及保健品等。二、生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)基因植物作為一種新型的生物反應(yīng)器，可36三、轉(zhuǎn)基因植物的安全性

隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)的飛速發(fā)展以及轉(zhuǎn)基因生物的大面積推廣，在關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物所帶來(lái)的巨大社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益的同時(shí)，轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品的安全性問(wèn)題也引起世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品對(duì)人類(lèi)健康和生態(tài)環(huán)境是否會(huì)帶來(lái)潛在不良影響，已引起人們的普遍關(guān)注。在人類(lèi)的科技發(fā)展史上，除了40年代中期發(fā)展起來(lái)的核技術(shù)外，恐怕沒(méi)有像基因工程技術(shù)一樣，在全世界引起如此大的關(guān)注和爭(zhēng)議了。

三、轉(zhuǎn)基因植物的安全性隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)的37（一）標(biāo)記基因的安全性（二）轉(zhuǎn)基因植物的安全評(píng)價(jià)和爭(zhēng)論的問(wèn)題1.環(huán)境安全（1）生存競(jìng)爭(zhēng)（2）生殖隔離距離（3）與近緣野生種的可交配性（4）對(duì)非靶生物的影響（5）病毒發(fā)生變異重組或異源包裝的可能性2.轉(zhuǎn)基因植物食品安全性及對(duì)人健康的影響（一）標(biāo)記基因的安全性38轉(zhuǎn)基因動(dòng)物轉(zhuǎn)基因動(dòng)物39利用基因工程技術(shù)將目的基因?qū)雱?dòng)物受精卵或早期胚胎內(nèi)，使目的基因隨細(xì)胞分裂而增殖并在體內(nèi)表達(dá)，且穩(wěn)定地遺傳給后代的動(dòng)物加速動(dòng)物育種建立人類(lèi)疾病模型提供人體移植器官研究基因表達(dá)調(diào)控轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作為生物反應(yīng)器利用基因工程技術(shù)將目的基因?qū)雱?dòng)物受精卵或早期胚胎內(nèi)，使目的40一、動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)目的基因的獲取DNA重組——目的基因與“載體”的連接重組DNA導(dǎo)入生殖細(xì)胞或胚胎干細(xì)胞胚胎移植技術(shù)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的鑒定一、動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)41（一）顯微注射法（microinjection)（一）顯微注射法（microinjection)42顯微注射法的流程顯微注射法的流程43（二）逆轉(zhuǎn)錄病毒法逆轉(zhuǎn)錄病毒的生活周期（二）逆轉(zhuǎn)錄病毒法逆轉(zhuǎn)錄病毒的生活周期44逆轉(zhuǎn)錄病毒法的流程逆轉(zhuǎn)錄病毒法的流程45卵裂和胚泡的形成卵裂和胚泡的形成46（三）胚胎干細(xì)胞法胚胎干細(xì)胞（embryonicstemcell,ES細(xì)胞）——全能性ES細(xì)胞在解除分化抑制的條件下，具有（生殖腺等）各種組織的發(fā)育潛力，即ES細(xì)胞具有發(fā)育成完整動(dòng)物體的能力

（三）胚胎干細(xì)胞法胚胎干細(xì)胞（embryonicstem47應(yīng)用基因工程課件48應(yīng)用基因工程課件49應(yīng)用基因工程課件50胚胎干細(xì)胞法的流程胚胎干細(xì)胞法的流程51（四）精子載體法精子載體法的流程（四）精子載體法精子載體法的流程52（五）體細(xì)胞核移植法Dolly（五）體細(xì)胞核移植法Dolly53二、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的應(yīng)用動(dòng)物育種中的應(yīng)用提高動(dòng)物的抗病能力提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度提高動(dòng)物產(chǎn)毛性能改善乳品品質(zhì)在基因功能等生命科學(xué)基礎(chǔ)研究中的應(yīng)用基因敲除技術(shù)（knock-out)二、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的應(yīng)用動(dòng)物育種中的應(yīng)用54醫(yī)藥科學(xué)研究中的應(yīng)用藥理學(xué)中的應(yīng)用人類(lèi)疾病模型醫(yī)藥科學(xué)研究中的應(yīng)用55動(dòng)物生物反應(yīng)器（從轉(zhuǎn)基因動(dòng)物體液或血液中收獲基因產(chǎn)物）原理：將編碼活性蛋白的基因?qū)雱?dòng)物的受精卵或早期胚胎內(nèi)以制備轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，并使外源基因在動(dòng)物體內(nèi)（乳汁、血液等）高效表達(dá)，然后再分離提取目的基因編碼產(chǎn)物乳腺生物反應(yīng)器（mammarybioreactor)動(dòng)物生物反應(yīng)器（從轉(zhuǎn)基因動(dòng)物體液或血液中收獲基因產(chǎn)物）56

動(dòng)物藥廠通過(guò)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)感興趣的基因

↓把YFG放在β—乳球蛋白的啟動(dòng)子下

↓注入羊卵細(xì)胞→植入借腹懷孕的母羊體內(nèi)

↓YFG在乳腺中表達(dá)

↓乳汁中提純YFG蛋白。

動(dòng)物藥廠57

產(chǎn)品名稱(chēng)治療功能與醫(yī)藥范圍

人胰島素治療糖尿病人生長(zhǎng)激素治療侏儒癥，加速創(chuàng)口愈合α干擾素治療癌癥、病毒感染β干擾素治療帶狀皰疹，眼結(jié)、角膜炎γ干擾素治療癌癥、病毒感染人組織纖溶酶原激活因子(tPA)溶解血栓，治療急性心肌梗塞紅細(xì)胞生成素(Epo)治療腎病性貧血，增加紅細(xì)胞及血色素水平超氧化物歧化酶清除超氧化物，治療關(guān)節(jié)炎，緩解心肌壞死凝血因子Ⅷ治療A型血友病神經(jīng)生長(zhǎng)因子維持神經(jīng)元細(xì)胞存活、生長(zhǎng)和分化蛋白質(zhì)和多肽類(lèi)活性物質(zhì)產(chǎn)品名稱(chēng)治療功能與醫(yī)藥范圍58基因治療基因治療59疾病基因的發(fā)現(xiàn)1990年美國(guó)科學(xué)家首先啟動(dòng)人類(lèi)基因組計(jì)劃（HGP），計(jì)劃歷時(shí)15年，至2005年完成2001年2月12日由《科學(xué)》和《自然》雜志同時(shí)向世界宣布，人類(lèi)基因組3X109bp的最新圖譜，約含34萬(wàn)個(gè)基因揭示人類(lèi)4萬(wàn)個(gè)基因功能的任務(wù)非常艱巨已知人類(lèi)遺傳性疾病約有3000種疾病基因的發(fā)現(xiàn)60一、基因治療的概念改變?nèi)诉z傳物質(zhì)為基礎(chǔ)的生物醫(yī)學(xué)治療通過(guò)一定方式將人正常基因或有治療作用的DNA片段導(dǎo)入人體靶細(xì)胞以矯正或置換致病基因的治療方法疾病的根源——異常的基因一、基因治療的概念改變?nèi)诉z傳物質(zhì)為基礎(chǔ)的生物醫(yī)學(xué)治療疾病的根61

基因治療概念的擴(kuò)展——凡是采用分子生物學(xué)技術(shù)和原理，在核酸水平上展開(kāi)的對(duì)疾病的治療基因治療概念的擴(kuò)展——凡是采用分子生物學(xué)技術(shù)和原理，在62二、基因治療的策略基因置換：用正確的基因原位置換錯(cuò)誤的基因——最理想的策略基因修復(fù)基因修飾（基因增補(bǔ)）：不刪除突變的致病基因，而在基因組的某一位點(diǎn)額外插入正?；?，彌補(bǔ)基因的功能——最主要的策略基因失活免疫調(diào)節(jié)二、基因治療的策略基因置換：用正確的基因原位置換錯(cuò)誤的基因—63三、基因治療中治療基因?qū)氩∪梭w內(nèi)的方式直接體內(nèi)療法:治療基因→→體內(nèi)靶細(xì)胞間接體內(nèi)療法:從體內(nèi)取出靶細(xì)胞→→導(dǎo)入治療基因→→篩選\擴(kuò)增→→回輸體內(nèi)三、基因治療中治療基因?qū)氩∪梭w內(nèi)的方式直接體內(nèi)療法:治療基64治療基因的導(dǎo)入方式治療基因的導(dǎo)入方式65四、基因治療的基本程序治療性基因的選擇基因載體的選擇：病毒載體，非病毒載體靶細(xì)胞的選擇：體細(xì)胞（干細(xì)胞），生殖細(xì)胞（X）基因轉(zhuǎn)移：間接體內(nèi)療法，直接體內(nèi)療法外源基因表達(dá)的篩選四、基因治療的基本程序治療性基因的選擇66（一）治療性基因的選擇單基因（疾病）多基因（疾?。盒难芗膊　⒋x性疾病惡性腫瘤：原癌基因，抑癌基因病毒性疾病基因治療的范圍（一）治療性基因的選擇基因治療的范圍67（二）基因載體的選擇病毒載體系統(tǒng)(>70%)定向感染性、寄生性剔除致病基因和復(fù)制相關(guān)基因逆轉(zhuǎn)錄病毒、腺病毒、單純皰疹病毒、痘苗病毒非病毒載體系統(tǒng)(<30%)效率低，安全性高<（二）基因載體的選擇<68腺病毒作為載體導(dǎo)入治療基因腺病毒作為載體導(dǎo)入治療基因69（三）靶細(xì)胞的選擇體細(xì)胞:造血干細(xì)胞、皮膚成纖維細(xì)胞、肌細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞生殖細(xì)胞（X)（三）靶細(xì)胞的選擇70四、基因治療的臨床應(yīng)用（一）遺傳病的基因治療血友?。喝四蜃应碌刂泻Ｘ氀?β珠蛋白四、基因治療的臨床應(yīng)用（一）遺傳病的基因治療71（二）腫瘤的基因治療針對(duì)癌基因的治療針對(duì)抑癌基因的基因治療：P53針對(duì)免疫系統(tǒng)的基因治療（二）腫瘤的基因治療72（三）代謝性遺傳病

ADA與嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷綜合癥（四）心腦血管病的基因治療

血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子VEGF（三）代謝性遺傳病73（五）病毒性疾病的基因治療RNA干擾（五）病毒性疾病的基因治療RNA干擾74HIV感染的基因治療病毒性肝炎的基因治療HIV感染的基因治療75HIV的基因治療——RNA干擾HIV的基因治療——RNA干擾76應(yīng)用基因工程應(yīng)用基因工程77什么是基因工程分子水平提取/合成生物的遺傳物質(zhì)：DNA(基因）/RNA——生物供體體外切割→與載體拼接——DNA重組重組DNA引入受體細(xì)胞或生物體，使這種外源DNA（基因）復(fù)制與表達(dá)又稱(chēng)遺傳工程、DNA重組技術(shù)、分子克隆、基因克隆什么是基因工程分子水平78什么是基因工程藥物基因工程制備具有疾病治療或預(yù)防價(jià)值重組蛋白質(zhì)/多肽DNA或RNA什么是基因工程藥物基因工程79根據(jù)人類(lèi)的需要繁殖基因、或表達(dá)其產(chǎn)物、或創(chuàng)造新性狀并穩(wěn)定遺傳給下代根據(jù)人類(lèi)的需要80人類(lèi)細(xì)胞細(xì)胞核一、基因的獲取人類(lèi)細(xì)胞細(xì)胞核一、基因的獲取81染色體被切成小片段，鑒定“目的基因”染色體片段目的基因染色體被切成小片段，鑒定“目的基因”染色體片段目的基因82含有目的基因的片段含有目的基因的片段83聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）1985年Mullis發(fā)明PCR（polymerasechainreaction）快速擴(kuò)增DNA的方法模仿體內(nèi)DNA的復(fù)制過(guò)程——首先使DNA變性，兩條鏈解開(kāi)，然后使引物模板退火，二者堿基配對(duì)，DNA聚合酶隨即以4種dNTP為底物，在引物的引導(dǎo)下合成與模板互補(bǔ)的DNA新鏈。重復(fù)此過(guò)程，DNA以指數(shù)方式擴(kuò)增聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）1985年Mullis發(fā)明PCR（p84靶序列變性和引物復(fù)性循環(huán)1循環(huán)2循環(huán)3變性和引物復(fù)性鏈延伸Taq酶鏈延伸PCR原理示意圖靶序列變性和引物復(fù)性循環(huán)1循環(huán)2循環(huán)3變性和引物復(fù)性鏈延伸T85二、切割DNA的酶

——限制性內(nèi)切酶限制性內(nèi)切酶（II型）特異識(shí)別和切割4-8個(gè)bp長(zhǎng)度且具有回文序列的DNA片段數(shù)百種產(chǎn)生粘性末端二、切割DNA的酶

——限制性內(nèi)切酶限制86三、連接DNA的酶

——DNA連接酶將目的基因與載體連接起來(lái)，完成基因重組的過(guò)程——“重組質(zhì)?！薄拜d體”：基因工程中，攜帶目的基因進(jìn)入宿主細(xì)胞進(jìn)行擴(kuò)增和表達(dá)的工具表達(dá)載體與克隆載體細(xì)菌、酵母、植物細(xì)胞、動(dòng)物細(xì)胞三、連接DNA的酶

——DNA連接酶將87應(yīng)用基因工程課件88四、導(dǎo)入/表達(dá)重組DNA（重組質(zhì)粒）導(dǎo)入受體細(xì)胞（生物體），目的基因得以復(fù)制和表達(dá)四、導(dǎo)入/表達(dá)重組DNA（重組質(zhì)粒）導(dǎo)入受體細(xì)胞（生物體），89細(xì)菌酵母植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞細(xì)菌酵母植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞90基因槍基因槍91綠色熒光蛋白（GFP）綠色熒光蛋白（GFP）92應(yīng)用基因工程課件93基因工程在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用環(huán)保工業(yè)——?dú)埩艮r(nóng)藥降解、降解石油酶制劑工業(yè)食品工業(yè)化學(xué)與能源工業(yè)基因工程在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用環(huán)保工業(yè)——?dú)埩艮r(nóng)藥降解、降解石油94應(yīng)用基因工程課件95基因工程在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用農(nóng)作物新品種——抗寒、抗旱、抗鹽堿、抗病除草劑轉(zhuǎn)基因動(dòng)物、轉(zhuǎn)基因植物基因工程在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用農(nóng)作物新品種——抗寒、抗旱、抗鹽堿、96基因工程在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用基因工程藥物——轉(zhuǎn)基因植物、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物基因診斷和基因治療基因工程在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用基因工程藥物——轉(zhuǎn)基因植物、轉(zhuǎn)基因動(dòng)97轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因植物98傳統(tǒng)的雜交技術(shù)基因工程技術(shù)傳統(tǒng)的雜交技術(shù)基因工程技術(shù)99一、農(nóng)作物基因工程（一）抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因作物（二）抗病毒作物（三）抗細(xì)菌和真菌作物（四）抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物一、農(nóng)作物基因工程（一）抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因作物100（一）抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因作物（一）抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因作物101蘇云金桿菌（BT）毒素蛋白：蘇云金桿菌（Bt）產(chǎn)生的毒素蛋白有高度特異殺鱗翅目昆蟲(chóng)的活性毒素蛋白被攝食進(jìn)入昆蟲(chóng)中腸，在昆蟲(chóng)的中腸消化酶的作用下，原毒素降解成有毒性的多肽，結(jié)合到中腸上皮細(xì)胞表面的特異受體上，致使細(xì)胞膜產(chǎn)生一些穿孔，破壞細(xì)胞的滲透平衡，引起細(xì)胞的腫脹裂解，最后導(dǎo)致細(xì)胞死亡蘇云金桿菌（BT）毒素蛋白：蘇云金桿菌（Bt）產(chǎn)生的毒素蛋白102蘇云金芽胞桿菌（BT）毒素蛋白基因

抗病基因＋抗蟲(chóng)基因＋優(yōu)質(zhì)基因

蘇云金芽胞桿菌（BT）毒素蛋白基因抗病基因＋抗蟲(chóng)基因＋優(yōu)質(zhì)103（二）抗病毒作物植物病毒感染后，被感染的植株常出現(xiàn)矮化、枯死；被感染的葉子常出現(xiàn)花葉（斑點(diǎn)葉、黃葉）、卷葉或畸形經(jīng)濟(jì)作物減產(chǎn)或絕收煙草花葉病毒水稻病毒病（二）抗病毒作物植物病毒感染后，被感染的植株常出現(xiàn)矮化、枯死104花生病毒?。河绊懳覈?guó)花生產(chǎn)量的重要病害。一般年份，病毒病引起減產(chǎn)5%-10%，大流行年份能減產(chǎn)20%-30%小麥叢矮?。浩骄斐?0%的產(chǎn)量損失油菜病毒?。涸斐傻漠a(chǎn)量損失常年達(dá)20-30%花生病毒?。河绊懳覈?guó)花生產(chǎn)量的重要病害。一般年份，病毒病引起105

自1986年P(guān)owel-Abel首次將煙草花葉病毒（TMV）外殼蛋白（CP）基因?qū)霟煵?，培育出抗TMV植株以來(lái)，已經(jīng)針對(duì)許多病毒成功的構(gòu)建了多種抗病毒植株，如抗番茄花葉病毒（TOMV）、馬鈴薯Y病毒（PVY）、苜蓿花葉病毒（ALMV）、黃瓜花葉病毒（CNV）、水稻條紋病毒（RSV）等抗性植株。自1986年P(guān)owel-Abel首次將煙草花葉106（三）抗細(xì)菌和真菌作物將“抗菌肽”基因?qū)胫参飳ⅰ叭芫浮被驅(qū)胫参铮ㄈ┛辜?xì)菌和真菌作物將“抗菌肽”基因?qū)胫参?07（四）抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物

除草劑的作用機(jī)制是破壞氨基酸的合成途徑和破壞植物光合電子傳遞鏈蛋白質(zhì)的功能。通過(guò)改變除草劑靶酶的水平、修改靶酶的敏感性和解除除草劑毒性酶基因，將解除除草劑的編碼蛋白基因?qū)胨拗髦参铮顾拗髦参锩馐軅?。（四）抗除草劑轉(zhuǎn)基因作物除草劑的作用機(jī)制是破壞氨基酸的108（五）抗非生物脅迫作物1.抗旱2.抗寒3.抗鹽4.抗氧化5.抗早熟（五）抗非生物脅迫作物1.抗旱109(六）其他轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物黃金米(GoldenRice)：一種轉(zhuǎn)基因大米品種,含有可合成β胡蘿卜素的基因,可合成維生素A的前體物，可緩解發(fā)展中國(guó)家維生素A缺乏的問(wèn)題。(六）其他轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物黃金米(GoldenRice)：一種110莎弗西紅柿（轉(zhuǎn)基因延熟番茄）：將“延熟基因”轉(zhuǎn)入西紅柿，延長(zhǎng)西紅柿的的成熟期。莎弗西紅柿（轉(zhuǎn)基因延熟番茄）：將“延熟基因”轉(zhuǎn)入西紅柿，延長(zhǎng)111二、生物反應(yīng)器

轉(zhuǎn)基因植物作為一種新型的生物反應(yīng)器，可以生產(chǎn)過(guò)去只能從稀有植物乃至其它生物體才能獲得的，或者收獲量甚微的一些具有商業(yè)價(jià)值的物質(zhì)。如激素、抗體、疫苗、營(yíng)養(yǎng)蛋白、酶、生長(zhǎng)因子、藥物及保健品等。二、生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)基因植物作為一種新型的生物反應(yīng)器，可112三、轉(zhuǎn)基因植物的安全性

隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)的飛速發(fā)展以及轉(zhuǎn)基因生物的大面積推廣，在關(guān)注轉(zhuǎn)基因生物所帶來(lái)的巨大社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益的同時(shí)，轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品的安全性問(wèn)題也引起世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品對(duì)人類(lèi)健康和生態(tài)環(huán)境是否會(huì)帶來(lái)潛在不良影響，已引起人們的普遍關(guān)注。在人類(lèi)的科技發(fā)展史上，除了40年代中期發(fā)展起來(lái)的核技術(shù)外，恐怕沒(méi)有像基因工程技術(shù)一樣，在全世界引起如此大的關(guān)注和爭(zhēng)議了。

三、轉(zhuǎn)基因植物的安全性隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)的113（一）標(biāo)記基因的安全性（二）轉(zhuǎn)基因植物的安全評(píng)價(jià)和爭(zhēng)論的問(wèn)題1.環(huán)境安全（1）生存競(jìng)爭(zhēng)（2）生殖隔離距離（3）與近緣野生種的可交配性（4）對(duì)非靶生物的影響（5）病毒發(fā)生變異重組或異源包裝的可能性2.轉(zhuǎn)基因植物食品安全性及對(duì)人健康的影響（一）標(biāo)記基因的安全性114轉(zhuǎn)基因動(dòng)物轉(zhuǎn)基因動(dòng)物115利用基因工程技術(shù)將目的基因?qū)雱?dòng)物受精卵或早期胚胎內(nèi)，使目的基因隨細(xì)胞分裂而增殖并在體內(nèi)表達(dá)，且穩(wěn)定地遺傳給后代的動(dòng)物加速動(dòng)物育種建立人類(lèi)疾病模型提供人體移植器官研究基因表達(dá)調(diào)控轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作為生物反應(yīng)器利用基因工程技術(shù)將目的基因?qū)雱?dòng)物受精卵或早期胚胎內(nèi)，使目的116一、動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)目的基因的獲取DNA重組——目的基因與“載體”的連接重組DNA導(dǎo)入生殖細(xì)胞或胚胎干細(xì)胞胚胎移植技術(shù)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的鑒定一、動(dòng)物轉(zhuǎn)基因技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)117（一）顯微注射法（microinjection)（一）顯微注射法（microinjection)118顯微注射法的流程顯微注射法的流程119（二）逆轉(zhuǎn)錄病毒法逆轉(zhuǎn)錄病毒的生活周期（二）逆轉(zhuǎn)錄病毒法逆轉(zhuǎn)錄病毒的生活周期120逆轉(zhuǎn)錄病毒法的流程逆轉(zhuǎn)錄病毒法的流程121卵裂和胚泡的形成卵裂和胚泡的形成122（三）胚胎干細(xì)胞法胚胎干細(xì)胞（embryonicstemcell,ES細(xì)胞）——全能性ES細(xì)胞在解除分化抑制的條件下，具有（生殖腺等）各種組織的發(fā)育潛力，即ES細(xì)胞具有發(fā)育成完整動(dòng)物體的能力

（三）胚胎干細(xì)胞法胚胎干細(xì)胞（embryonicstem123應(yīng)用基因工程課件124應(yīng)用基因工程課件125應(yīng)用基因工程課件126胚胎干細(xì)胞法的流程胚胎干細(xì)胞法的流程127（四）精子載體法精子載體法的流程（四）精子載體法精子載體法的流程128（五）體細(xì)胞核移植法Dolly（五）體細(xì)胞核移植法Dolly129二、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的應(yīng)用動(dòng)物育種中的應(yīng)用提高動(dòng)物的抗病能力提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度提高動(dòng)物產(chǎn)毛性能改善乳品品質(zhì)在基因功能等生命科學(xué)基礎(chǔ)研究中的應(yīng)用基因敲除技術(shù)（knock-out)二、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的應(yīng)用動(dòng)物育種中的應(yīng)用130醫(yī)藥科學(xué)研究中的應(yīng)用藥理學(xué)中的應(yīng)用人類(lèi)疾病模型醫(yī)藥科學(xué)研究中的應(yīng)用131動(dòng)物生物反應(yīng)器（從轉(zhuǎn)基因動(dòng)物體液或血液中收獲基因產(chǎn)物）原理：將編碼活性蛋白的基因?qū)雱?dòng)物的受精卵或早期胚胎內(nèi)以制備轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，并使外源基因在動(dòng)物體內(nèi)（乳汁、血液等）高效表達(dá)，然后再分離提取目的基因編碼產(chǎn)物乳腺生物反應(yīng)器（mammarybioreactor)動(dòng)物生物反應(yīng)器（從轉(zhuǎn)基因動(dòng)物體液或血液中收獲基因產(chǎn)物）132

動(dòng)物藥廠通過(guò)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)感興趣的基因

↓把YFG放在β—乳球蛋白的啟動(dòng)子下

↓注入羊卵細(xì)胞→植入借腹懷孕的母羊體內(nèi)

↓YFG在乳腺中表達(dá)

↓乳汁中提純YFG蛋白。

動(dòng)物藥廠133

產(chǎn)品名稱(chēng)治療功能與醫(yī)藥范圍

人胰島素治療糖尿病人生長(zhǎng)激素治療侏儒癥，加速創(chuàng)口愈合α干擾素治療癌癥、病毒感染β干擾素治療帶狀皰疹，眼結(jié)、角膜炎γ干擾素治療癌癥、病毒感染人組織纖溶酶原激活因子(tPA)溶解血栓，治療急性心肌梗塞紅細(xì)胞生成素(Epo)治療腎病性貧血，增加紅細(xì)胞及血色素水平超氧化物歧化酶清除超氧化物，治療關(guān)節(jié)炎，緩解心肌壞死凝血因子Ⅷ治療A型血友病神經(jīng)生長(zhǎng)因子維持神經(jīng)元細(xì)胞存活、生長(zhǎng)和分化蛋白質(zhì)和多肽類(lèi)活性物質(zhì)產(chǎn)品名稱(chēng)治療功能與醫(yī)藥范圍134基因治療基因治療135疾病基因的發(fā)現(xiàn)1990年美國(guó)科學(xué)家首先啟動(dòng)人類(lèi)基因組計(jì)劃（HGP），計(jì)劃歷時(shí)15年，至2005年完成2001年2月12日由《科學(xué)》和《自然》雜志同時(shí)向世界宣布，人類(lèi)基因組3X109bp的最新圖譜，約含34萬(wàn)個(gè)基因揭示人類(lèi)4萬(wàn)個(gè)基因功能的任務(wù)非常艱巨已知人類(lèi)遺傳性疾病約有3000種疾病基因的發(fā)現(xiàn)136一、基因