生物基因工程的應(yīng)用PPT課件

1、.,1,1.3 基因工程的應(yīng)用,基因工程的實際應(yīng)用領(lǐng)域有： 農(nóng)牧業(yè)、工業(yè)、環(huán)境、能源、醫(yī)學(xué)衛(wèi)生等,應(yīng)用生物：植物、動物、微生物,.,2,一、植物基因工程,轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力,以及改良農(nóng)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、抗逆轉(zhuǎn)基因植物 4、利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì),.,3,1.抗蟲轉(zhuǎn)基因植物,優(yōu)點：減少環(huán)境污染、減低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)量,例子：棉花、水稻、玉米、馬鈴薯、番茄等等,主要殺蟲基因： Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、 淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等,典型例子：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉Bt毒蛋白基因,.,4,2.抗病轉(zhuǎn)基因植

2、物,抗病基因： 病毒外殼蛋白基因、 病毒的復(fù)制酶基因. 抗真菌基因： 幾丁質(zhì)酶基因、 抗毒素合成基因.,.,5,3.抗逆轉(zhuǎn)基因植物,轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒,.,6,轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯,特點： 導(dǎo)入另一種生物的優(yōu)良性狀基因，獲得新性狀抵抗惡劣環(huán)境因素，從根本上改變作物的特性,.,7,4.利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì),不會引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆,優(yōu)點： 改善糧食作物的營養(yǎng)成分含量，如氨基酸、蛋白質(zhì),.,8,轉(zhuǎn)基因藍玫瑰,優(yōu)點： 提高花卉的觀賞價值,.,9,二、動物基因工程前景廣闊,特點：發(fā)展較遲，應(yīng)用方面廣,1、提高生長速度 2、改善畜產(chǎn)品的品質(zhì) 3、生產(chǎn)藥物 4、作為器官移植的供體,.,10

3、,1.用于提高動物生長速度,原因：外源生長激素基因的表達可以使轉(zhuǎn)基因動物生長更快,轉(zhuǎn)基因鯉魚,.,11,2.用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì),優(yōu)點：避免食物過敏、腹瀉、惡心等不適,轉(zhuǎn)基因牛的乳汁，降低乳糖含量,.,12,3.用轉(zhuǎn)基因的動物生產(chǎn)藥物（重點）,優(yōu)點： 產(chǎn)量高、質(zhì)量好、 成本低、易提取,方法： 乳腺生物反應(yīng)器 膀胱生物反應(yīng)器,注意： 雌性個體才能生產(chǎn)藥物,.,13,為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達場所呢？ 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)基因動物本身的生理代謝反應(yīng)。 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。 從乳汁中

4、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。,.,14,過程： 1、重組藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動子 2、用顯微注射法導(dǎo)入到受精卵 3、將受精卵送入母體生長發(fā)育 4、轉(zhuǎn)基因動物進入泌乳期后，提取乳汁,產(chǎn)物： 抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素、-抗胰蛋白酶,.,15,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”。,.,16,基因工程藥品 生長激素,治療侏儒

5、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(dāng)于6萬具尸體的全部產(chǎn)量。,.,17,4.用轉(zhuǎn)基因的動物作器官移植的供體,.,18,在傳統(tǒng)的藥品生產(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

6、種高質(zhì)量、低成本的藥品。,三、基因工程藥品異軍突起,.,19,胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價格之高可想而知。,將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價格降低了30%-50%!,基因工程藥品 胰島素,.,20,利用生物工程獲得胰島素,.,21,從人血中提取干擾素，300L血才提取1mg！,通過基因工程的方式創(chuàng)造了能合成人干擾素的大腸桿菌，每1Kg的培養(yǎng)液可提取2040mg干擾素,人造血液及其生產(chǎn),基因工程藥品 干擾素,.,22,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

7、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(biāo)記的DNA分子； 原 理：利用DNA分子雜交原理；,四、基因治療曙光初照,.,23,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，也可以是由之轉(zhuǎn)錄而來的RNA。,.,24,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(yán)格按照堿基互補配對進行。因此，當(dāng)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，

8、則表明被測基因中含有已知的基因序列。,.,25,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。 舉例 珠蛋白的DNA探針 鐮刀狀細胞貧血癥 苯丙氨酸羧化酶基因探針 苯丙酮尿癥 白血病患者細胞中分離出的癌基因制備的DNA探針 白血病,.,26,基因治療： 是指是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募毎?，達到治療疾病的目的。 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(xué)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)

9、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。,.,27,.,28,.,29,基因工程與食品業(yè),基因工程為食品工業(yè)中提供了什么前景？ 基因工程為人類開辟新的食物來源。 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。 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。,.,30,基因工程與環(huán)境保護,基因工程在環(huán)保方面有什么應(yīng)用？ 用于環(huán)境監(jiān)測。 用于被污染環(huán)境的凈化。 通過基因工程方法怎樣進行環(huán)境監(jiān)測？ 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。,.,31,通過基因工程方法怎樣凈化被污染的環(huán)境？ 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