基因工程的应用 (2)精选PPT.ppt

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1、关于基因工程的应用(2)1第1页，讲稿共78张，创作于星期日2一一、植物基因工程硕果累累、植物基因工程硕果累累 哪些转基因作物已进入哪些转基因作物已进入大规模商业化大规模商业化应应用阶段用阶段?转基因转基因大豆、玉米、棉花和油菜大豆、玉米、棉花和油菜 第2页，讲稿共78张，创作于星期日3植物基因工程技术主要用于哪些方面植物基因工程技术主要用于哪些方面?提高农作物的提高农作物的抗逆能力抗逆能力（如抗除草剂、（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）,以及以及改良农作物的品质改良农作物的品质和和利用植物生产药物利用植物生产药物等等方面方面.第3页，讲稿共78张，创作

2、于星期日4(一一)抗虫转基因植物抗虫转基因植物1.1.虫害给农作物带来了哪些影响虫害给农作物带来了哪些影响?传统农业如何防治害虫传统农业如何防治害虫?有哪些不足有哪些不足?2.2.现在已有哪些抗虫植物问世现在已有哪些抗虫植物问世?3.3.用于杀的基因主要有哪些？用于杀的基因主要有哪些？BtBt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等制剂基因、植物凝集素基因等4.4.抗虫棉的目的基因是什么抗虫棉的目的基因是什么?目的基因从何而来目的基因从何而来?5.5.我国的转基因抗虫棉取得了哪些进展我国的转基因抗虫棉取得了哪些进展?第4页，讲稿共7

3、8张，创作于星期日5请阅读请阅读P18P18生物资料技术卡生物资料技术卡,了解一些抗虫基因的了解一些抗虫基因的抗虫机理。抗虫机理。第5页，讲稿共78张，创作于星期日6（二）抗病转基因植物（二）抗病转基因植物1.1.什么是病原微生物？有哪些种类？什么是病原微生物？有哪些种类？引起生物生病的微生物，主要有病毒、真引起生物生病的微生物，主要有病毒、真菌和细菌等菌和细菌等2.2.为什么说常规育种很难培育出抗病毒的新品种？为什么说常规育种很难培育出抗病毒的新品种？3.3.在抗病转基因植物中使用最多的是什么基因？在抗病转基因植物中使用最多的是什么基因？病毒外壳蛋白病毒外壳蛋白（coat proteinco

4、at protein，CPCP）基因；）基因；病毒病毒复制酶基因复制酶基因第6页，讲稿共78张，创作于星期日7 拓展：在抗病毒转基因植物中，为什么使用病毒外壳拓展：在抗病毒转基因植物中，为什么使用病毒外壳蛋白基因可以抗病毒侵染？蛋白基因可以抗病毒侵染？关于病毒外壳蛋白基因关于病毒外壳蛋白基因(CP(CP基因基因)导入植物后的抗病毒机理，导入植物后的抗病毒机理，目前有几种假说。目前有几种假说。一种假说认为一种假说认为：CPCP基因在植物细胞内表达积基因在植物细胞内表达积累后，当入侵的病毒裸露核酸进入植物细胞后，会立即被这些累后，当入侵的病毒裸露核酸进入植物细胞后，会立即被这些外壳蛋白重新包裹，从

5、而阻止病毒核酸分子的复制和翻译。外壳蛋白重新包裹，从而阻止病毒核酸分子的复制和翻译。另另一种假说认为：一种假说认为：植物细胞内积累的病毒外壳蛋白会抑制病毒脱植物细胞内积累的病毒外壳蛋白会抑制病毒脱除外壳，使病毒核酸分子不能释放出来。然而除外壳，使病毒核酸分子不能释放出来。然而最近的研究表明最近的研究表明，如果将病毒的外壳蛋白的如果将病毒的外壳蛋白的AUGAUG起始密码缺失，使之不能被翻译，起始密码缺失，使之不能被翻译，或者将外壳蛋白基因变成反义或者将外壳蛋白基因变成反义RNARNA基因，整合到植物细胞染色基因，整合到植物细胞染色体上，转基因植物则有很好的抗性。因此，有人认为抗性机体上，转基因植

6、物则有很好的抗性。因此，有人认为抗性机理不是外壳蛋白在起作用，而是理不是外壳蛋白在起作用，而是CPCP基因转录出基因转录出RNARNA后，与入侵后，与入侵病毒病毒RNARNA之间的相互作用起到了抗性作用之间的相互作用起到了抗性作用。第7页，讲稿共78张，创作于星期日84.4.在抗真菌转基因植物在抗真菌转基因植物中中使用什么基因？使用什么基因？几丁质酶基因几丁质酶基因和和抗毒素合成基因抗毒素合成基因 第8页，讲稿共78张，创作于星期日9（三）其他抗逆转基因植物（三）其他抗逆转基因植物1.1.哪些环境条件会造成农作物低产、减产？哪些环境条件会造成农作物低产、减产？盐碱、干旱、低温和涝害等盐碱、干旱

7、、低温和涝害等2.2.盐碱和干旱对农作物的危害与什么有关？盐碱和干旱对农作物的危害与什么有关？细胞内的渗透压调节细胞内的渗透压调节在抗盐碱和抗干旱作物中使用了什么基因？在抗盐碱和抗干旱作物中使用了什么基因？调节细胞渗透压的基因调节细胞渗透压的基因 第9页，讲稿共78张，创作于星期日103.3.转基因耐寒的烟草和番茄中哪种目的基因提转基因耐寒的烟草和番茄中哪种目的基因提高了其抗寒能力？目的基因从何而来？高了其抗寒能力？目的基因从何而来？鱼的抗冻蛋白基因鱼的抗冻蛋白基因 第10页，讲稿共78张，创作于星期日114.4.抗除草剂基因有何用途？抗除草剂基因有何用途？喷洒除草剂时，杀死田间的杂草而不损伤

8、作物喷洒除草剂时，杀死田间的杂草而不损伤作物第11页，讲稿共78张，创作于星期日12（四）利用转基因改良植物的品质（四）利用转基因改良植物的品质 人体（或其它脊椎动物）必不可少，而机体内人体（或其它脊椎动物）必不可少，而机体内又不能合成的，必须从食物中补充的氨基酸，称又不能合成的，必须从食物中补充的氨基酸，称必需氨基酸必需氨基酸。必需氨基酸必需氨基酸共有种：赖氨酸、色氨酸、苯共有种：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、苏氨酸、异亮氨酸、丙氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。如果饮食中经常缺少必需氨基酸，亮氨酸、缬氨酸。如果饮食中经常缺少必需氨基酸，可影响健康。

9、可影响健康。另外另外1212种氨基酸是人体细胞能够合成的叫做种氨基酸是人体细胞能够合成的叫做非必需氨基酸非必需氨基酸。第12页，讲稿共78张，创作于星期日13你知道哪些食品中缺少必需氨基酸？你知道哪些食品中缺少必需氨基酸？如何用转基因的方法加以改良？如何用转基因的方法加以改良？将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物改变必需氨基酸合成途径中改变必需氨基酸合成途径中某种关键酶的活性某种关键酶的活性第13页，讲稿共78张，创作于星期日14转基因延熟番茄的目的基因是什么？转基因延熟番茄的目的基因是什么？控制番茄果实成熟的基因控制番茄果实成熟的基因第14页，

10、讲稿共78张，创作于星期日15转基因矮牵牛的目的基因是什么？转基因矮牵牛的目的基因是什么？与植物花青素代谢有关的基因与植物花青素代谢有关的基因第15页，讲稿共78张，创作于星期日16异想天开异想天开第16页，讲稿共78张，创作于星期日17总结：基因工程在农业上的应用总结：基因工程在农业上的应用（1 1）高产、稳产和具优良品质的品种）高产、稳产和具优良品质的品种 用基因工程的方法可以改善粮食作物的蛋用基因工程的方法可以改善粮食作物的蛋白质含量。如白质含量。如“向日葵豆向日葵豆”植株。植株。（2 2）抗逆性品种）抗逆性品种 将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗

11、盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内，将从抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。第17页，讲稿共78张，创作于星期日181.转基因技术育种转基因技术育种图图2 28 8 植物转基因技术流程示意图植物转基因技术流程示意图第18页，讲稿共78张，创作于星期日19细细胞胞基因分离基因分离目的基因目的基因载体（质粒）载体（质粒）基因导入载体（重组质粒）基因导入载体（重组质粒）受体细胞受体细胞组织或细胞组织或细胞目的目的基因基因导导入入受受体体农杆菌转化法农杆菌转化法花粉管通道法花粉管通道法基因枪转化法基因枪转化法

12、转化组织转化组织或细胞或细胞转化与未转化与未转化植株转化植株转基因植株转基因植株选优选优筛选筛选植株再生植株再生移苗入土移苗入土植物转基因技术育种过程植物转基因技术育种过程第19页，讲稿共78张，创作于星期日202.2.转基因植物的实例转基因植物的实例转基因作物于转基因作物于1986年在美国和法国首次进年在美国和法国首次进入大田试验，到入大田试验，到1997年底全世界转基因作年底全世界转基因作物的田间试验已达物的田间试验已达25,000例。例。2002年全球年全球转基因作物推广面积达转基因作物推广面积达5,870万公顷，比万公顷，比1996年增长了年增长了34.5倍；种植转基因作物的倍；种植转

13、基因作物的国家从国家从1996年的年的6个增加到个增加到2002年的年的16个。个。第20页，讲稿共78张，创作于星期日21 据不完全统计，目前至少已在据不完全统计，目前至少已在200200种植物中种植物中成功进行了转基因成功进行了转基因 种类包括：水稻、玉米、马铃薯等粮食作种类包括：水稻、玉米、马铃薯等粮食作物，棉花、大豆、油菜、亚麻、向日葵等经济物，棉花、大豆、油菜、亚麻、向日葵等经济作物，番茄、黄瓜、荠菜、甘蓝、花椰菜、胡作物，番茄、黄瓜、荠菜、甘蓝、花椰菜、胡萝卜、茄子、生菜、芹菜、苜蓿、白三叶草、萝卜、茄子、生菜、芹菜、苜蓿、白三叶草、苹果、核桃、李、木瓜、甜瓜、草莓、矮牵牛、苹果、

14、核桃、李、木瓜、甜瓜、草莓、矮牵牛、菊花、香石竹和杨树等；菊花、香石竹和杨树等；涉及性状包括：抗虫、抗病毒、抗细菌、涉及性状包括：抗虫、抗病毒、抗细菌、抗真菌、抗除草剂、抗旱、抗盐渍，以及品质抗真菌、抗除草剂、抗旱、抗盐渍，以及品质改良、生长发育的调控和提高产量等。改良、生长发育的调控和提高产量等。在国际上，抗虫、抗病、抗除草剂的转基在国际上，抗虫、抗病、抗除草剂的转基因棉花、玉米、大豆、马铃薯等已进入商业化因棉花、玉米、大豆、马铃薯等已进入商业化应用阶段，并有较大面积的推广。应用阶段，并有较大面积的推广。第21页，讲稿共78张，创作于星期日2219941994年，美国首次批准了转基因延熟番茄

15、的年，美国首次批准了转基因延熟番茄的商品化生产。到商品化生产。到19971997年底，全世界共有年底，全世界共有5151种转基因植物产品被正式批准投入商品化生种转基因植物产品被正式批准投入商品化生产。根据国际农业生物技术应用服务机构的产。根据国际农业生物技术应用服务机构的统计和预测，全球范围内，统计和预测，全球范围内，19981998年转基因农年转基因农作物的销售额为作物的销售额为12121515亿美元，亿美元，20002000年为年为3030亿美元，预计亿美元，预计20102010年将达到年将达到250250亿美元。亿美元。转基因农作物将成为转基因农作物将成为2121世纪农业的主导产品，世纪

16、农业的主导产品，转基因植物产业将成为转基因植物产业将成为2121世纪新的经济增长世纪新的经济增长点。点。第22页，讲稿共78张，创作于星期日232.2.转基因植物的实例转基因植物的实例图图2 29 9 转基因耐贮藏番茄（左）和普通番茄（右）转基因耐贮藏番茄（左）和普通番茄（右）（1 1）转基因耐贮藏番茄）转基因耐贮藏番茄第23页，讲稿共78张，创作于星期日24（2 2）转基因抗虫作物）转基因抗虫作物第24页，讲稿共78张，创作于星期日25遭到玉米螟侵害和真菌感染的普通玉米遭到玉米螟侵害和真菌感染的普通玉米(左左)与与BtBt玉米玉米(右右)第25页，讲稿共78张，创作于星期日26转基因番木瓜转

17、基因番木瓜 抗环斑病毒抗环斑病毒第26页，讲稿共78张，创作于星期日27转基因杨树转基因杨树 抗舞毒蛾抗舞毒蛾第27页，讲稿共78张，创作于星期日28（3 3）抗除草剂作物）抗除草剂作物第28页，讲稿共78张，创作于星期日29其他其他金大米金大米 第29页，讲稿共78张，创作于星期日30二二、动物基因工程前景广阔、动物基因工程前景广阔（一）用于提高动物生长速度（一）用于提高动物生长速度动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等导入外源生长激素基因导入外源生长激素基因第30页，讲稿共78张，创作于星期日31（二）用于改善畜产品的品质（二）用于改善畜产品的品质

18、举例说明举例说明 将将肠乳糖酶基因肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，转基因牛分导入奶牛基因组，转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大减低。泌的乳汁中乳糖的含量大大减低。（三）用转基因的动物生产药物（三）用转基因的动物生产药物 设问设问设问设问:就基因药物而言，就基因药物而言，就基因药物而言，就基因药物而言，最理想的表达场所是哪最理想的表达场所是哪最理想的表达场所是哪最理想的表达场所是哪里？里？里？里？转基因动物的转基因动物的乳腺乳腺。第31页，讲稿共78张，创作于星期日32 （1 1）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。循

19、环，不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。（2 2）从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易）从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性。有稳定的生物活性。（3 3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的）从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可无限繁殖。同时，转基因动物又可无限繁殖。设问设问:为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？所呢？第32页，讲稿共78张，创作于星期日33 将将药物蛋白基因药物蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控与乳腺蛋白基因

20、的启动子等调控组件重组在一起组件重组在一起，通过显微注射等方法，导入哺，通过显微注射等方法，导入哺乳动物的受精卵中，将受精卵送入母体，使其发乳动物的受精卵中，将受精卵送入母体，使其发育成转基因动物。育成转基因动物。转基因动物进入泌乳期后，可转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁生产所需要的药品，称为以通过分泌乳汁生产所需要的药品，称为乳腺生乳腺生物反应器物反应器。乳腺生物反应器乳腺生物反应器 乳腺生物反应器的优点：乳腺生物反应器的优点：产量高；产量高；质量好；质量好；成本低；成本低；易提取。易提取。第33页，讲稿共78张，创作于星期日34 获取目的基因（例如血清白蛋白基因）获取目的基因（例如

21、血清白蛋白基因）构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）表达的启动子）显微注射导入哺乳动物受精卵中显微注射导入哺乳动物受精卵中 形成胚胎形成胚胎 将胚胎送入母体动物将胚胎送入母体动物 发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达）。转入的基因才能表达）。思考思考:用基因工程技术实现动物用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器乳腺生物反应器的操的操作过程是怎样的？作过程是怎样的？第34页，讲稿共78张，创作于星期日35l“转基因荧光猪转基因荧光猪”不含胆固醇的转基因小鼠不含胆固醇的转基

22、因小鼠荧光斑马鱼荧光斑马鱼荧光热带鱼荧光热带鱼第35页，讲稿共78张，创作于星期日36转基因幼猴和母亲转基因幼猴和母亲 首只转基因猴降生首只转基因猴降生第36页，讲稿共78张，创作于星期日37转基因鲑鱼转基因鲑鱼(上上)与同年龄的野生鲑鱼与同年龄的野生鲑鱼(下下)第37页，讲稿共78张，创作于星期日38转基因蝴蝶转基因蝴蝶第38页，讲稿共78张，创作于星期日39（四）用转基因动物作器官移植的供体（四）用转基因动物作器官移植的供体利用基因工程对猪的器官进行改造利用基因工程对猪的器官进行改造 方法：方法：将器官供体基因组导入某种调将器官供体基因组导入某种调节因子，以节因子，以抑制抗原决定基因抑制抗

23、原决定基因的表达或的表达或设法除去抗原决定基因设法除去抗原决定基因，再结合克隆技，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官克隆猪器官第39页，讲稿共78张，创作于星期日40 将将将将目的基因目的基因目的基因目的基因导入到动物的受精卵里，目的基因若导入到动物的受精卵里，目的基因若导入到动物的受精卵里，目的基因若导入到动物的受精卵里，目的基因若与受精卵染色体与受精卵染色体与受精卵染色体与受精卵染色体DNADNADNADNA整合，细胞分裂时，该基因随染色体整合，细胞分裂时，该基因随染色体整合，细胞分裂时，该基因随染色体整合，细胞分裂时，该基因随染色体

24、的倍增而倍增，使每个细胞中都带有目的基因，使的倍增而倍增，使每个细胞中都带有目的基因，使的倍增而倍增，使每个细胞中都带有目的基因，使的倍增而倍增，使每个细胞中都带有目的基因，使性状得性状得性状得性状得以表达以表达以表达以表达，并稳定地遗传给后代，从而获得基因产品。这样，并稳定地遗传给后代，从而获得基因产品。这样，并稳定地遗传给后代，从而获得基因产品。这样，并稳定地遗传给后代，从而获得基因产品。这样一种新的个体，称为转基因动物。一种新的个体，称为转基因动物。一种新的个体，称为转基因动物。一种新的个体，称为转基因动物。总结：什么叫转基因动物？总结：什么叫转基因动物？基因工程在畜牧养殖业上的应用主要

25、是什么？基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么？繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮毛等优良品质的转基因动物。的皮毛等优良品质的转基因动物。的皮毛等优良品质的转基因动物。的皮毛等优良品质的转基因动物。该过程的重要步骤是通过该过程的重要步骤是通过该过程的重要步骤是通过该过程的重要步骤是通过感染或显微注射技术感染或显微注射技术感染或显微注射技术感染或显微注射技术将将将将重组重组重组重组DNADNADNADNA转移到动物受精卵中。转移到动物受精卵中。转移到动

26、物受精卵中。转移到动物受精卵中。第40页，讲稿共78张，创作于星期日411.1.在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素等直接从生物体的哪些结构中提取？扰素等直接从生物体的哪些结构中提取？从生物的组织、细胞或血液中提取。从生物的组织、细胞或血液中提取。2.2.传统生产方法的缺点传统生产方法的缺点:由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。三、基因工程药品三、基因工程药品第41页，讲稿共78张，创作于星期日423.3.可利用什么方法来解决上述问题？可利用什么方法来解决上述问题？利用基因工程方法制造转基因的利用基因工程方法制

27、造转基因的工程菌工程菌，可高效，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。率地生产出各种高质量、低成本的药品。工程菌工程菌:用用基因工程基因工程方法，使外源基因得到方法，使外源基因得到高效率表达的高效率表达的菌类细胞株系菌类细胞株系。基因工程药品包括基因工程药品包括：细胞因子（即淋巴因子：细胞因子（即淋巴因子如白细胞介素如白细胞介素22、干扰素）、抗体、疫苗、激、干扰素）、抗体、疫苗、激素等素等 第42页，讲稿共78张，创作于星期日43 胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临床胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺中上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺中提取，

28、提取，每每100kg100kg胰腺只能提取胰腺只能提取4 45g5g胰岛素胰岛素。用。用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，远不该方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，远不能满足社会需要。能满足社会需要。19791979年，科学家年，科学家将动物体内将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌的胰岛素基因与大肠杆菌DNADNA分子重组分子重组，并在大肠，并在大肠杆菌内实现了表达。杆菌内实现了表达。19821982年，美国一家基因公司年，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，售价降用基因工程方法生产的胰岛素投入市场，售价降低了低了30%30%50%50%。基因工程药品基因工程药品 胰岛素胰岛素第4

29、3页，讲稿共78张，创作于星期日44 治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射生长激治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射生长激素。而生长激素的获得很困难。以前，要获得生长素。而生长激素的获得很困难。以前，要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底部摘取垂体，并从激素，需解剖尸体，从大脑的底部摘取垂体，并从中提取生长激素。中提取生长激素。现可利用基因工程方法，现可利用基因工程方法，将人的生长激素基将人的生长激素基因导入大肠杆菌中因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。人们，使其生产生长激素。人们从从 450 L450 L大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于当于6 6万具尸体的

30、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 生长激素生长激素第44页，讲稿共78张，创作于星期日45 干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染后产生干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染后产生的一种的一种糖蛋白糖蛋白。干扰素几乎能抵抗所有病毒引起。干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一种抗病毒的特效药。此外干扰素对的感染，是一种抗病毒的特效药。此外干扰素对治疗癌症和某些白血病也有一定疗效。传统的干治疗癌症和某些白血病也有一定疗效。传统的干扰素生产方法是从人血液中的白细胞内提取，每扰素生产方法是从人血液中的白细胞内提取，每300L300L血液只能提取出血液只能提取出1mg1mg干扰素。干扰素

31、。1980198019821982年，年，科学家科学家用基因工程方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内用基因工程方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素获得了干扰素，是传统的生产量的是传统的生产量的1212万倍。万倍。19871987年上述干扰素大量投放市场。年上述干扰素大量投放市场。基因工程药品基因工程药品 干扰素干扰素第45页，讲稿共78张，创作于星期日46利用微生物生产药物的优越性何在利用微生物生产药物的优越性何在?利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体后要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体后导入微生物，然后利用

32、微生物发酵来生产蛋白质导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。有以下优越性：类药物。有以下优越性：（1 1）利用活细胞作为表达系统利用活细胞作为表达系统，表达效率表达效率高，无高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。（2 2）可以解决传统制药中原料来源的不足可以解决传统制药中原料来源的不足。利用。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料。（取原料。（3 3）降低生产成本降低生产成本，减少生产人员和管，减少生产人员和管理人员。理人员。第46页，讲稿共78张，创作于星期日471、基

33、因治疗概念：、基因治疗概念：四四、基因治疗基因治疗曙光初照曙光初照 把把正常基因正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到挥功能，从而达到治疗疾病治疗疾病的目的，是治疗的目的，是治疗遗传病遗传病的最的最有效的手段。有效的手段。（把特定的（把特定的（把特定的（把特定的外源基因导入有基因缺陷的细胞外源基因导入有基因缺陷的细胞外源基因导入有基因缺陷的细胞外源基因导入有基因缺陷的细胞中，从而中，从而中，从而中，从而达到治疗疾病的目的）达到治疗疾病的目的）达到治疗疾病的目的）达到治疗疾病的目的）2、实例：、实例：将将腺苷酸脱氨酶基因腺苷酸脱氨酶基因转入取

34、自患者的淋巴细胞转入取自患者的淋巴细胞中，再将这种淋巴细胞转入患者体内。中，再将这种淋巴细胞转入患者体内。(1)对严重复合型免疫缺陷症的治疗对严重复合型免疫缺陷症的治疗第47页，讲稿共78张，创作于星期日48 1990 1990年年9 9月月1414日，安德森对一例患日，安德森对一例患ADAADA缺乏症的缺乏症的4 4岁女孩进行基因治疗。这个岁女孩进行基因治疗。这个4 4岁女孩由于遗传基因岁女孩由于遗传基因有缺陷，自身不能生产有缺陷，自身不能生产ADAADA，先天性免疫功能不全，先天性免疫功能不全，只能生活在无菌的隔离帐里。他们将这个女孩的只能生活在无菌的隔离帐里。他们将这个女孩的白血球进行基

35、因改造，使有缺陷的基因被健康的白血球进行基因改造，使有缺陷的基因被健康的基因替代，然后把含正常白血球的溶液输入她左基因替代，然后把含正常白血球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中。在以后的臂的一条静脉血管中。在以后的1010个月内她又接受个月内她又接受了了7 7次这样的治疗，同时也接受酶治疗。后来，她次这样的治疗，同时也接受酶治疗。后来，她的免疫功能日趋健全，能够走出隔离帐，过上了的免疫功能日趋健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活，并进入普通小学上学。正常人的生活，并进入普通小学上学。第48页，讲稿共78张，创作于星期日493 3、基因治疗的类型、基因治疗的类型体外基因治疗：体外基因治疗：先从

36、病人体内获得某种细先从病人体内获得某种细 胞，进行培养，然后在胞，进行培养，然后在体外完成基因转移体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。新输入患者体内。体内基因治疗体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移：直接向人体组织细胞中转移的治病方法。（如将治疗囊性纤维病的正常的治病方法。（如将治疗囊性纤维病的正常基因转入患者肺组织）基因转入患者肺组织）4 4、基因治疗的发展现状、基因治疗的发展现状：处于初期的临床试处于初期的临床试验阶段验阶段5 5、用于基因治疗的基因种类：正常基因、反义基、用于基因治疗的基因种类：正常基因、反义基因和自

37、杀基因因和自杀基因第49页，讲稿共78张，创作于星期日50基因治疗工作原理基因治疗工作原理第50页，讲稿共78张，创作于星期日51第51页，讲稿共78张，创作于星期日52基因治疗对癌症的治疗方案基因治疗对癌症的治疗方案 抑制癌细胞增生基因抑制癌细胞增生基因 导入癌细胞导入癌细胞 抑制癌细胞转录抑制癌细胞转录 DNA片断导入癌细胞片断导入癌细胞 提高机体免疫力基因导提高机体免疫力基因导入免疫系统入免疫系统阻断癌细阻断癌细胞繁殖胞繁殖提高免疫提高免疫力力第52页，讲稿共78张，创作于星期日53基因治疗的机理基因治疗的机理 基因置换基因置换：正常基因取代致病基因：正常基因取代致病基因 基因修正基因修

38、正：纠正致病基因的突变碱基序列：纠正致病基因的突变碱基序列 基因修饰基因修饰：目的基因表达产物补偿致病基因：目的基因表达产物补偿致病基因 的功能的功能 基因抑制基因抑制：外源基因干扰、抑制有害基因的：外源基因干扰、抑制有害基因的 表达表达 基因封闭基因封闭：封闭特定基因的表达：封闭特定基因的表达第53页，讲稿共78张，创作于星期日54小小 结结 基本概念基本概念 基因诊断基因诊断 PCRPCR技术技术 基因芯片基因芯片 基因治疗基因治疗 基本理论基本理论 基因诊断过程基因诊断过程 基因诊断及基因芯片的应用基因诊断及基因芯片的应用 基因治疗的过程基因治疗的过程 基因治疗的机理基因治疗的机理第54

39、页，讲稿共78张，创作于星期日55 DNA DNA分子杂交分子杂交是基因诊断最基本的方法之一。是基因诊断最基本的方法之一。当用一段已知基因的核苷酸序列作为当用一段已知基因的核苷酸序列作为探针探针，与被，与被测基因进行接触，若两者的碱基完全配对成双链，测基因进行接触，若两者的碱基完全配对成双链，则表明被测基因中含有已知的基因序列。则表明被测基因中含有已知的基因序列。知识回顾：基因诊断知识回顾：基因诊断第55页，讲稿共78张，创作于星期日56基因芯片基因芯片 阅读课本，分组讨论思考：阅读课本，分组讨论思考：什么是基因芯片？什么是基因芯片？基因芯片与基因诊断有什么关系？基因芯片与基因诊断有什么关系？

40、基因芯片有什么优点？基因芯片有什么优点？基因芯片有哪些应用？基因芯片有哪些应用？第56页，讲稿共78张，创作于星期日57五、基因芯片五、基因芯片 从正常人的基因组中分离出从正常人的基因组中分离出DNADNA与与DNADNA芯片杂交就可以得芯片杂交就可以得出标准图谱；从病人的基因组中分离出出标准图谱；从病人的基因组中分离出DNADNA与与DNADNA芯片杂芯片杂交就可以得出病变图谱。交就可以得出病变图谱。通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNADNA信信息。息。基因芯片基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平诊断技术以其快速、高效、敏感、经

41、济、平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。第57页，讲稿共78张，创作于星期日58 通过微技术手段将大量特定序列的通过微技术手段将大量特定序列的DNADNA片段片段（探针）有序地固定在尼龙膜、玻片或硅片上，从（探针）有序地固定在尼龙膜、玻片或硅片上，从而能大量，快速、平行地对而能大量，快速、平行地对DNADNA分子的碱基序列分子的碱基序列进行测定和定量分析。进行测定和定量分析。基因芯片在感染性疾病、遗传性疾病和肿瘤等疾病基因芯片在感染性疾病、遗传性疾病和肿瘤等疾病的临床诊断方面具有独特的优势。的临床诊断方面具有独特的优势。与传统检测方

42、法相与传统检测方法相比，它可以在一张芯片同时对多个病人进行多种疾比，它可以在一张芯片同时对多个病人进行多种疾病的检测；无需机体免疫应答反应，能及早诊断，病的检测；无需机体免疫应答反应，能及早诊断，待测样品用量小；能检测病原微生物的耐药性，病待测样品用量小；能检测病原微生物的耐药性，病原微生物的亚型；极高的灵敏度和可靠性；检测成原微生物的亚型；极高的灵敏度和可靠性；检测成本低，自动化程度高，利于大规模推广应用。这些本低，自动化程度高，利于大规模推广应用。这些特点使得医务人员在短时间内，可以掌握大量的疾特点使得医务人员在短时间内，可以掌握大量的疾病诊断信息，这些信息有助于医生在短时间内找到病诊断信

43、息，这些信息有助于医生在短时间内找到正确的治疗措施。同时为不久的将来实现真正意义正确的治疗措施。同时为不久的将来实现真正意义上的网络诊断提供了有效手段。上的网络诊断提供了有效手段。第58页，讲稿共78张，创作于星期日59练习练习1.抗虫棉抗虫机理是由于：（抗虫棉抗虫机理是由于：（）转入了苏云金芽孢杆菌转入了苏云金芽孢杆菌Bt基因基因 抑制昆虫消抑制昆虫消化道内淀粉酶活性化道内淀粉酶活性 抗虫棉产生了抗虫棉产生了Bt毒蛋白毒蛋白 Bt毒蛋白能破坏鳞翅目昆虫的消化系统毒蛋白能破坏鳞翅目昆虫的消化系统 使昆虫不能正常摄食、消化食物中的蛋白质使昆虫不能正常摄食、消化食物中的蛋白质 A、B、C、D、B第

44、59页，讲稿共78张，创作于星期日602.转基因耐贮藏番茄作用机理是（转基因耐贮藏番茄作用机理是（）A、抑制生长素的合成、抑制生长素的合成 B、抑制代谢，代谢减弱抑制代谢，代谢减弱 C、抑制细胞呼吸抑制细胞呼吸 D、封闭乙烯合成途径中关键酶基因封闭乙烯合成途径中关键酶基因D3.乳腺生物反应器可用于乳腺生物反应器可用于（）A、动物抗病育种动物抗病育种 B、生产药用蛋白生产药用蛋白 C、治疗人类疾病治疗人类疾病 D、分泌大量乳汁、分泌大量乳汁B第60页，讲稿共78张，创作于星期日61第61页，讲稿共78张，创作于星期日62基因诊断与基因治疗基因诊断与基因治疗第62页，讲稿共78张，创作于星期日63

45、从社会中来恶性肿瘤的早期诊断？恶性肿瘤的早期诊断？产生胎儿的早期诊断？产生胎儿的早期诊断？SARS疑似患者的快速诊断？疑似患者的快速诊断？第63页，讲稿共78张，创作于星期日64基因诊断基因诊断基因基因蛋白质蛋白质性状性状生化生化诊断诊断基因基因诊断诊断临床临床诊断诊断第64页，讲稿共78张，创作于星期日65基因诊断基因诊断u基因诊断基因诊断 工具：工具：原理：原理：u PCR技术：技术：在在DNA聚合酶作用下，利用聚合酶作用下，利用4种脱氧核苷酸，依据种脱氧核苷酸，依据模板模板DNA序列合成相同序列的序列合成相同序列的DNA片断片断放射性同位素标记或荧光分子标记的放射性同位素标记或荧光分子标

46、记的DNA分子探针分子探针碱基互补配对原则（碱基互补配对原则（DNA分子杂交）分子杂交）第65页，讲稿共78张，创作于星期日66第66页，讲稿共78张，创作于星期日67基因诊断过程：基因诊断过程：基因诊断过程：基因诊断过程：1.制备基因探针制备基因探针2.提取目的基因，获得单链提取目的基因，获得单链DNA3.PCR扩增扩增DNA4.目的目的DNA与尼龙膜结合与尼龙膜结合5.探针与目的探针与目的DNA互补配对互补配对6.冲洗尼龙膜冲洗尼龙膜7.检测杂合分子检测杂合分子关键要素：关键要素：探针探针DNADNA、目的、目的DNADNA、信号检测、信号检测PCR扩增仪扩增仪第67页，讲稿共78张，创作

47、于星期日68PCR扩增过程第68页，讲稿共78张，创作于星期日69基因诊断结果第69页，讲稿共78张，创作于星期日70基因诊断的应用感染性疾病的病原诊断感染性疾病的病原诊断 结核病、柯萨奇结核病、柯萨奇B3病毒感染的心肌炎、乙型肝炎病毒（病毒感染的心肌炎、乙型肝炎病毒（HBV）、丙型肝炎病）、丙型肝炎病毒（毒（HCV），爱滋病等），爱滋病等 各种肿瘤的生物学特性的判断各种肿瘤的生物学特性的判断遗传病的基因异常分析（包括产前诊断）遗传病的基因异常分析（包括产前诊断）器官移植组织配型器官移植组织配型 法医学中个体识别、亲子鉴定法医学中个体识别、亲子鉴定第70页，讲稿共78张，创作于星期日71基因芯

48、片基因芯片 阅读课本，分组讨论思考：阅读课本，分组讨论思考：什么是基因芯片？什么是基因芯片？基因芯片与基因诊断有什么关系？基因芯片与基因诊断有什么关系？基因芯片有什么优点？基因芯片有什么优点？基因芯片有哪些应用？基因芯片有哪些应用？第71页，讲稿共78张，创作于星期日72通过微技术手段将大量特定序列的通过微技术手段将大量特定序列的DNA片段片段（探针）有序地固定在尼龙膜、玻片或硅片上，（探针）有序地固定在尼龙膜、玻片或硅片上，从而能大量，快速、平行地对从而能大量，快速、平行地对DNA分子的碱基序分子的碱基序列进行测定和定量分析。列进行测定和定量分析。基因芯片在感染性疾病、遗传性疾病和肿瘤等疾病

49、基因芯片在感染性疾病、遗传性疾病和肿瘤等疾病的临床诊断方面具有独特的优势。与传统检测方法的临床诊断方面具有独特的优势。与传统检测方法相比，它可以在一张芯片同时对多个病人进行多种相比，它可以在一张芯片同时对多个病人进行多种疾病的检测；无需机体免疫应答反应，能及早诊断，疾病的检测；无需机体免疫应答反应，能及早诊断，待测样品用量小；能检测病原微生物的耐药性，病待测样品用量小；能检测病原微生物的耐药性，病原微生物的亚型；极高的灵敏度和可靠性；检测成原微生物的亚型；极高的灵敏度和可靠性；检测成本低，自动化程度高，利于大规模推广应用。这些本低，自动化程度高，利于大规模推广应用。这些特点使得医务人员在短时间

50、内，可以掌握大量的疾特点使得医务人员在短时间内，可以掌握大量的疾病诊断信息，这些信息有助于医生在短时间内找到病诊断信息，这些信息有助于医生在短时间内找到正确的治疗措施。同时为不久的将来实现真正意义正确的治疗措施。同时为不久的将来实现真正意义上的网络诊断提供了有效手段。上的网络诊断提供了有效手段。第72页，讲稿共78张，创作于星期日73基因治疗基因治疗1.1.基因治疗：基因治疗：将特定外源基因导入有基因缺陷的细将特定外源基因导入有基因缺陷的细胞来治疗疾病胞来治疗疾病2.2.基因治疗过程：基因治疗过程：选择治疗基因选择治疗基因治疗基因与载体结合治疗基因与载体结合治疗基因正常表达治疗基因正常表达第7