人教版选修3 1.3基因工程的应用.ppt

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1、人教版选修3 1.3基因工程的应用 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望一一、植物基因工程硕果累累、植物基因工程硕果累累植物基因工程技术：植物基因工程技术：1.提高农作物的抗逆能力提高农作物的抗逆能力 2.改良农作物的品质改良农作物的品质 3.利用植物生产药物利用植物生产药物1.1.抗虫转基因植物抗虫转基因植物抗虫棉抗虫棉叶子叶子正常棉正常棉叶子叶子抗虫害的玉米基因Bt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消化不良不吸收Bt毒蛋白 水解

2、成 有毒多肽使用化学农药的缺点：使用化学农药的缺点：造成环境污染造成环境污染损害人类健康损害人类健康增加生产成本增加生产成本 2.2.抗病转基因植物抗病转基因植物抗烟草花叶病毒转基因甜椒抗病毒转基因西葫芦转黄瓜抗青枯(细菌)病基因的马铃薯抗病毒抗病毒 病毒外壳蛋白基因病毒外壳蛋白基因 病毒的复制酶基因病毒的复制酶基因抗真菌抗真菌 几丁质酶基因几丁质酶基因 抗毒素合成基因基因抗毒素合成基因基因基因基因抗烟草花叶病毒的转基因烟草3.3.抗逆转基因植物抗逆转基因植物耐寒、耐旱转基因水稻基因基因调节细胞渗透压的基因鱼的抗冻蛋白基因抗除草剂基因抗旱、抗盐碱耐寒烟草，番茄抗除草剂大豆、玉米我国科学家在实验

3、田观察转鱼抗冻蛋白基因的番茄转基因抗除草剂玉米富含赖氨酸的转基因玉米不会引起过敏的转基因大豆粮食问题难保鲜解决控制番茄成熟的基因（延迟番茄成熟）果蔬问题营养成分不平衡，如大豆、玉米解决导入含必需AA多Pro的编码基因改变AA合成过程中关键酶活性4.利用转基因改良植物的品质利用转基因改良植物的品质含大量维生素的转基因玉米转基因紫色西红柿转基因矮牵牛转基因蓝玫瑰观赏花卉观赏花卉问题解决颜色单调，变色困难花青素有关调节基因转入荧光酶的转基因烟草苗1.1.用于提高动物生长速度用于提高动物生长速度二二、动物基因工程前景广阔、动物基因工程前景广阔转入外源生长激素基因的“超级小鼠”绵羊：生长速度提高30%，

4、体积增加50%鲤鱼：9个月后，体重增1.5kg问题问题乳糖不消化乳糖不消化肠乳肠乳糖酶糖酶基因基因对策对策正常牛正常牛转基因牛转基因牛导导入入显微注射技术显微注射技术牛奶中乳糖含量牛奶中乳糖含量减少，减少，其他营养成分不其他营养成分不受影响受影响构建构建表达表达载体载体2.2.用于改善畜产品的品质用于改善畜产品的品质乳腺生物反应器乳腺生物反应器对对策策设想：让牛奶中产出生长激素、抗凝血蛋白、血清白蛋白、设想：让牛奶中产出生长激素、抗凝血蛋白、血清白蛋白、-抗胰蛋白酶等抗胰蛋白酶等（把哺乳动物变成成（把哺乳动物变成成“批量生产药物的工厂）批量生产药物的工厂）药用蛋药用蛋白基因白基因+乳腺蛋白基乳

5、腺蛋白基因启动子因启动子（只在乳腺中且（只在乳腺中且在泌乳期表达）在泌乳期表达）构建基因表达载体构建基因表达载体导入导入_细胞细胞受精卵受精卵显微注显微注射技术射技术送回母体发育成新个体送回母体发育成新个体新个体泌乳期乳汁中产药新个体泌乳期乳汁中产药乳汁中含有人生长激乳汁中含有人生长激素的转基因牛素的转基因牛(阿根廷阿根廷)产量高、质量好、成本低、易提取产量高、质量好、成本低、易提取3.3.用转基因的动物生产药物用转基因的动物生产药物含有人凝血因子的转基因羊乳腺生物反应器生产抗凝血酶蛋白例例1、继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生、继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物发生器的研究也取得了

6、一定进展。最近，科学物发生器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以家培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：（1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是用方法是_。（2）进行基因转移是，通常要将外源基因转）进行基因转移是，通常要将外源基因转_ 中，原因是中，原因是 。（3）通常采用）通常采用 技术检测外源基技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组因是否插入了小鼠的基因组（4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在）在研制膀胱生物反应

7、器时，应使外源基因在小鼠的小鼠的 细胞中特异表达。细胞中特异表达。显微注射显微注射受精卵受精卵受精卵具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞表达受精卵具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞表达DNA分子杂交分子杂交膀胱上皮膀胱上皮具特殊用途的猪和小鼠具特殊用途的猪和小鼠器官移植问题器官移植问题 1、供体器官少、供体器官少 2、排斥反应强、排斥反应强1、抑制抗原决定基因、抑制抗原决定基因 表达的调控因子表达的调控因子用猪的器官做供体用猪的器官做供体抑制抗原抑制抗原决定基因决定基因表达表达2、去除抗原决定基因、去除抗原决定基因（受精卵）（受精卵）克隆技术克隆技术导入猪导入猪受精卵受精卵培育出没有免培

8、育出没有免疫排斥反应的疫排斥反应的转基因克隆猪转基因克隆猪4.4.用转基因的动物作器官移植的供体用转基因的动物作器官移植的供体第一种第一种基因工程药物基因工程药物 基基因因工工程程制制药药重组人胰岛素重组人胰岛素传统传统提取提取胰岛素、胰岛素、干扰素干扰素提取部位提取部位 细胞、组织、血液等细胞、组织、血液等提取量提取量 少少缺点缺点 材料少、提取难、成本高材料少、提取难、成本高改进改进 “工程菌工程菌”提取部位提取部位 “工程菌工程菌”（大肠杆菌、酵母菌）（大肠杆菌、酵母菌）提取量提取量 多多优点优点 高效、高质量、低成本高效、高质量、低成本菌优点：菌优点：繁殖快繁殖快 单细胞单细胞 遗传物

9、质少遗传物质少三、基因工程药品异军突起三、基因工程药品异军突起基因工程药物发酵设备 胰岛素是胰岛素是治疗糖尿病治疗糖尿病的的特效药特效药。一般临。一般临床上使用的胰岛素主要从床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰猪、牛等家畜的胰腺腺中提取，一名糖尿病患者每年需用的胰岛中提取，一名糖尿病患者每年需用的胰岛素需要从素需要从40头牛或头牛或50头猪的胰脏中才能提取头猪的胰脏中才能提取到。到。1978年，科学家将动物体内的年，科学家将动物体内的胰岛素基胰岛素基因与大肠杆菌因与大肠杆菌DNA分子重组分子重组，用，用2000ml 大大肠杆菌发酵液得到肠杆菌发酵液得到100kg胰岛素。胰岛素。1982年，年

10、，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰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，售价降低了岛素投入市场，售价降低了30%50%。基因工程药品基因工程药品 胰岛素胰岛素 治疗治疗侏儒症侏儒症的唯一方法，是向人体注射的唯一方法，是向人体注射生长激素。而生长激素的获得很困难。治疗生长激素。而生长激素的获得很困难。治疗一名侏儒症患者每年需要从一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑下具尸体的脑下垂体垂体中提取生长激素。中提取生长激素。现可利用基因工程方法，将人的现可利用基因工程方法，将人的生长激生长激素基因导入大肠杆菌素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。中，使其生产生长激素。人们从人们从

11、 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于激素，相当于6万具尸体的全部产量。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 干扰素是干扰素是病毒侵入细胞后产生病毒侵入细胞后产生的一种的一种糖糖蛋白蛋白。干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感。干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一种染，是一种抗病毒抗病毒的特效药。此外干扰素对的特效药。此外干扰素对治疗某些癌症和白血病也有一定疗效。治疗某些癌症和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传统的干扰素生产方法是从人血液中的白细胞内提取白细胞内提取，每，每300L血液只能提取出血液只能提取出1

12、mg干扰素。干扰素。19801982年，科学家用基因工程年，科学家用基因工程方法在方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素素，是传统的生产量的，是传统的生产量的12万倍。万倍。1987年上述年上述干扰素大量投放市场。干扰素大量投放市场。基因工程药品基因工程药品 干扰素干扰素基因工程干扰素传统疫苗存在许多缺点：生产过程需传统疫苗存在许多缺点：生产过程需大量繁大量繁殖病原体殖病原体，对工作人员，对工作人员健康造成很大威胁健康造成很大威胁；病原体的减毒、灭活有可能病原体的减毒、灭活有可能不够彻底不够彻底，导致，导致接种者接种者直接感染直接感染。基因工程疫苗基因工程疫苗

13、：将起关键作用的、序列保守：将起关键作用的、序列保守的蛋白质基因重组到细菌或真核细胞内，生的蛋白质基因重组到细菌或真核细胞内，生产蛋白质，制作成疫苗。它不使用病原体本产蛋白质，制作成疫苗。它不使用病原体本身，所以身，所以安全安全。基因工程药品基因工程药品 基因工程基因工程疫苗疫苗基因工程乙肝疫苗基因诊断：基因诊断：也称为也称为DNADNA诊断诊断或或基因探针技术基因探针技术，即在，即在DNADNA水平分析检测某一基因，从而对特定的水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。疾病进行诊断。探针制备：探针制备：放射性同位素放射性同位素(如如3232P)P)、荧光、荧光分子分子等标记的等标记的D

14、NADNA分子；分子；原原 理：利用理：利用DNADNA分子杂交原理分子杂交原理；四四、基因治疗曙光初照、基因治疗曙光初照基因探针：基因探针：基因探针就是一段与目的基因或基因探针就是一段与目的基因或DNADNA互补的互补的特异核苷酸序列特异核苷酸序列。它包括整个基因，。它包括整个基因，或基因的一部分；可以是或基因的一部分；可以是DNADNA本身，也可本身，也可以是由之转录而来的以是由之转录而来的RNARNA。DNA分子杂交原理：分子杂交原理：DNA DNA分子杂交是基因诊断最基本的方分子杂交是基因诊断最基本的方法之一。其基本原理是：法之一。其基本原理是：互补的互补的DNADNA单链单链能够在一

15、定条件下能够在一定条件下结合成双链结合成双链，即能够进行，即能够进行杂交。这种结合是杂交。这种结合是特异特异的，即严格按照碱基的，即严格按照碱基互补配对进行。因此，当用一段互补配对进行。因此，当用一段已知基因的已知基因的核苷酸序列作为探针核苷酸序列作为探针，与被测基因进行接触，与被测基因进行接触，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。基因中含有已知的基因序列。基因诊断技术在什么方面发展迅速？基因诊断技术在什么方面发展迅速？在在诊断遗传性疾病诊断遗传性疾病方面发展迅速。目前方面发展迅速。目前已经可以对几十种遗传病进行产前诊断。已经可

16、以对几十种遗传病进行产前诊断。1 1）珠蛋白的珠蛋白的DNADNA探针探针 镰刀状细胞贫镰刀状细胞贫血症血症 2 2）苯丙氨酸羧化酶基因探针）苯丙氨酸羧化酶基因探针 苯丙酮尿症苯丙酮尿症 3 3）白血病患者细胞中分离出的癌基因制备）白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的的DNADNA探针探针 白血病白血病举例举例基因治疗的概念：基因治疗的概念：将正常基因导入病人体内，使将正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功效，该基因的表达产物发挥功效，从而达到治疗疾病的目的从而达到治疗疾病的目的免疫系统发挥正常作用的必须免疫系统发挥正常作用的必须物质物质腺苷酸脱氨酶（腺苷酸脱氨酶（ADAADA）腺苷酸

17、脱氨酶基因腺苷酸脱氨酶基因 1990年，美国医学家安德森对一例患腺苷脱氨酶(ADA)缺乏症的4岁女孩谢德尔进行基因治疗。该女孩由于先天缺乏ADA基因，自身不能生产ADA，先天免疫功能不全，只能生活在无菌的隔离帐里。他们将含有这个女孩自己的白血球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中，这种白血球都已经过改造，有缺陷的基因已经被健康的基因所替代。在以后的10个月内她又接受了7次这样的治疗，同时也接受特定抗体的治疗。经治疗后，免疫功能日趋健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活。美国医学家安德森谢德尔，1999基因治疗的分类基因治疗的分类体外基因治疗体外基因治疗：先从病人：先从病人体内体内获取某种获取某种

18、细胞，例如细胞，例如T淋巴细胞，进行培养，然后，淋巴细胞，进行培养，然后，在在体外体外完成基因转移，再筛选成功转移完成基因转移，再筛选成功转移的细胞的细胞扩增培养扩增培养，最后重新输入患者体，最后重新输入患者体内。内。体内基因治疗体内基因治疗：直接向人体组织细胞中：直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。转移基因的治病方法。基因工程与环境保护基因工程与环境保护1）用于）用于环境监测环境监测。2）用于被污染）用于被污染环境的净化环境的净化。基因工程在环保方面有什么应用？基因工程在环保方面有什么应用？例如：用例如：用DNA探针探针可以检测可以检测饮用水中病饮用水中病毒毒的含量。此方法的特点是的含量

19、。此方法的特点是快速、灵敏快速、灵敏，1吨吨水中有水中有10个病毒也能检测出来。个病毒也能检测出来。通过基因工程方法怎样进行环境监测通过基因工程方法怎样进行环境监测？1）用基因工程产物）用基因工程产物“超级细菌超级细菌”分解石分解石油，可以大大提高细菌分解石油的效率。具体油，可以大大提高细菌分解石油的效率。具体方法：将能分解三种烃类的方法：将能分解三种烃类的假单孢杆菌假单孢杆菌的基因的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的创造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌超级细菌”。2）用基因工程培养出）用基因工程培养出“吞噬吞噬”汞和降解土壤汞和降解土壤中中DDT的的细菌细菌，以及能够，以及能够净化镉污染净化镉污染的的植物植物。3）通过基因重组构建新的）通过基因重组构建新的杀虫剂杀虫剂，取代生产，取代生产过程中耗能多、易造成环境污染的农药，并试过程中耗能多、易造成环境污染的农药，并试图通过基因工程图通过基因工程回收和利用工业废物回收和利用工业废物。通过基因工程方法怎样净化被污染的环境通过基因工程方法怎样净化被污染的环境？