基因工程的应用PCZ.pptx
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1、温故而知新温故而知新限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶 目的基因目的基因重组重组DNA受体细胞受体细胞农杆菌转化法农杆菌转化法目的基因目的基因表达表达基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序3.1.33.1.3基因工程的应用基因工程的应用植物基因工程硕果累累植物基因工程硕果累累动物基因工程前景广阔动物基因工程前景广阔基因工程药物异军突起基因工程药物异军突起基因治疗曙光初照基因治疗曙光初照一、植物基因工程硕果累累一、植物基因工程硕果累累1 1、抗虫转基因植物、抗虫转基因植物已问世的转基因抗虫植物:已问世的转基因抗虫植物:棉、玉米、马铃薯、番茄、大豆、棉、玉米、马铃薯、番茄、大豆、蚕豆、烟草、苹
2、果、核桃、杨、蚕豆、烟草、苹果、核桃、杨、菊花等。菊花等。用于杀虫的基因主要有:用于杀虫的基因主要有:BtBt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝聚素基因聚素基因2 2、抗病转基因植物、抗病转基因植物已问世的转基因抗病植物:已问世的转基因抗病植物:小麦、甜椒、番茄。小麦、甜椒、番茄。用于杀虫的基因主要有:用于杀虫的基因主要有:病毒外壳蛋白质基因、病毒病毒外壳蛋白质基因、病毒复制酶(这些基因的转化植物表复制酶(这些基因的转化植物表现出对同种病毒或相近病毒或病现出对同种病毒或相近病毒或病毒毒RNARNA侵染的高水平抗性侵染的高
3、水平抗性)几丁质酶基因、抗毒素合成基因几丁质酶基因、抗毒素合成基因病毒外壳蛋白(病毒外壳蛋白(CPCP)基因)基因 1929 1929年麦克纳研究发现,当一种弱侵染年麦克纳研究发现,当一种弱侵染性病毒侵染烟草后在一定程度上能抵挡其它性病毒侵染烟草后在一定程度上能抵挡其它强病毒侵染,也就是说植物经病原物诱导后强病毒侵染,也就是说植物经病原物诱导后可产生一定的抗性。植物由此获得的抗性被可产生一定的抗性。植物由此获得的抗性被称之为诱导抗性。后来的研究证明:病毒的称之为诱导抗性。后来的研究证明:病毒的外壳蛋白在交叉保护现象中起着关键性作用。外壳蛋白在交叉保护现象中起着关键性作用。而且两种病毒之间的外壳
4、蛋白成分及结构越而且两种病毒之间的外壳蛋白成分及结构越相似,交叉保护作用就越强。相似,交叉保护作用就越强。3 3、抗逆转基因植物、抗逆转基因植物 例如,将鱼的例如,将鱼的抗抗冻蛋白基因冻蛋白基因导人烟草导人烟草和番茄,使烟草和番和番茄,使烟草和番茄的耐寒能力均有提茄的耐寒能力均有提高。此外,将高。此外,将抗除草抗除草剂基因剂基因导人大豆、玉导人大豆、玉米等作物,喷洒除草米等作物,喷洒除草剂时,杀死田间杂草剂时,杀死田间杂草而不损伤作物。而不损伤作物。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 改造光合作用中起关键作用的改造光合作用中起关键作用的COCO2 2固定酶,固定酶,能提
5、高植物对能提高植物对COCO2 2的固定效率;还可以通过增的固定效率;还可以通过增强植物对光能吸收与转化的功能来提高光合强植物对光能吸收与转化的功能来提高光合作用效率,提高作物的产量。作用效率,提高作物的产量。提高植物的光合作用效率提高植物的光合作用效率 延长果实的储藏期延长果实的储藏期 乙烯是催熟果实的乙烯是催熟果实的一种激素,在其形成过一种激素,在其形成过程中需要乙烯形成酶。程中需要乙烯形成酶。通过基因工程可以获得通过基因工程可以获得能抑制乙烯形成酶基因能抑制乙烯形成酶基因表达的植物新品种,这表达的植物新品种,这些转基因植物的果实既些转基因植物的果实既保持了原有的品质,又保持了原有的品质,
6、又延长了储藏期。延长了储藏期。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转基因矮牵牛转基因矮牵牛转基因生物与目的基因的关系转基因生物与目的基因的关系转转基因生物基因生物目的基因目的基因目的基因目的基因从何来从何来抗虫棉抗虫棉抗抗盐盐碱和干旱碱和干旱作物作物 耐寒的番茄耐寒的番茄抗除草抗除草剂剂大豆大豆 BtBt毒蛋白基因毒蛋白基因苏苏云金芽云金芽孢孢杆菌杆菌调节细调节细胞渗透胞渗透压压的基因的基因抗抗冻冻蛋白基因蛋白基因抗除草抗除草剂剂基因基因鱼鱼含此抗性基含此抗性基因的植物因的植物含此抗性基含此抗性基因的植物因的植物颜色变异的矮牵牛颜色变异的矮牵牛延熟番茄延熟番茄赖氨酸转基因
7、玉米赖氨酸转基因玉米转基因鲤鱼转基因鲤鱼降低乳糖的奶牛降低乳糖的奶牛花青素代谢花青素代谢有关基因有关基因含有此基含有此基因的植物因的植物控制番茄成控制番茄成熟的基因熟的基因富含赖氨酸蛋白富含赖氨酸蛋白质的编码基因质的编码基因生长激素基因生长激素基因动物动物肠乳糖酶基因肠乳糖酶基因含有此基含有此基因的植物因的植物含有此基含有此基因的植物因的植物人人总结总结:基因工程在农业上的应用:基因工程在农业上的应用1)培育)培育高产、稳产高产、稳产和具和具优良品质优良品质的品种的品种 用基因工程的方法可以改善粮食作物的用基因工程的方法可以改善粮食作物的蛋白质蛋白质含量。如含量。如“向日葵豆向日葵豆”植株。植
8、株。2)培育)培育抗逆性抗逆性品种品种 将细菌的将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温盐碱、抗干旱、抗高温等等抗性基因抗性基因转移到作转移到作物体内,将从根本上改变作物的特性。如转物体内,将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。基因抗虫棉。高产、优质,缓解了粮食短缺高产、优质,缓解了粮食短缺目的性强,缩短了育种时间,克服目的性强,缩短了育种时间,克服了远缘亲本难杂交的特点了远缘亲本难杂交的特点优点:优点:基因工程育种基因工程育种 繁殖具有繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮毛和高质量的皮毛等优良品质的等优良品质
9、的转基因动物转基因动物。该过程的重要步骤是通过该过程的重要步骤是通过感染感染或或显微注射显微注射技术技术将重组将重组DNA转移到动物受精卵中。转移到动物受精卵中。基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么?基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么?将人的将人的生长激素基因生长激素基因和牛的生长素基因分别注和牛的生长素基因分别注射到小白鼠受精卵中,得射到小白鼠受精卵中,得到的到的“超级小鼠超级小鼠”。二二、动物基因工程前景广阔、动物基因工程前景广阔 是指把人或哺乳动物的某种是指把人或哺乳动物的某种基因基因导入到导入到哺乳动物哺乳动物(如鼠、兔、羊和猪如鼠、兔、羊和猪)的的受精卵受精卵里,里,目的基因若
10、与受精卵染色体目的基因若与受精卵染色体DNA整合,细胞整合,细胞分裂时,分裂时,该基因随染色体的倍增而倍增该基因随染色体的倍增而倍增,使,使每个每个细胞中都带有目的基因细胞中都带有目的基因,使性状得以表,使性状得以表达,并稳定地遗传给后代,从而获得基因产达,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。品。这样一种新的个体,称为转基因动物。什么叫转基因动物?什么叫转基因动物?1.1.用于提高动物生长速度用于提高动物生长速度生长快、肉质好的转基因鱼生长快、肉质好的转基因鱼(中国中国)转基因牛乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)超级动物导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小
11、鼠导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠2.2.用于改善畜产品的品质用于改善畜产品的品质3.3.用转基因的动物生产药物用转基因的动物生产药物乳腺生物乳腺生物反应器反应器牛奶牛奶不适症不适症:改善方法改善方法:缺乏乳糖酶缺乏乳糖酶原因原因:将肠乳糖酶基因导入奶牛的将肠乳糖酶基因导入奶牛的基因组,基因组,过敏、腹泻、恶心等过敏、腹泻、恶心等获取目的基因获取目的基因(例如血清蛋白基因)(例如血清蛋白基因)构建基因表达载体构建基因表达载体(在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子)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
12、胎送入母体动物发育成转基因动物(发育成转基因动物(只有在产下的雌性动物只有在产下的雌性动物个体中,转入的基因才能表达个体中,转入的基因才能表达)(1 1)人体蛋白质基因之所以能)人体蛋白质基因之所以能“插入插入”到羊染色体内,原到羊染色体内,原因是因是 。人和羊人和羊DNADNA分子的空间结构、化学组成相同分子的空间结构、化学组成相同(2 2)从羊染色体中)从羊染色体中“剪下剪下”羊蛋白质基因的酶是。将羊蛋白质基因的酶是。将人体蛋白质基因人体蛋白质基因“插入插入”羊体细胞染色体中的酶是羊体细胞染色体中的酶是 。(3 3)将人体蛋白质基因导入羊体内并成功地表达,使羊产生)将人体蛋白质基因导入羊体
13、内并成功地表达,使羊产生新的性状。这种变异属于新的性状。这种变异属于 。(4 4)假设人体蛋白质基因含有)假设人体蛋白质基因含有12 00012 000个碱基对,则该基因控个碱基对,则该基因控制合成的蛋白质共有个氨基酸。制合成的蛋白质共有个氨基酸。限制酶限制酶DNADNA连接酶连接酶基因重组基因重组4 0004 000 1)乳腺是一个外分泌器官,乳汁不进入体)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内循环,不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。反应。2)从乳汁中获取目的基因产物,产量高,)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
14、工,易提纯,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。具有稳定的生物活性。3)从乳汁中源源不断获得目的基因的产物)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。的同时,转基因动物又可无限繁殖。为什么乳腺能成为基因药物最理想的表为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢?达场所呢?产量高、质量好、产量高、质量好、成本低、易提取成本低、易提取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存在的难题:存在的难题:解决方法:解决方法:将供体基因组导入某种将供体基因组导入某种基因调节因子基因调节因子,以,以抑制抗原决抑制抗原决定基因的表达定基因的表达
15、,或,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,再结合克隆技术,培育出技术,培育出没有免疫排斥反应没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。的转基因克隆猪器官。免疫排斥免疫排斥导入人基因具特殊用途的猪和小鼠 利用基因工程方法制造利用基因工程方法制造“工程菌工程菌”,可,可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。三三.基因工程药品异军突起基因工程药品异军突起我国已生产的产品我国已生产的产品白细胞介素白细胞介素-2、干扰素、干扰素、乙肝疫苗等乙肝疫苗等近近20种,年产值达种,年产值达30亿亿工程菌:用基因工程的方法,使外源基工程菌:用基因工程的方法,
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