13基因工程的应用000gzq.pptx
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1、学习目标学习目标1、举例说出植物基因工程的成果、举例说出植物基因工程的成果2、举例说出动物基因工程的成果、举例说出动物基因工程的成果3、举例说出基因工程药品、举例说出基因工程药品4、概括出基因治疗的原理及过程、概括出基因治疗的原理及过程5、说出基因芯片的概念、说出基因芯片的概念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大规模商业化哪些转基因作物已进入大规模商业化应用阶段应用阶段?转基因大豆、玉米、棉花和油菜转基因大豆、玉米、棉花和油菜一一、植物基因工程、植物基因工程 转基因工程技术主要转基因工程技术主要应用方面:应用方面:用于提用于提高农作物的高农作物的抗逆能力抗逆能力(如
2、抗除草剂、抗虫、(如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等)抗病、抗干旱和抗盐碱等),以及以及改良农作改良农作物的品质物的品质和利用植物和利用植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、抗逆转基因植物、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(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?抗虫棉抗虫棉叶子叶子正常棉正常棉叶子叶子3.3
3、.抗虫基因抗虫基因BtBt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,了解一些抗虫基了解一些抗虫基因的抗虫机理。因的抗虫机理。4.4.抗虫棉抗虫棉的目的基因是什么的目的基因是什么?目的基因从何目的基因从何而来而来?(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、引起生物生病的微生物,主要有病毒、真菌和细菌等真菌和细菌等2.2.为什么说常规育种很难培育出抗病毒的新为什
4、么说常规育种很难培育出抗病毒的新 品种?品种?3.3.抗病毒转基因植物中使用最多的是什么基因?抗病毒转基因植物中使用最多的是什么基因?病毒外壳蛋白基因病毒外壳蛋白基因(coat protein,CP);病毒的复制酶基因病毒的复制酶基因3.3.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?几丁质酶基因和抗毒素合成基因几丁质酶基因和抗毒素合成基因 抗抗烟草花叶病毒烟草花叶病毒转基因甜椒转基因甜椒(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、低温和涝害等2.2.
5、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 3.3.转基因耐寒的烟草和番茄中哪种目的基因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?提高了其抗寒能力?目的基因从何而来?鱼的抗冻蛋白基因鱼的抗冻蛋白基因 其他抗逆转基因植物其他抗逆转基因植物耐寒、耐旱转基因水稻4.4.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作物喷洒除草剂时,杀死田间的杂草而不损伤作物
6、(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体内又不能合成的,必须从食物中补充的氨基酸,称氨基酸,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、共有种:赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸(甲硫氨酸)、苏氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸(甲硫氨酸)、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。如果饮食中经常缺少必需氨基酸,可影响如果饮食中经常缺少必需氨基酸,可影响健康。健康。另外另外1212种氨基酸是人体细胞能够合成的叫种氨基酸是人体细胞能够合成的叫
7、做非必需氨基酸。做非必需氨基酸。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某种关键酶的活性改变必需氨基酸合成途径中某种关键酶的活性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含大量维生素的转基因玉米抗癌抗衰老的紫色西红柿转入维生素转入维生素A A合成酶基因的大米合成酶基因的大米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 乙烯是催熟果实
8、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程中需要乙烯形成酶乙烯形成酶。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,又延长了储藏期。延长了储藏期。延长果实的储藏期延长果实的储藏期转基因矮牵牛转基因矮牵牛优点:优点:提高花卉的观赏价值提高花卉的观赏价值转基因矮牵牛转基因蓝玫瑰异想天开异想天开一、植物基因工程硕果累累一、植物基因工程硕果累累一、植物基因工程硕果累累一、植物基因工程硕果累累应用:提高农作物的抗逆能力(如抗除草
9、剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐应用:提高农作物的抗逆能力(如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐应用:提高农作物的抗逆能力(如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐应用:提高农作物的抗逆能力(如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等)碱等)碱等)碱等),以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面.(一一一一)抗虫转基因植物抗虫转基因植物抗虫转基因植物抗虫转基因植物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
10、剂基因、植物凝集素基因等(二)抗病转基因植物(二)抗病转基因植物(二)抗病转基因植物(二)抗病转基因植物病毒外壳蛋白(病毒外壳蛋白(coat protein,CP)基因;)基因;病毒的复制酶基因病毒的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(三)其他抗逆转基因植物(三)其他抗逆转基因植物(三)其他抗逆转基因植物(三)其他抗逆转基因植物调节细胞渗透压的基因、鱼的抗冻蛋白基因调节细胞渗透压的基因、鱼的抗冻蛋白基因、抗除草剂基因抗除草剂基因(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(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必需氨基酸含量多
11、的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因、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、与植物花青素代谢有关的基因、荧光酶基因等与植物花青素代谢有关的基因、荧光酶基因等二二、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(二)(二)用于改善畜产品的品质用于改善畜产品的品质 有些人对牛奶中的乳糖不能完全消化或有些人对牛奶中的乳糖不能完全消化或食用后会出现过敏、腹泻、恶心等不适症状,食用后会出现过敏、腹泻、恶心等不适症状
12、,科学家将科学家将肠乳糖酶基因肠乳糖酶基因导入奶牛基因组,使导入奶牛基因组,使获得的转基因牛分泌的乳汁,在其他营养成获得的转基因牛分泌的乳汁,在其他营养成分不受影响的情况下,乳糖的含量大大减低。分不受影响的情况下,乳糖的含量大大减低。乳糖乳糖乳糖酶乳糖酶半乳糖半乳糖(三)用转基因的动物生产药物(三)用转基因的动物生产药物(重点)(重点)设问设问设问设问:就基因药物而言,最理想的表达场所是哪里?就基因药物而言,最理想的表达场所是哪里?就基因药物而言,最理想的表达场所是哪里?就基因药物而言,最理想的表达场所是哪里?转基因动物的转基因动物的乳腺乳腺。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
13、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。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与乳腺蛋白基因的启动子等调控
14、组件重组在一起调控组件重组在一起,通过显微注射等方法,通过显微注射等方法,导入哺乳动物的受精卵中,将受精卵送入母导入哺乳动物的受精卵中,将受精卵送入母体,使其发育成转基因动物。体,使其发育成转基因动物。转基因动物进转基因动物进入泌乳期后,可以通过分泌乳汁生产所需要入泌乳期后,可以通过分泌乳汁生产所需要的药品,称为的药品,称为乳腺生物反应器乳腺生物反应器或乳房生物反或乳房生物反应器。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。获取目的基因(例如血清白蛋白基因)获取目的基因(例如血清白蛋白基因)构建基
15、因表达载体(在血清白蛋白基因前加构建基因表达载体(在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子)特异表达的启动子)显微注射导入哺乳动物显微注射导入哺乳动物受精卵受精卵中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)。中,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作过程是怎样的?的操作过程是怎样的?用转基因的动物生产药物用转基因的动物生产药物人人治疗性抗体治疗性抗体转基因奶牛转基因奶牛含有含有人凝血因子人凝血因子的转基因羊的转基因羊
16、(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,以抑制抗原决定基因的表达节因子,以抑制抗原决定基因的表达或设法除去抗原决定基因或设法除去抗原决定基因,再结合克,再结合克隆技术,培育出没有免疫排斥反应的隆技术,培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官转基因克隆猪器官导入人基因具特殊用途的猪和小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠二、动物基因工程前景广阔二、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(一)用于提高动物生长速
17、度(一)用于提高动物生长速度 导入外源生长激素基因导入外源生长激素基因(二)用于改善畜产品的品质(二)用于改善畜产品的品质(二)用于改善畜产品的品质(二)用于改善畜产品的品质 导入导入 肠乳糖酶基因肠乳糖酶基因(三)用转基因的动物生产药物(三)用转基因的动物生产药物(三)用转基因的动物生产药物(三)用转基因的动物生产药物 乳腺生物反应器:乳腺生物反应器: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与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起控组件重组在一起,通过显微注射等方法,导入哺乳动物的受精卵,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,使其发育成转基因动物中,将
18、受精卵送入母体,使其发育成转基因动物(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(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方法:将器官供体基因组方法:将器官供体基因组导入某种调节因子,以抑制抗原决定基因导入某种调节因子,以抑制抗原决定基因的表达的表达或或设法除去抗原决定基因设法除去抗原决定基因,再结合克隆技术,培育出没有免,再结合克隆技术,培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官疫排斥反应的转基因克隆猪器官1.1.在传统的药品生产中,某些药品如胰岛素、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?干扰素等直接从生物
19、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、基因工程药品异军突起三、基因工程药品异军突起3.3.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造转基因的工程菌工程菌,可高,可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。效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
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