基因工程与转基因生物 PPT课件.ppt

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1、胰岛素是有效治疗糖尿病的药物，胰岛素是有效治疗糖尿病的药物，一一般临床上使用的胰岛素主要从猪、牛等般临床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺中提取，每家畜的胰腺中提取，每100kg胰腺只能提胰腺只能提取取45g胰岛素，因此价格昂贵，远不能胰岛素，因此价格昂贵，远不能满足社会需要。满足社会需要。胰岛素针剂平均价格大约为胰岛素针剂平均价格大约为80元元/支，支，进口的胰岛素泵的价格为进口的胰岛素泵的价格为4万万5万元，万元，国产的接近国产的接近3万元。万元。目前全球糖尿病患者已超过目前全球糖尿病患者已超过2亿人，亿人，我国患者已超过我国患者已超过3000万。万。胰岛素的化学本质是什么？胰岛素的化

2、学本质是什么？蛋白质蛋白质蛋白质结构的最终决定因素是什么？蛋白质结构的最终决定因素是什么？通过哪些基本过程来决定？通过哪些基本过程来决定？DNADNAmRNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译（如胰岛素）（如胰岛素）基因工程基因工程 与与 转基因生物转基因生物基因工程，从其本质看，基因工程，从其本质看，就是借就是借“鸡鸡”生生“蛋蛋”。DNA蛋白质蛋白质如何获得这只如何获得这只“鸡鸡”呢呢？人们所需要转移或改造的基因。人们所需要转移或改造的基因。如人如人的胰岛素基因、干扰素基因、植物的抗病的胰岛素基因、干扰素基因、植物的抗病（抗病毒、抗细菌）基因等。（抗病毒、抗细菌）基因等。1 1、目的基因目的基因

3、的的获取获取一、基因工程的步骤一、基因工程的步骤“化学剪刀化学剪刀”限制性核酸内切酶（简称限制酶）限制性核酸内切酶（简称限制酶）大肠杆菌大肠杆菌(E.coli)E.coli)的一种限制酶能的一种限制酶能专一专一识别识别GAATTCGAATTC序列，并在序列，并在GG和和A A之间切开之间切开限制限制酶酶G A A T T CC T T A A G限制限制酶酶C T T A AGGA A T T C一般来说，外源基因都无一般来说，外源基因都无法直接进入另一种生物细法直接进入另一种生物细胞，即使人工设法将其注胞，即使人工设法将其注入细胞，也会被细胞内的入细胞，也会被细胞内的核酸酶分解。核酸酶分解。

4、如何将外源基因送入细胞中呢？如何将外源基因送入细胞中呢？质质粒粒闭合环状闭合环状DNADNA分子分子基因工程最常用的载体基因工程最常用的载体“分子运输车分子运输车”载体载体细菌等生物体内的细菌等生物体内的质粒质粒噬菌体或某些动植物病毒噬菌体或某些动植物病毒载体的化学本质：载体的化学本质：DNADNA分子分子常用的载体常用的载体DNADNA连接酶连接酶一、基因工程的步骤一、基因工程的步骤2 2、目的基因与载体的、目的基因与载体的重组重组重组重组DNADNA细胞核细胞核限制酶限制酶AATTCGCTTAAG外源基因外源基因限制酶限制酶质粒质粒化学浆糊化学浆糊常用的受体细胞：常用的受体细胞：大肠杆菌、

5、枯草杆菌、土壤农杆大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等菌、酵母菌和动植物细胞等导入的成功概率极低：导入的成功概率极低：1010-7-73 3、重组、重组DNADNA分子分子导入导入受体细胞受体细胞一、基因工程的步骤一、基因工程的步骤含抗生素的培养基含抗生素的培养基4 4、筛选筛选含目的基因的受体细胞并使之含目的基因的受体细胞并使之表达表达一、基因工程的步骤一、基因工程的步骤受体细胞受体细胞重组重组DNA分子分子氨苄青霉氨苄青霉素抗性基因素抗性基因四环素四环素抗性基因抗性基因目的基因目的基因1、目的基因的、目的基因的获取获取2、目的基因与载体的、目的基因与载体的重组重组3、重组、

6、重组DNA分子分子导入导入受体细胞受体细胞4、筛选筛选含目的基因的受体细胞含目的基因的受体细胞并使之并使之表达表达过程演示过程演示一、基因工程的步骤一、基因工程的步骤如何使植物像萤火虫那样发光？如何使植物像萤火虫那样发光？提示：提示：萤火虫之所以会发光，是因为萤火虫之所以会发光，是因为萤火虫体内有荧光素（蛋白质）。萤火虫体内有荧光素（蛋白质）。请你设计一个实验方案：请你设计一个实验方案：基因工程基因工程又叫又叫DNADNA重组技术重组技术，是指，是指依据预先设计的蓝图，用人工方法将依据预先设计的蓝图，用人工方法将某种生物的基因接合到另一种生物的某种生物的基因接合到另一种生物的基因组基因组DNA

7、DNA中并使其表达，使后者获中并使其表达，使后者获得新的遗传性状，产生出人类所需要得新的遗传性状，产生出人类所需要的产物，或创造出新的生物类型的现的产物，或创造出新的生物类型的现代生物技术。代生物技术。二、基因工程的概念（二、基因工程的概念（P.57页）页）三、基因工程的类型三、基因工程的类型按转入的按转入的外源基因所在的表达系统外源基因所在的表达系统分为：分为：微生物基因工程微生物基因工程植物基因工程植物基因工程动物基因工程动物基因工程具有抗性基因的农作物，如具有抗性基因的农作物，如抗虫棉抗虫棉1 1、基因工程与农业、基因工程与农业 培育人类所需的植物新品种培育人类所需的植物新品种具有大豆高

8、蛋白基因的水稻具有大豆高蛋白基因的水稻四、基因工程的应用前景四、基因工程的应用前景我国拥有自我国拥有自主知识产权主知识产权的第一种转的第一种转基因生物基因生物利用基因工程培育抗虫棉的简要过程利用基因工程培育抗虫棉的简要过程普通棉花普通棉花(无抗虫特性无抗虫特性)苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌提取提取抗虫基因抗虫基因棉花细胞棉花细胞(含抗虫基因含抗虫基因)棉花植株棉花植株(有抗虫特性有抗虫特性)载体载体重组重组DNADNA分子分子重组重组表达、筛选表达、筛选导入导入培育培育培育转基因动物：抗病能力强、高产培育转基因动物：抗病能力强、高产仔率、高产奶率、具有高质量的皮毛等仔率、高产奶率、具有高质量的

9、皮毛等2、基因工程与医药工业、基因工程与医药工业微生物药厂：生产出各种高质量、低成本微生物药厂：生产出各种高质量、低成本的药品如胰岛素、干扰素等的药品如胰岛素、干扰素等四、基因工程的应用前景四、基因工程的应用前景聪明鼠聪明鼠杜奇杜奇将人的生长激将人的生长激素基因注射到素基因注射到小白鼠受精卵小白鼠受精卵中，得到的中，得到的“超级小鼠超级小鼠”19791979年，科学家将动物体内的胰岛年，科学家将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌素基因与大肠杆菌DNADNA分子重组，分子重组，并在大肠杆菌内实现了表达。并在大肠杆菌内实现了表达。19821982年，美国一家基因公司用基因工程年，美国一家基因公司用基因

10、工程方法生产的胰岛素投入市场，售价方法生产的胰岛素投入市场，售价降低了降低了30%50%30%50%。基因工程药品基因工程药品胰岛素胰岛素干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染，干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一种抗病毒的特效药。此外干扰素对治疗是一种抗病毒的特效药。此外干扰素对治疗某些癌症和白血病也有一定疗效。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，每白细胞内提取，每300L血液只能提取出血液只能提取出1mg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大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰方

11、法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素，是传统的生产量的素，是传统的生产量的12万倍。万倍。基因工程药品基因工程药品 干扰素干扰素治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射生长激素。而生长激素的获得很困难。以前，生长激素。而生长激素的获得很困难。以前，要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底部摘取垂体，并从中提取生长激素。部摘取垂体，并从中提取生长激素。现可利用基因工程方法，将人的生长激现可利用基因工程方法，将人的生长激素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。人们从人们从450L大肠杆菌培养液

12、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3、基因工程与医学、基因工程与医学基因治疗基因治疗四、基因工程的应用前景四、基因工程的应用前景把健康的外源基因导入有基因缺陷把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。的细胞中，达到治疗疾病的目的。1990.9.14.全世界第一例基因治疗案全世界第一例基因治疗案例获得成功例获得成功P.65页页据统计，自据统计，自19901990年以来，已有年以来，已有10761076项项基因治疗的临床试验在全世界基因治疗的临床试验在全世界2020多多

13、个个国家开展。国家开展。我我国国第第四四军军医医大大学学教教授授杨杨安安钢钢等等，在在世世界界上上首首次次利利用用经经基基因因修修饰饰的的人人体体淋淋巴巴细细胞胞，成成功功地地在在体体外外阻阻断断了了HIVHIV的的感感染染途途径径。专专家家认认为为，这这种种全全新新的的基基因因治治疗疗方方法法，为为人人类类治治疗疗病病毒毒性性感感染染疾疾病病开开启启了希望之门。了希望之门。20032003年年1010月，月，全球第一个基因治全球第一个基因治疗产品品“今又生今又生”即即“重重组人人p53p53腺病毒腺病毒注射液注射液”在留美在留美归国博士彭朝国博士彭朝晖的的带领下研制成功。下研制成功。该药品是

14、品是由由5 5型腺病毒型腺病毒载体体DNADNA和人和人p53p53肿瘤抑制基因重瘤抑制基因重组，注，注射后能特异地引起射后能特异地引起肿瘤瘤细胞程序性死胞程序性死亡，或者使亡，或者使肿瘤瘤细胞胞处于于严重冬眠状重冬眠状态，但，但对正常正常细胞基本无影响。胞基本无影响。环境监测环境监测用用DNADNA探针可以检测饮用水中病毒的探针可以检测饮用水中病毒的含量。此方法的特点是快速、灵敏，含量。此方法的特点是快速、灵敏，1 1吨吨水中有水中有1010个病毒也能检测出来。个病毒也能检测出来。4、基因工程与环境保护、基因工程与环境保护四、基因工程的应用前景四、基因工程的应用前景净化环境净化环境用基因工程

15、培养出用基因工程培养出“吞噬吞噬”汞和降解汞和降解土壤中土壤中DDT的的细菌细菌，以及能够净化镉污，以及能够净化镉污染的植物。染的植物。五、转基因生物产品的安全性五、转基因生物产品的安全性转基因生物是否会对生态转基因生物是否会对生态系统产生不利的影响？系统产生不利的影响？转基因食品是否会对人类健转基因食品是否会对人类健康造成损害（如致敏）？康造成损害（如致敏）？双刃剑双刃剑知情权知情权选择权选择权1.1.以下说法正确的是以下说法正确的是 （）A A、所所有有的的限限制制酶酶只只能能识识别别一一种种特特定定的的核核苷苷酸序列酸序列B B、质粒是基因工程中唯一的运载体、质粒是基因工程中唯一的运载体

16、 C C、运运载载体体必必须须具具备备的的条条件件之之一一是是：具具有有多多个限制酶切点，以便与外源基因连接个限制酶切点，以便与外源基因连接D D、基因控制的性状都能在后代表现出来、基因控制的性状都能在后代表现出来C练习练习2.2.基基因因工工程程是是在在DNADNA分分子子水水平平上上进进行行设设计计施施工工的的。在在基基因因操操作作的的基基本本步步骤骤中中，不不进进行行碱碱基互补配对的步骤是基互补配对的步骤是 （）A A、人工合成目的基因、人工合成目的基因B B、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合C C、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞 D D、目的基因的检测和表达、

17、目的基因的检测和表达C3 319871987年，美国科学家将萤火虫的萤光素基因转年，美国科学家将萤火虫的萤光素基因转入烟草植物细胞，获得高水平的表达。长成的植入烟草植物细胞，获得高水平的表达。长成的植物通体光亮，堪称自然界的奇迹。这一研究成果物通体光亮，堪称自然界的奇迹。这一研究成果表明表明 （）萤火虫与烟草植物的萤火虫与烟草植物的DNADNA结构基本相同结构基本相同萤火虫与烟草植物共用一套遗传密码萤火虫与烟草植物共用一套遗传密码烟草植物体内合成了萤光素烟草植物体内合成了萤光素基因能够控制蛋白质的合成基因能够控制蛋白质的合成A A B B C C D DB4.4.上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带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，转基因动物是指白蛋白的转基因牛，转基因动物是指 （）A A提供基因的动物提供基因的动物B 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 C能产生白蛋白的动物能产生白蛋白的动物D D能表达基因信息的动物能表达基因信息的动物5.5.基因与运载体结合所需的条件有（基因与运载体结合所需的条件有（）同一种限制酶同一种限制酶具有某些标记基因的质粒具有某些标记基因的质粒 RNARNA聚合酶聚合酶目的基因目的基因DNADNA连接酶连接酶ATPATPA AB BC CD DAB