《基因工程和发展》PPT课件.ppt

1 基因工程的概念基因工程的概念基因工程的概念基因工程的概念基因工程又叫基因拼接技术或基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。重组技术。这种技术是在生物体外，通过对这种技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人分子进行人工工“剪切剪切”和和“拼接拼接”，对生物的基因进行改造和，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一基因产物。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的个别基因复制出来，加以修饰改造，然后种生物的个别基因复制出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向改造生物的遗传性放到另一种生物的细胞里，定向改造生物的遗传性状。状。10/29/20221基因工程最基本的工具n基因的剪刀基因的剪刀 指限制性核酸内切酶指限制性核酸内切酶 一种限制性核酸内切酶只能识别一种限制性核酸内切酶只能识别一种核甘酸序列并在特定的切点一种核甘酸序列并在特定的切点上切割上切割DNA 如如 n基因的针线基因的针线；DNA连接酶连接酶 n基因的运载体基因的运载体 目前常用的有质粒目前常用的有质粒、噬菌体和动植物病毒等噬菌体和动植物病毒等10/29/20222提提取取目目的的基基因因2 基基因因工工程程基基本本操操作作步步骤骤目的基因与目的基因与运载体结合运载体结合目的基因导目的基因导入受体细胞入受体细胞目的基因的目的基因的检测和表达检测和表达同一种限制性内切酶切割质粒和目的基因，同一种限制性内切酶切割质粒和目的基因，加入加入DNA连接酶，形成重组连接酶，形成重组DNA分子分子 主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的方法主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的方法 根根据据受受体体细细胞胞是是否否具具有有某某些些标标记记基基因因判判断断目目的的基基因因是是否否导入导入 检测检测表达表达受体细胞表现出特定的性状受体细胞表现出特定的性状 10/29/20223基基 因因 工工 程程 的的 成成 果和发展前景果和发展前景1.1.基因工程与医药卫生基因工程与医药卫生2.2.基因工程与农牧业、食品工业基因工程与农牧业、食品工业3.3.基因工程与环境保护基因工程与环境保护10/29/20224基因工程与医药卫生基因工程与医药卫生vv 基因工程药品的生产许许多多多多药药品的生品的生品的生品的生产产是从生物是从生物是从生物是从生物组织组织中提取的。中提取的。中提取的。中提取的。受材料来源限制受材料来源限制受材料来源限制受材料来源限制产产量有限，其价格往往十分量有限，其价格往往十分量有限，其价格往往十分量有限，其价格往往十分昂昂昂昂贵贵。微生物生微生物生微生物生微生物生长长迅速，容易控制，适于大迅速，容易控制，适于大迅速，容易控制，适于大迅速，容易控制，适于大规规模工模工模工模工业业化生化生化生化生产产。若将生物合成相。若将生物合成相。若将生物合成相。若将生物合成相应药应药物成分物成分物成分物成分的基因的基因的基因的基因导导入微生物入微生物入微生物入微生物细细胞内，胞内，胞内，胞内，让让它它它它们产们产生相生相生相生相应应的的的的药药物，不但能解决物，不但能解决物，不但能解决物，不但能解决产产量量量量问题问题，还还能大大降能大大降能大大降能大大降低生低生低生低生产产成本。成本。成本。成本。10/29/20225基因工程胰岛素基因工程胰岛素n n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，100Kg胰腺只能提取4-5g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10/29/20226基因工程胰岛素基因工程胰岛素n n将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g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题，还使其价格降低了30%-50%!胰胰岛岛素素生生产产车车间间10/29/20227基因工程干扰素基因工程干扰素n n干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去从人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍贵”程度自不用多说。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10/29/20228基因工程干扰素基因工程干扰素n n基因工程人干扰素基因工程人干扰素-2b-2b（安达芬）（安达芬）是我国第一是我国第一个全国产化基因工程人干扰素个全国产化基因工程人干扰素-2b-2b，具有抗病毒，具有抗病毒，抑制肿瘤细胞增生，调节人体免疫功能的作用，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瘤的治疗，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。和肿瘤生物治疗的主要药物。10/29/20229其它基因工程药物其它基因工程药物n n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10/29/202210基因诊断与基因治疗基因诊断与基因治疗n n运用基因工程设计制造的“DNA探针”检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷，不但准确而且迅速。通过基因工程给患有遗传病的人体内导入正常基因可“一次性”解除病人的疾苦。我国研究人我国研究人我国研究人我国研究人员员正在制正在制正在制正在制备备用于用于用于用于基因治基因治基因治基因治疗疗的基因工程的基因工程的基因工程的基因工程细细胞胞胞胞10/29/202211SCID的基因工程治疗的基因工程治疗n n重症联合免疫缺陷重症联合免疫缺陷（SCIDSCID）患者缺乏正）患者缺乏正常的人体免疫功能，常的人体免疫功能，只要稍被细菌或者病只要稍被细菌或者病毒感染，就会发病死毒感染，就会发病死亡。这个病的机理是亡。这个病的机理是细胞的一个常染色体细胞的一个常染色体上编码腺苷酸脱氨酶上编码腺苷酸脱氨酶（简称（简称ADAADA）的基因）的基因（adaada）发生了突变。）发生了突变。可以通过基因工程的可以通过基因工程的方法治疗。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10/29/202212基因治疗基因治疗SCID的过的过程程10/29/202213基因工程与农牧业、食品工业基因工程与农牧业、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。10/29/202214转基因鱼转基因鱼 生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国)10/29/202215转基因牛转基因牛 乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)10/29/202216转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒10/29/202217 转基因抗虫棉的培育 将苏云金芽孢杆菌中的毒蛋白基因转移到棉花的细胞中 使棉花的细胞中有毒蛋白基因，毒蛋白基因表达出毒蛋白后 使 棉铃虫被毒蛋白毒死而不敢吃棉花的叶子，即转基因抗虫棉10/29/202218转鱼抗寒基因的番茄转鱼抗寒基因的番茄10/29/202219转黄瓜抗青枯病基因的转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯马铃薯10/29/202220不会引起过敏的转基因大豆不会引起过敏的转基因大豆10/29/202221超级动物超级动物 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10/29/202222特殊动物特殊动物 导入人基因具特殊用途的猪和小鼠10/29/202223基因工程与基因工程与环境监测环境监测（一）（一）n n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探探针检测出来出来10/29/202224基因工程与基因工程与环境监测环境监测（二）（二）n n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。10/29/202225基因工程与环境污染治理基因工程与环境污染治理n n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。通常一种通常一种通常一种通常一种细细菌只能分解石油中的一种菌只能分解石油中的一种菌只能分解石油中的一种菌只能分解石油中的一种烃类烃类，用基因，用基因，用基因，用基因工程培育成功的工程培育成功的工程培育成功的工程培育成功的“超超超超级细级细菌菌菌菌”却能分解石油中的多种却能分解石油中的多种却能分解石油中的多种却能分解石油中的多种烃烃类类化合物。有的化合物。有的化合物。有的化合物。有的还还能吞食能吞食能吞食能吞食转转化汞、化汞、化汞、化汞、镉镉等重金属，分解等重金属，分解等重金属，分解等重金属，分解DDTDDTDDTDDT等毒害物等毒害物等毒害物等毒害物质质。10/29/202226例题分析（一）例题分析（一）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，实验证明，生物固氮是某些微生物（如根瘤菌、蓝藻等）将空气中的N2固定为NH3的过程。（1）与人工合成NH3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菌、蓝藻体内含有特定的 ，这类物质的化学本质是 。酶酶蛋白质蛋白质10/29/202227例题分析（一）例题分析（一）（2）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。DNADNADNADNA（固氮基因）固氮基因）RNA RNA 蛋白质蛋白质转录转录 翻译翻译10/29/202228例题分析（二）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取g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、药性一样的干扰素，其具体做法是：（1）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DNA结合，然后移植到酵母菌内，从而用酵母菌来_。（2）酵母菌能用_方式繁殖，速度很快，所以，能在较短的时间内大量生产 。利用这种方法不仅产量高，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10/29/202229结结 束束 语语退出退出退出退出中央中央中央中央电电教教教教馆资馆资源中心源中心源中心源中心 20032003年年1010月月121210/29/202230