高二理化生基因工程应用.pptx

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1、一一、植物基因工程、植物基因工程 转基因工程技术主要用于提高农作物的转基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力抗逆能力,以及以及改良农作物的品质改良农作物的品质和利用植和利用植物物生产药物生产药物等方面。等方面。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、其它抗逆转基因植物、其它抗逆转基因植物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逆性抗逆性第1页/共42页1.1.抗虫转基因植物抗虫转基因植物优点：减少环境污染、减低生产成本、提高产量优点：减少环境污染、减低生产成本、提高产量例子：棉花、水稻、玉米、马铃薯、番茄等等例子：棉花、水稻、玉米、马铃薯、番茄

2、等等主要杀虫基因：主要杀虫基因：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等第2页/共42页典型例子：转基因抗虫棉典型例子：转基因抗虫棉Bt毒蛋白基因毒蛋白基因 抗虫的基因来自抗虫的基因来自苏苏云金杆菌云金杆菌。苏云金。苏云金杆菌形成的伴胞晶杆菌形成的伴胞晶体是一种毒性很强体是一种毒性很强的蛋白晶体，能使的蛋白晶体，能使棉铃虫等鳞翅口害棉铃虫等鳞翅口害虫瘫痪致死。科学虫瘫痪致死。科学家将编码这个蛋白家将编码这个蛋白质的基因导入作物，质的基因导入作物，使作物自身具有抵使作物自身具有抵御虫害的能力。御虫害的能力

3、。第3页/共42页2.2.抗病转基因植物抗病转基因植物抗病毒基因：抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因（病毒外壳蛋白基因（CP）、）、病毒的复制酶基因病毒的复制酶基因.抗真菌基因：抗真菌基因：几丁质酶基因、几丁质酶基因、抗毒素合成基因抗毒素合成基因.引起植物生病的微生物称为引起植物生病的微生物称为病原微生物病原微生物，主要有病毒、真菌、细菌等。主要有病毒、真菌、细菌等。特异性特异性第4页/共42页典型例子：抗烟草花叶病毒的转基因烟草、典型例子：抗烟草花叶病毒的转基因烟草、抗病毒的转基因小麦、甜椒抗病毒的转基因小麦、甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒第5页/共42页3.其它抗逆转基因植

4、物其它抗逆转基因植物n特点：导入另一种生物的优良性状基因，获得新特点：导入另一种生物的优良性状基因，获得新性状抵抗恶劣环境因素，性状抵抗恶劣环境因素，从根本上改变作物的特从根本上改变作物的特性。性。n抗逆基因：调节抗逆基因：调节细胞渗透压细胞渗透压的基因，使作物抗盐的基因，使作物抗盐碱、抗干旱、抗寒等。碱、抗干旱、抗寒等。n抗除草剂抗除草剂 转入鱼的抗冻蛋白的番茄转入鱼的抗冻蛋白的番茄第6页/共42页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优良基因：必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因、优良基因：必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因、控制番茄果实成熟的基因、与植

5、物花青素代谢有关的基因等与植物花青素代谢有关的基因等第7页/共42页富含赖氨酸的转基因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不会引起过敏的转基因大豆转转入入荧荧光光素素酶酶蛋蛋白白基基因因的的发发荧荧光光烟烟草草第8页/共42页第9页/共42页二、动物基因工程前景广阔二、动物基因工程前景广阔特点：发展较迟，应用方面广特点：发展较迟，应用方面广1、提高生长速度、提高生长速度2、改善畜产品的品质、改善畜产品的品质3、生产药物、生产药物4、作为器官移植的供体、作为器官移植的供体第10页/共42页1.1.用于提高动物生长速度用于提高动物生长速度原因：外源生长激素基因的表达可以使原因：外源生

6、长激素基因的表达可以使 转基因动物生长更快转基因动物生长更快转基因鲤鱼转基因鲤鱼超级小鼠超级小鼠超级小鼠超级小鼠第11页/共42页2.2.用于改善畜产品的品质用于改善畜产品的品质优点：避免食物过敏、腹泻、恶心等不适优点：避免食物过敏、腹泻、恶心等不适肠乳糖酶基因肠乳糖酶基因转基因转基因牛的乳汁中乳糖含量降低牛的乳汁中乳糖含量降低第12页/共42页3.3.用转基因动物生产药物用转基因动物生产药物（重点）（重点）优点：优点：产量高、质量好、产量高、质量好、成本低、易提取成本低、易提取方法：方法：乳腺生物反应器乳腺生物反应器 膀胱生物反应器膀胱生物反应器 输卵管生物反应器输卵管生物反应器第13页/共

7、42页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？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，内循环，不会影响不会影响转基因动物本身的生理转基因动物本身的生理代谢反应。代谢反应。从乳汁中获取目的基因产物，从乳汁中获取目的基因产物，产量高产量高，易提纯易提纯，表达的蛋白质已经过充分的，表达的蛋白质已经过充分的修饰修饰加工加工，具有稳定的生物活性。，具有稳定的生物活性。从乳汁中从乳汁中源源不断源源不断获得目的基因的产物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。第14页/共42页过程：

8、过程：1、重组、重组药用蛋白基因药用蛋白基因与与乳腺蛋白基因的乳腺蛋白基因的启动子启动子2、用显微注射法导入到、用显微注射法导入到受精卵受精卵3、将受精卵送入母体生长发育、将受精卵送入母体生长发育4、转基因动物进入泌乳期后，提取乳汁、转基因动物进入泌乳期后，提取乳汁产物：产物：抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、-抗胰蛋白酶抗胰蛋白酶本质：本质：蛋白质类药物蛋白质类药物第15页/共42页 乳房生物反应器的操作过程与一般转基因动乳房生物反应器的操作过程与一般转基因动物操作过程有何不同之处？并阐述原因？物操作过程有何不同之处？并阐述原因？要在编码蛋白质的基因序列前加上乳

9、腺组织要在编码蛋白质的基因序列前加上乳腺组织中特异表达的启动子构成表达载体。因为产中特异表达的启动子构成表达载体。因为产品在奶中形成，需要乳腺组织中特异表达的品在奶中形成，需要乳腺组织中特异表达的启动子。（基因的选择性表达）启动子。（基因的选择性表达）第16页/共42页膀胱生物反应器膀胱生物反应器n该系统从动物一出生就可收集产物，不论动物的性别和是否处于生殖期n从尿中提取蛋白质比从乳汁中提取简便、高效禽类输卵管生物反应器禽类输卵管生物反应器第17页/共42页4.4.用转基因动物作器官移植的供体用转基因动物作器官移植的供体n难点：免疫排斥难点：免疫排斥n器官供体：导入调节因子，抑制抗原决定器官供

10、体：导入调节因子，抑制抗原决定基因的表达或除去抗原决定基因。基因的表达或除去抗原决定基因。n成果：转基因克隆猪器官成果：转基因克隆猪器官胚胚胎胎工工程程第18页/共42页在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素直接生物体的哪些结构中提取？直接生物体的哪些结构中提取？药品直接从生物的药品直接从生物的组织组织、细胞细胞或或血液血液中提取。中提取。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，由于受原料来源的限制，价格价格十分十分昂贵昂贵。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？利用利用基因工程基因工程方法制造方法制造

11、“工程菌工程菌”，可，可高效率高效率地地生产出各种生产出各种高质量高质量、低成本低成本的药品。的药品。三、基因工程药物异军突起三、基因工程药物异军突起第19页/共42页基因工程药品基因工程药品 胰岛素（糖尿病）胰岛素（糖尿病）基因工程药品基因工程药品 干扰素（抗病毒）干扰素（抗病毒）基因工程药品基因工程药品 乙肝病毒疫苗（免疫预防）乙肝病毒疫苗（免疫预防）第20页/共42页四、基因治疗曙光初照四、基因治疗曙光初照初期临床阶段初期临床阶段基因基因诊断诊断：检测致病基因或疾病相关基因的检测致病基因或疾病相关基因的改变，或患者体内病原体所特有的核苷酸序列，改变，或患者体内病原体所特有的核苷酸序列，以

12、此作为疾病诊断的指标。以此作为疾病诊断的指标。基因治疗基因治疗：把正常的外源基因导入有基把正常的外源基因导入有基因缺陷的因缺陷的某些功能某些功能细胞中，使该基因的表细胞中，使该基因的表达产物发挥功能，达到治疗疾病的目的。达产物发挥功能，达到治疗疾病的目的。DNA探针、生物芯片探针、生物芯片DNA分子杂交技术分子杂交技术第21页/共42页基因治疗基因治疗l体外基因治疗体外基因治疗 先从病人体内获得某种细先从病人体内获得某种细胞，然后在体外完成基因转移，再筛选成功转胞，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，最后重新输入患者体内。移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。l体内基因治疗

13、体内基因治疗 直接向人体组织细胞中转直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。移基因的治病方法。l用于治疗的基因种类用于治疗的基因种类 正常基因、正常基因、反义基因、反义基因、自杀基因自杀基因eg:腺苷酸脱氨酶基因的转移腺苷酸脱氨酶基因的转移第22页/共42页基因工程与食品业基因工程与食品业基因工程为食品工业中提供了什么前景？基因工程为食品工业中提供了什么前景？用基因工程的方法用基因工程的方法从微生物中获得从微生物中获得人们所人们所需要的需要的糖类糖类、脂肪脂肪和和维生素维生素等产品。等产品。第23页/共42页基因工程与环境保护基因工程与环境保护基因工程在环保方面有什么应用？基因工程在环保方面有

14、什么应用？用于用于环境监测环境监测。用于被污染用于被污染环境的净化环境的净化。第24页/共42页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？例如：用例如：用DNA探针探针可以检测可以检测饮用水中病毒饮用水中病毒的含量。此方法的特点是的含量。此方法的特点是快速快速、灵敏灵敏，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。第25页/共42页用基因工程产物用基因工程产物用基因工程产物用基因工程产物“超级细菌超级细菌超级细菌超级细菌”分解石油，可以分解石油，可以分解石油，可以分解石油，可以大大提高细菌分解石油的效率。具体方法：将能分解大大提高细菌分解石油的效率。

15、具体方法：将能分解大大提高细菌分解石油的效率。具体方法：将能分解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三种烃类的三种烃类的三种烃类的假单孢杆菌假单孢杆菌假单孢杆菌假单孢杆菌的基因都转移到能分解另一种的基因都转移到能分解另一种的基因都转移到能分解另一种的基因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烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的的的的“超级细菌超级细菌超级细菌超级细菌”。用基因工程培养出用基因工程培养出用基因工程培养出用基因工程培养出“吞噬吞噬吞

16、噬吞噬”汞和降解土壤汞和降解土壤汞和降解土壤汞和降解土壤中中中中DDTDDTDDTDDT的的的的细菌细菌细菌细菌，以及能够，以及能够，以及能够，以及能够净化镉污染净化镉污染净化镉污染净化镉污染的的的的植物植物植物植物。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？第26页/共42页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基因生物转基因生物目的基因目的基因目的基因来源目的基因来源抗虫棉抗虫棉抗真菌烟草抗真菌烟草抗盐碱和干旱作物抗盐碱和干旱作物耐寒番茄耐寒番茄抗除草剂大豆抗除草剂大豆高赖氨酸玉米高赖氨酸玉米延熟番茄延熟番茄高甜味水果高甜味水果降低乳糖的奶

17、牛降低乳糖的奶牛产胰岛素的工程菌产胰岛素的工程菌BtBt毒蛋白基因毒蛋白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蛋白基因抗冻蛋白基因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成熟的基因控制番茄成熟的基因甜味基因甜味基因肠乳糖酶基因肠乳糖酶基因人胰岛素基因人胰岛素基因苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌鱼鱼人人第27页/共42页例例1、采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目、采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是（的基因的做法正确的是（）（1）将毒素蛋白注射到棉受精卵中（）将

18、毒素蛋白注射到棉受精卵中（2）将编码毒）将编码毒素蛋白的素蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中（序列，注射到棉受精卵中（3）将编码）将编码毒素蛋白的毒素蛋白的DNA序列，与质粒重组，导入细菌，用序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养（该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养（4）将编）将编码毒素蛋白的码毒素蛋白的DNA序列，与质粒重组，注射到棉的序列，与质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵子房并进入受精卵A、（、（1）（）（2）B、（、（2）（）（3）C、（、（3）（）（4）D、（、（4）（）（1）C第28页/共42页例例2、下列哪一组生物是通过基因工、下列哪一组生物是通

19、过基因工程方法培育成功的（程方法培育成功的（）A、向日葵豆和无子西瓜、向日葵豆和无子西瓜 B、超级小鼠与克隆羊、超级小鼠与克隆羊C、超级绵羊与无子番茄、超级绵羊与无子番茄 D、超级鱼与抗虫棉、超级鱼与抗虫棉D第29页/共42页例例3、番茄在运输和贮藏过程中，由于过早成熟、番茄在运输和贮藏过程中，由于过早成熟而易腐烂，应用基因工程技术，通过抑制某种促而易腐烂，应用基因工程技术，通过抑制某种促进果实成熟的激素达到合成能力，可使番茄贮藏进果实成熟的激素达到合成能力，可使番茄贮藏时间延长，培育成耐贮藏的番茄新品种，这种转时间延长，培育成耐贮藏的番茄新品种，这种转基因番茄已于基因番茄已于1993年在美国

20、上市。请回答：年在美国上市。请回答：（1）促进果实成熟的重要激素是）促进果实成熟的重要激素是 。（2）在培育转基因番茄的基因操作中，所用的）在培育转基因番茄的基因操作中，所用的基因基因“剪刀剪刀”是是 ，基因的，基因的“针针线线”是是 ，基因的，基因的“运载工具运载工具”是是 。（3）与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工）与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程培育新品种的主要优点是程培育新品种的主要优点是 。乙烯乙烯限制性内切酶限制性内切酶DNA连接酶连接酶运载体运载体目的性强、育种周期短、克服远缘杂交不亲和的障碍目的性强、育种周期短、克服远缘杂交不亲和的障碍第30页/共42页1.若利用基因工

21、程技术培育能固氮的水稻若利用基因工程技术培育能固氮的水稻 新品种，其在环保上的重要意义是（新品种，其在环保上的重要意义是（C）A减少氮肥的使用量，降低生产成本减少氮肥的使用量，降低生产成本 B减少氮肥的使用量，节约能源减少氮肥的使用量，节约能源 C避免氮肥过多引起环境污染避免氮肥过多引起环境污染 D改良土壤结构改良土壤结构第31页/共42页2基因治疗是指（基因治疗是指（B）A.对有基因缺陷的细胞进行修复，从而使其恢对有基因缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的复正常，达到治疗疾病的目的 B.把健康的外源基因导入到有基因缺陷的细把健康的外源基因导入到有基因缺陷的细胞中，达到治疗

22、疾病的目的胞中，达到治疗疾病的目的 C.运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变恢复正常胞发生基因突变恢复正常 D.运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的达到治疗疾病的目的第32页/共42页3疗白化病、苯丙酮尿症等人类遗传疗白化病、苯丙酮尿症等人类遗传病的根本途径是（病的根本途径是（C）A口服化学药物口服化学药物 B注射化学药物注射化学药物C.采用基因疗法替换致病基因采用基因疗法替换致病基因 D.利用辐射或药物诱发致病基因突变利用辐射或药物诱发致病基因突变第33页/共42页4上海医学遗传研究所

23、成功培育出第一上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍，转基因动物是指（多倍，转基因动物是指（B）A.提供基因的动物提供基因的动物 B.基因组中增加外源基因的动物基因组中增加外源基因的动物C.能产生白蛋白的动物能产生白蛋白的动物 D.能表达基因信息的动物能表达基因信息的动物第34页/共42页5在基因诊断技术中，所用的探针在基因诊断技术中，所用的探针DNA分子中必须存在一定量的放射性

24、同位素，分子中必须存在一定量的放射性同位素，后者的作用是后者的作用是 （C）A为形成杂交的为形成杂交的DNA分子提供能量分子提供能量B引起探针引起探针DNA产生不定向的基因突变产生不定向的基因突变C.作为探针作为探针DNA的示踪元素的示踪元素D增加探针增加探针DNA的分子量的分子量第35页/共42页6、下下图图示示一一项项重重要要生生物物技技术术的的关关键键步步骤骤，字字母母X可能代表可能代表A不能合成胰岛素的细菌细胞；不能合成胰岛素的细菌细胞；B能合成抗体的人类细胞；能合成抗体的人类细胞；C能合成胰岛素的细菌细胞；能合成胰岛素的细菌细胞；D不能合成抗生素的人类细胞不能合成抗生素的人类细胞 人

25、胰岛人胰岛素基因素基因切开的切开的质粒质粒酶酶插入细插入细菌细胞菌细胞细胞分细胞分裂裂第36页/共42页7 7、下列属于利用基因工程技术培育的新品种的是、下列属于利用基因工程技术培育的新品种的是（）、耐寒的小黑麦、耐寒的小黑麦、抗棉铃虫的转基因抗虫棉、抗棉铃虫的转基因抗虫棉、太空椒、太空椒、试管牛、试管牛第37页/共42页8、下列不属于利用基因工程技术制取的药物、下列不属于利用基因工程技术制取的药物是（）是（）A、从大肠杆菌体内制取白细胞介素、从大肠杆菌体内制取白细胞介素 B、在酵母菌体内获得的干扰素、在酵母菌体内获得的干扰素 C、在青霉菌体内提取青霉素、在青霉菌体内提取青霉素 D、在肠杆菌体

26、内获得胰岛素、在肠杆菌体内获得胰岛素第38页/共42页甲生物甲生物乙生物乙生物取出优取出优秀基因秀基因“剪切剪切”“拼接拼接”新类型新类型表达表达新的生物产品新的生物产品基基因因敲敲除除技技术术转转基基因因技技术术生物生物新类型新类型敲敲除除不不利利基基因因新的生物产品新的生物产品第39页/共42页胰岛素从猪、牛等动物的胰胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，腺中提取，100Kg100Kg胰腺只能提取胰腺只能提取4-4-5g5g的胰岛素，其产量之低和价格的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。之高可想而知。将合成的胰岛素将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，基因导入大肠杆菌，每每2000L2000L培养液就能产培养液就能产生生100g100g胰岛素！使其胰岛素！使其价格降低了价格降低了30%-50%!30%-50%!基因工程药品基因工程药品 胰岛素胰岛素第40页/共42页2DNA 质粒质粒细菌细胞细菌细胞DNA人体细胞人体细胞胰岛素基因胰岛素基因限制酶限制酶限制酶限制酶胰岛素胰岛素利用生物工程获得胰岛素利用生物工程获得胰岛素1第41页/共42页感谢您的观看。感谢您的观看。第42页/共42页