基因工程应用新XXXX.pptx

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1、基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序:1.目的基因的获取目的基因的获取2.基因表达载体的构建（基因表达载体的构建（核心核心）3.将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞（转化转化）4.目的基因的检测和鉴定目的基因的检测和鉴定一植物基因工程硕果累累二动物基因工程前景广阔四基因治疗曙光初照三基因工程药物异军突起我国转基因作物种植面积已位居世界第四位四位一一:植物基因工程硕果累累植物基因工程硕果累累 植物基因工程技术主要用于植物基因工程技术主要用于:(1).提高农作物的抗逆能力提高农作物的抗逆能力 (如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干 旱、抗盐碱等旱、抗盐碱等)(2

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 二二.植物基因工程应用植物基因工程应用1.抗虫转基因植物抗虫转基因植物2.抗病转基因植物抗病转基因植物3.其他抗逆转基因植物其他抗逆转基因植物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抗虫转基因植物抗虫转基因植物原理：原理：从某些生物中从某些生物中分离分离出具有出具有杀虫活性杀虫活性的基因的基因，将其，将其导入作物导入作物中，使其具中，使其具有抗虫性，以成为防治作物虫害的有抗虫性，以成为防治作物虫害的发展趋势。发展趋势。此项技术的此项技术的最大好处：最大好处：减少化学农药减少化学农药对环境的对环境的污染污染

3、且大大且大大降低降低生产生产成本成本目前已问世的目前已问世的转基因抗虫植物转基因抗虫植物主要主要有有:v用于杀虫的基因主要是：用于杀虫的基因主要是：vBt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因酶抑制剂基因、植物凝集素基因v例如我国的例如我国的转基因抗虫棉转基因抗虫棉就是植入就是植入Bt毒蛋毒蛋白基因白基因培育而成的，它对棉铃虫有较强的培育而成的，它对棉铃虫有较强的抗性。抗性。水稻、棉、玉米、马铃薯、番茄、水稻、棉、玉米、马铃薯、番茄、大豆、蚕豆、烟草、苹果、核桃、杨、大豆、蚕豆、烟草、苹果、核桃、杨、菊花和白花三叶草菊花和白花三叶草普通

4、棉花（左）与导入普通棉花（左）与导入Bt毒蛋白基因的转基毒蛋白基因的转基因抗虫棉（右）因抗虫棉（右）抗虫棉的体细胞内含有的基因是（抗虫棉的体细胞内含有的基因是（）A.Bt毒蛋白基因毒蛋白基因 B.Bt毒蛋白基因和叶绿体基因毒蛋白基因和叶绿体基因 C.Bt毒蛋白基因和棉花的部分基因毒蛋白基因和棉花的部分基因 D.Bt毒蛋白基因和棉花的全部基因毒蛋白基因和棉花的全部基因D2.2.抗病转基因植物抗病转基因植物(1)(1)植物的病原微生物：植物的病原微生物：主要有主要有病毒、真菌、病毒、真菌、细菌等。细菌等。（3）抗病基因种类）抗病基因种类:(2)成果：成果：抗烟草花叶病毒的抗烟草花叶病毒的转基因烟草

5、转基因烟草、抗、抗病毒的病毒的转基因小麦、甜椒、番茄转基因小麦、甜椒、番茄等多种作物。等多种作物。a.抗抗病毒病毒基因基因:病毒外壳蛋白基因、病毒的复制病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因酶基因b.抗抗真菌真菌基因基因:几丁质酶基因和抗毒素合成基因几丁质酶基因和抗毒素合成基因抗病毒的转基因番茄抗病毒的转基因烟草抗病转基因植物成功表达后，以下抗病转基因植物成功表达后，以下说法正确的是说法正确的是:（）A.抗病毒转基因植物，可以抵抗所抗病毒转基因植物，可以抵抗所以病毒以病毒B.抗病毒转基因植物，对病毒的抗抗病毒转基因植物，对病毒的抗性具有局限性或特异性性具有局限性或特异性C.抗病毒转基因植物可以抗害

6、虫抗病毒转基因植物可以抗害虫D.抗病毒转基因植物可以稳定遗传，抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异不会变异B抗虫抗虫转转基因植物基因植物抗病抗病转转基因植物基因植物方法方法从某些生物中分离出具有从某些生物中分离出具有抗虫活性抗虫活性 的基因，将其的基因，将其导导入作物中入作物中将将抗病基因抗病基因导导入植物中入植物中基因基因种种类类Bt毒蛋白基因毒蛋白基因、蛋白蛋白酶酶抑制抑制剂剂基因基因、淀粉淀粉酶酶抑制抑制剂剂基因、植物凝集素基因基因、植物凝集素基因等等抗病毒基因：病毒抗病毒基因：病毒外壳蛋白外壳蛋白基基因和因和病毒的复制病毒的复制酶酶基因基因抗真菌基因：抗真菌基因：几丁质酶几丁质酶基因

7、和基因和抗毒素抗毒素合成基因合成基因成果成果转转基因抗虫棉、基因抗虫棉、转转基因抗虫水稻等基因抗虫水稻等抗烟草花叶病毒的抗烟草花叶病毒的转转基因烟草和基因烟草和抗病毒的抗病毒的转转基因小麦、甜椒、番基因小麦、甜椒、番茄等茄等意意义义减少了减少了化学化学农药农药的使用，降低了生的使用，降低了生产产成本，减少了成本，减少了环环境境污污染，降低了染，降低了对对人体健康的人体健康的损损害害v1抗虫转基因植物与抗病转基因植物抗虫转基因植物与抗病转基因植物植物基因工程成果植物基因工程成果 3.3.其他抗逆转基因植物其他抗逆转基因植物 （1）方法：）方法：将抗逆性基因导入植物，获得抗逆将抗逆性基因导入植物，

8、获得抗逆作物作物。（2）抗逆基因种类）抗逆基因种类a.调节细胞调节细胞 基因使作物基因使作物抗盐碱、抗旱抗盐碱、抗旱；b.鱼的抗冻蛋白基因鱼的抗冻蛋白基因使作物使作物 、c.抗除草剂基因抗除草剂基因使作物抗使作物抗 .（3）成果）成果:转鱼转鱼抗抗冻冻蛋白基因的番茄、烟草，蛋白基因的番茄、烟草，转转基因抗基因抗除草除草剂剂玉米、大豆玉米、大豆 渗透压渗透压耐寒耐寒除草剂除草剂左侧：喷洒除草剂后，杂草全部左侧：喷洒除草剂后，杂草全部除掉，转基因玉米正常生长除掉，转基因玉米正常生长 右侧，未喷洒除草剂，杂草丛生。右侧，未喷洒除草剂，杂草丛生。玫瑰花没有产生蓝色色素的基因玫瑰花没有产生蓝色色素的基因

9、,无法生无法生长蓝色花瓣。虽然玫瑰有长蓝色花瓣。虽然玫瑰有5000多年的人工栽多年的人工栽培历史培历史,迄今已培育出迄今已培育出2500多个品种多个品种,但始终但始终没有没有蓝玫瑰蓝玫瑰的身影。的身影。日本三得利公司耗资日本三得利公司耗资30亿日元培育成蓝亿日元培育成蓝玫瑰。他们从玫瑰。他们从蓝三叶草蓝三叶草中提取中提取蓝色素基因蓝色素基因,将蓝花基因植入玫瑰花将蓝花基因植入玫瑰花,培植出蓝玫瑰。这培植出蓝玫瑰。这株玫瑰的花瓣中所含的色素为蓝色株玫瑰的花瓣中所含的色素为蓝色,纯度接纯度接近近100%。4.4.利用转基因改良植物的品质利用转基因改良植物的品质1优良基因：优良基因：v必需氨基酸的蛋

10、白质编码基因必需氨基酸的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因控制番茄果实成熟的基因和和植物植物花青素代谢有关的基因花青素代谢有关的基因2.成果：成果：转基因玉米转基因玉米、大米大米、小麦，转基因、小麦，转基因延熟番茄，转基因矮牵牛花延熟番茄，转基因矮牵牛花 这种西红柿不易腐烂，不仅便于运输、贮藏，这种西红柿不易腐烂，不仅便于运输、贮藏，还可使其留在植株成长更长时间，充分吸收还可使其留在植株成长更长时间，充分吸收阳光，完全成熟后再运到市场销售，能保存阳光，完全成熟后再运到市场销售，能保存良久并仍然具有良久并仍然具有“夏日成熟的滋味夏日成熟的滋味”转基因水稻转基因水稻“金大米金大米”,含丰富维含

11、丰富维生素生素A 和铁元素和铁元素基因工程在农业上的应用基因工程在农业上的应用转基因植物转基因植物目的基因目的基因抗虫基因抗虫基因抗病毒转基因小麦抗病毒转基因小麦抗立枯丝核菌抗立枯丝核菌(真菌真菌)的烟草的烟草抗盐碱和干旱作物抗盐碱和干旱作物耐寒的番茄耐寒的番茄抗除草剂的大豆抗除草剂的大豆富含赖氨酸的转基因玉米富含赖氨酸的转基因玉米转基因延迟番茄转基因延迟番茄转基因牵牛花转基因牵牛花Bt毒蛋白基因毒蛋白基因(苏云金芽孢杆菌）苏云金芽孢杆菌）病毒外壳基因和病毒复制酶基因病毒外壳基因和病毒复制酶基因几丁质酶基因和抗毒素合成基因几丁质酶基因和抗毒素合成基因调节细胞渗透压的基因调节细胞渗透压的基因抗冻

12、蛋白基因抗冻蛋白基因(鱼）鱼）抗除草剂基因抗除草剂基因富含赖氨酸的蛋白质编码基因富含赖氨酸的蛋白质编码基因控制番茄果实成熟的基因控制番茄果实成熟的基因植物花青素代谢有关的基因植物花青素代谢有关的基因v思维激活思维激活1 基基因工程育种的主要因工程育种的主要优优点有哪些？点有哪些？基因工程基因工程育种与育种与基因突变基因突变育种相比：育种相比：定向定向改造生物，改造生物，目的性目的性强。强。基因工程基因工程育种与育种与杂交杂交育种相比：打破了生殖隔离，育种相比：打破了生殖隔离，克服了远源克服了远源杂交不亲和的障碍。杂交不亲和的障碍。二、动物基因工程 主要应用于动物主要应用于动物品种改良品种改良、

13、建立生物反应器建立生物反应器以及以及器器官移植官移植等方面。等方面。（一）提高动物生长速度 将外源将外源生长激素基因生长激素基因注射到鲤鱼和小白鼠受注射到鲤鱼和小白鼠受精卵中，得到的精卵中，得到的“超级动物超级动物”。（二）改善畜产品的品质 如转基因牛分泌的乳汁中，乳糖含量大大降低，其他如转基因牛分泌的乳汁中，乳糖含量大大降低，其他营养成分不变。营养成分不变。（三）生产药物利用动物的乳腺：利用动物的乳腺：乳腺生物反应器乳腺生物反应器乳汁中含有人生长激素的转基因牛乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷阿根廷)（四）做器官移植供体1.1.器官移植面临难题：器官移植面临难题：供体短缺供体短缺 全世界

14、每年有全世界每年有5700多名需要进行器官移植的患者因无法得到多名需要进行器官移植的患者因无法得到捐献的器官而死去。捐献的器官而死去。2.2.供体动物：供体动物：猪猪 猪易于繁殖，而且其器官在大小、功能上与人体器官较为接近。猪易于繁殖，而且其器官在大小、功能上与人体器官较为接近。3.3.需解决问题：需解决问题：免疫排斥免疫排斥4.4.解决方法：利用基因工程解决方法：利用基因工程改造供体器官改造供体器官，抑制或去除，抑制或去除供体器官供体器官抗原决定基因抗原决定基因的表达，获得的表达，获得没有没有免疫排斥反应免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。的转基因克隆猪器官。利用动物生产器官移植的供体利用动物生

15、产器官移植的供体转转基因基因动动物物作器官移植作器官移植的供体的供体导导入某种入某种调节调节因子；因子；设设法除去法除去抗原决定基抗原决定基因因抑制抗原决定抑制抗原决定基因的表达；基因的表达；不能合成相不能合成相应应抗抗原原猪猪原因：原因：其内其内脏脏构构造、大小、血管分造、大小、血管分布与人的极布与人的极为为相似；相似；体内体内隐隐藏的致病藏的致病基因少基因少项项目目目的基因目的基因作用作用受体受体生物生物说说明明提高提高动动物生物生长长速度速度生生长长激素激素基因基因促促进进生生长长，提高，提高生生长长速度速度鲤鱼鲤鱼不能不能导导入入生生长长素素基基因因改善畜改善畜产产品品的品的品质质肠肠

16、乳糖乳糖酶酶基因基因转转基因牛分泌的基因牛分泌的乳汁中乳糖含量乳汁中乳糖含量少少奶牛奶牛解决某些人食用牛解决某些人食用牛奶出奶出现现的的过过敏症状敏症状转转基因基因动动物物生生产药产药物物(乳乳腺生物反腺生物反应应器或膀胱生器或膀胱生物反物反应应器器)药药用蛋白乳用蛋白乳腺基因微腺基因微生物蛋白基生物蛋白基因启因启动动子子分泌乳汁来生分泌乳汁来生产产相相应应的的药药品品奶牛奶牛已生已生产产出的出的药药品有品有抗凝血抗凝血酶酶、血清白、血清白蛋白、生蛋白、生长长激素和激素和抗胰蛋白抗胰蛋白酶酶v动物基因工程的前景动物基因工程的前景动物基因工程的应用动物基因工程的应用 三、基因工程药物在传统的药品

17、生产中，某些蛋白质类药品如胰岛素、干扰在传统的药品生产中，某些蛋白质类药品如胰岛素、干扰素是从生物的组织、细胞或血液中提取。素是从生物的组织、细胞或血液中提取。缺点是受原料缺点是受原料来源的限制，价格十分昂贵。来源的限制，价格十分昂贵。1.来源：来源：转基因工程菌转基因工程菌2.成果：成果：人胰岛素、细胞因子、人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。抗体、疫苗、激素等。工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系。率表达的菌类细胞株系。第一种基因工程药物胰岛素胰岛素的分子结构胰岛素的分子结构胰岛素生产车间胰岛素生产车间基因工程药物

18、干扰素干扰素分子结构干扰素分子结构基因工程药物生长激素v特别提醒特别提醒在基因工程中，若受体细胞是原核在基因工程中，若受体细胞是原核生物生物(如大肠杆菌如大肠杆菌)，则生产的，则生产的“干扰素干扰素”是不具是不具备活性的，因为原核细胞内备活性的，因为原核细胞内无内质网、高尔基无内质网、高尔基体等细胞器，只有核糖体体等细胞器，只有核糖体，因此只能合成相应，因此只能合成相应的蛋白质，而无法添加糖基，若使的蛋白质，而无法添加糖基，若使“干扰素干扰素”具具有活性，还必须人工处理加上糖基。有活性，还必须人工处理加上糖基。向大肠杆菌（原核）导入真核的基因时，通常导入向大肠杆菌（原核）导入真核的基因时，通常

19、导入cDNA，而不是细胞中的而不是细胞中的DNA。四、基因治疗曙光初照 1.基因治疗：基因治疗：就是将就是将正常基因导入病人体内正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。基因治疗是目的。基因治疗是治疗遗传病最有效的手段。治疗遗传病最有效的手段。（1）体外基因治疗：）体外基因治疗：（2）体内基因治疗：）体内基因治疗：从病人体内获得某种细胞，进行培从病人体内获得某种细胞，进行培养，然后，在体外完成基因转移，养，然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。最后

20、重新输入患者体内。直接向人体组织细胞中转移基因直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。的治病方法。2.基因治疗途径：基因治疗途径：1994年美国科学家利用经过修饰的腺病毒作为载体，成功地年美国科学家利用经过修饰的腺病毒作为载体，成功地将治疗将治疗遗传性囊性纤维化病遗传性囊性纤维化病的正常基因转入患者肺组织中。的正常基因转入患者肺组织中。1990年成功转移腺苷酸脱氢酶治愈了年成功转移腺苷酸脱氢酶治愈了患复合型免疫缺陷症患复合型免疫缺陷症的美国女童。的美国女童。（一）体外基因治疗SCID的基因工程治疗 复合型免疫缺陷症复合型免疫缺陷症（SCID）是一种遗传病，患者由于腺是一种遗传病，患者由于腺苷酸

21、脱氨酶（苷酸脱氨酶（ada）基因缺失，）基因缺失，造成体内缺乏腺苷酸脱氨酶，造成体内缺乏腺苷酸脱氨酶，从而导致免疫系统无法发挥从而导致免疫系统无法发挥作用，以至于患者无法抵抗作用，以至于患者无法抵抗病原微生物的威胁。病原微生物的威胁。SCIDSCIDSCIDSCID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六、基因工程与环境保护六、基因工程与环境保护v环境监测：环境监测：基因工程做成的基因工程做成的DNADNA探针能够十分灵敏探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。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

22、能被DNADNA探针检测出来探针检测出来六、基因工程与环境保护六、基因工程与环境保护利用基因工程培育的利用基因工程培育的“指示生物指示生物”能十分灵敏地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，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甚至还可以吸收和转化污染物。基因工程做成的基因工程做成的“超级细菌超级细菌”能吞食和分能吞食和分解多种污染环境的物质。解多种污染环境的物质。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的因工程培育成功的“超级细菌超级细菌”却能分解石油中的多却能分解石油中的多种

23、烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解分解DDTDDT等毒害物质。等毒害物质。环境污染治理：环境污染治理：v思思维维激激活活3 基基因因治治疗疗是是否否可可治治疗疗所所有有疾疾病病？实实施施基基因因治治疗疗，就就是是用用健健康康基基因因取取代代患患病病基基因因，对吗对吗？v提提示示基基因因治治疗疗针针对对遗遗传传病病的的治治疗疗方方法法，是是用用正正常常基基因因去去替替代代细细胞胞内内异异常常的的基基因因，使使正正常常基基因因的的表表达达产产物物发发挥挥功功能能，而而非非替替换换基基因因本本身身，另另外外替替换换以以后后性性状状可可以以发发生生改改变变，但但由由于于正正常常基基因因只只是是导导入入某某些些功功能能细细胞胞中中，且且是是体体细细胞胞，所以获得的性状不会遗传给下一代。所以获得的性状不会遗传给下一代。五、本节小结：五、本节小结：基因工程的应用基因工程的应用植物基植物基因工程因工程抗虫转基因植物抗虫转基因植物抗病转基因植物抗病转基因植物抗逆转基因植物抗逆转基因植物改良植物品质改良植物品质动物基动物基因工程因工程提高动物生长速度提高动物生长速度改善畜产品质量改善畜产品质量生产药物生产药物用转基因动物做器官移植供体用转基因动物做器官移植供体基因工程药物异军突起基因工程药物异军突起基因治疗基因治疗