基因工程的應(yīng)用

1、知識回顧,,1、基因工程的基本工具: 、 、 。2、基因工程的步驟： 、 、 、 。3、獲取目的基因的方法： 。4

2、、獲取目的基因與切割質(zhì)粒要用 限制性內(nèi)切酶切割，以獲得 。5、常用的載體有： 。6、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法： （1）將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞： 。

3、 （2）將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞： 。 （3）將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞： 。 7、目的基因是否導(dǎo)入檢測方法： （1）目的基因是否整合到受體細(xì)胞染色體DNA上，常用的方法： （2）目的基因是否轉(zhuǎn)錄出MRNA，常用的方法：

4、 （3） 目的基因是否表達(dá)出蛋白質(zhì)，常用的方法：,限制性內(nèi)切酶,DNA連接酶,運(yùn)載體,目的基因的獲取,基因表達(dá)載體的構(gòu)建,目的基因的導(dǎo)入,目的基因的檢測和鑒定,從基因文庫中獲取,人工合成法和PCR技術(shù)的擴(kuò)增,同一種,同樣的黏性末端,質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒,農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、花粉管通道法和基因槍法,顯微注射法,氯化鈣處理法,,,基因工程的應(yīng)用,基因工程可以應(yīng)用于哪里領(lǐng)域？,遺傳育種,疾病治療,環(huán)境保護(hù),一、植物基因工程成果,轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)

5、突破了傳統(tǒng)雜交育種的局限性，開辟了生產(chǎn)疫苗的新途徑。,(一)抗蟲轉(zhuǎn)基因植物(二)抗病轉(zhuǎn)基因植物(三)抗逆轉(zhuǎn)基因植物(四)利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)(五)開辟了生產(chǎn)疫苗的新途徑,①抗蟲轉(zhuǎn)基因植物,方法：,目的基因：,從某些生物中分離出具有殺蟲活性的基因，將其導(dǎo)入作物中，使其具有抗蟲性,Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等,成果：,轉(zhuǎn)基因抗蟲棉；轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻等。,轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻（綠色植株）與對照

6、（黃色枯萎植株）,抗蟲棉（左）和普通棉（右）,優(yōu)點：減少環(huán)境污染、減低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)量,典型例子：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉——Bt毒蛋白基因,目的基因,病毒外殼蛋白基因病毒的復(fù)制酶基因,成果：,抗煙草花葉病毒的轉(zhuǎn)基因煙草抗病毒的轉(zhuǎn)基因小麥等。,②抗病轉(zhuǎn)基因植物,,抗病毒基因：,抗毒素合成基因,抗真菌基因：,引起植物生病的病原微生物有： 病毒、真菌和細(xì)菌,哪些環(huán)境條件會造成農(nóng)作物低產(chǎn)、減產(chǎn)？,抗逆基因,,調(diào)節(jié)滲透

7、壓的基因,抗凍蛋白基因,抗除草劑基因,調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓，使植物抗干旱、抗鹽堿,使植物抗寒,使植物抗除草劑,③抗逆轉(zhuǎn)基因植物,鹽堿、干旱、低溫和澇害等,成果：,A.利用調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因，提高作物抗旱和抗鹽堿能力；B.將魚的抗凍蛋白基因轉(zhuǎn)入番茄，提高番茄的抗凍能力。C.將抗除草劑基因?qū)朕r(nóng)作物中，在噴灑除草劑時，殺死雜草而不殺死農(nóng)作物。,人體（或其它脊椎動物）必不可少，而機(jī)體內(nèi)又不能合成的，必須從食物中補(bǔ)充的氨基酸，稱必需

8、氨基酸。 必需氨基酸共有８種：賴氨酸、色氨酸、苯丙氨 酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、蘇氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸。 如果飲食中經(jīng)常缺少必需氨基酸，可影響健康。 另外12種氨基酸是人體細(xì)胞能夠合成的叫做非必需氨基酸。,④利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì),你知道哪些食品中缺少必需氨基酸？如何用轉(zhuǎn)基因的方法加以改良？試舉例說明？,將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胫参?改變必需氨基酸合成途徑中某種關(guān)鍵酶的活性),不會引起過敏的轉(zhuǎn)基

9、因大豆,成果：,控制番茄果實成熟基因的轉(zhuǎn)基因番茄,轉(zhuǎn)基因藍(lán)玫瑰,轉(zhuǎn)入與植物花青素代謝有關(guān)的基因,用植物生產(chǎn)藥物,生產(chǎn)乙肝疫苗的胡蘿卜,練習(xí)：德國科學(xué)家最近培育出一種可以生產(chǎn)乙肝疫苗的轉(zhuǎn)基因胡蘿卜，通過生吃或者榨汁食用，就可以達(dá)到接種疫苗的效果．如圖為乙肝疫苗的轉(zhuǎn)基因胡蘿卜生產(chǎn)部分過程的示意圖． （1）圖中過程c的產(chǎn)物是______，此過程需要______酶的作用．要檢測目的基因是否整合到受體細(xì)胞染色體DNA上，最簡便的方

10、法 ，更精確的方法是______． （2）導(dǎo)入疫苗基因的胡蘿卜細(xì)胞若要獲得愈傷組織，除需要溫度、遮光、適當(dāng)?shù)臓I養(yǎng)和pH值條件外，還需將該受體細(xì)胞置于______條件下進(jìn)行培養(yǎng)；若要獲得胡蘿卜幼苗，需適時調(diào)整______（植物激素名稱）的濃度比例進(jìn)行誘導(dǎo)．,1、下列有關(guān)轉(zhuǎn)基因植物的說法錯誤的是 A、用基因工程培育的抗蟲植物也能抗病毒 B、可以克服遠(yuǎn)緣雜交的障礙 C、比傳統(tǒng)育種所需要的時

11、間短 D、可用來培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、耐貯存的作物,A,思考：1.細(xì)菌的基因之所以能“嫁接”到棉花細(xì)胞內(nèi)，原因是 。,組成細(xì)菌和棉花的DNA分子的空間結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成相同,二、動物基因工程前景廣闊,（一）用于提高動物生長速度,導(dǎo)入外源生長激素基因,（二）用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì),優(yōu)點：避免食物過敏、腹瀉、惡心等不適,將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，轉(zhuǎn)基因牛的乳汁中乳糖的含量大大降低。,（三）用于提高動物的

12、抗病能力,（四）用轉(zhuǎn)基因的動物生產(chǎn)藥物（重點）,方法：乳腺生物反應(yīng)器 膀胱生物反應(yīng)器,注意：雌性個體才能生產(chǎn)藥物,就基因藥物而言，最理想的表達(dá)場所是轉(zhuǎn)基因動物的乳腺。,為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達(dá)場所？,（1）乳腺是一個外分泌腺器官，乳汁不進(jìn)入體內(nèi)循環(huán)，不會影響基因動物本身的生理代謝反應(yīng)（2）從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，易提純，表達(dá)的蛋白質(zhì)已經(jīng)過充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性（3）從乳汁中源源

13、不斷獲得目的基因的產(chǎn)物的同時，轉(zhuǎn)基因動物又可大量繁殖,知識拓展,乳腺生物反應(yīng)器：,指以轉(zhuǎn)基因雌性動物個體的乳腺分泌乳汁來生產(chǎn)所需藥品。,利用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物 ———乳腺生物反應(yīng)器,藥用蛋白基因,目的基因：,用途：,多肽類藥物、基因工程疫苗、抗體、酶制劑,操作過程：,優(yōu)點：,產(chǎn)量高；質(zhì)量好成本低；易提取,（四）用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體,利用基因工程對豬的器官進(jìn)行改造,方法：將器官供體基因組導(dǎo)入

14、 ，以抑制的 表達(dá)或設(shè)法除去 ，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出沒有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官,某種調(diào)節(jié)因子,抗原決定基因,抗原決定基因,繼哺乳動物乳腺發(fā)生器研發(fā)成功后，膀胱生物發(fā)生器的研究也取得了一定進(jìn)展。最近，科學(xué)家培養(yǎng)出一種轉(zhuǎn)基因小鼠，其膀胱上皮細(xì)胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。請回答：（1）將人的生長激素基因?qū)胄∈笫荏w細(xì)胞，常用方法是___________。（2）

15、進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移時，通常要將外源基因轉(zhuǎn)入_______中，原因是_____________。（3）通常采用_DNA分子雜交______技術(shù)檢測外源基因是否插入了小鼠的基因組（4）在研制膀胱生物反應(yīng)器時，應(yīng)使外源基因在小鼠的_膀胱上皮細(xì)胞_______細(xì)胞中特異表達(dá)。（5）膀胱生物發(fā)生器比乳腺生物反應(yīng)器有什么優(yōu)點？,,顯微注射法,受精卵,細(xì)胞大，易操作；具全能性,1.在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品如胰島素、干擾素等直接從生物體的哪些結(jié)構(gòu)

16、中提?。?從生物的組織、細(xì)胞或血液中提取。,2.傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的缺點:,由于受原料來源的限制，價格十分昂貴。,三、基因工程藥品異軍突起—工程菌,3.可利用什么方法來解決上述問題？,利用基因工程方法制造轉(zhuǎn)基因的工程菌，可高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品。,工程菌:用基因工程方法，使外源基因得到 高效率表達(dá)的菌類細(xì)胞株系。,基因工程藥品包括：細(xì)胞因子（即淋巴因子如白細(xì)胞介素—2、干擾素）、抗體、疫苗、激素等,工程菌象一座能生產(chǎn)貴重藥品

17、的活的細(xì)菌工廠,基因工程藥物,蛋白質(zhì),治療糖尿病,動物胰臟中提取,大腸桿菌細(xì)胞,糖蛋白,治療病毒性肝炎和腫瘤,人血液中提取,酵母菌細(xì)胞,乙肝抗原(蛋白質(zhì)),預(yù)防乙肝,,酵母菌細(xì)胞,一般臨床上使用的胰島素主要從豬、牛等家畜的胰腺中提取，每100kg胰腺只能提取4~5g胰島素。用該方法生產(chǎn)的胰島素產(chǎn)量低，價格昂貴，遠(yuǎn)不能滿足社會需要。 1979年，科學(xué)家將動物體內(nèi)的胰島素基因與大腸桿菌DNA分子重組，并在大腸桿菌內(nèi)實現(xiàn)了表達(dá)

18、。,基因工程藥品—— 胰島素,干擾素是病毒侵入細(xì)胞后產(chǎn)生的一種糖蛋白。幾乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一種抗病毒的特效藥。此外對治療某些癌癥和白血病也有一定療效。 傳統(tǒng)的干擾素生產(chǎn)方法是從人血液中的白細(xì)胞內(nèi)提取，每300L血液只能提取出1mg干擾素。,基因工程藥品 —— 干擾素,治療侏儒癥的唯一方法，是注射生長激素。而生長激素的獲得很困難。以前，要獲得生長激素需解剖尸體，從大腦的底部摘取垂體，并從中提取生長激素。 現(xiàn)利

19、用基因工程方法，將人的生長激素基因?qū)氪竽c桿菌中，使其生產(chǎn)生長激素。 人們從 450 L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長激素，相當(dāng)于6萬具尸體的全部產(chǎn)量。,基因工程藥品 —— 生長激素,目前我國生產(chǎn)的基因工程藥物有胰島素、干擾素、乙肝疫苗等。,1、基因診斷：,也稱為DNA診斷或基因探針技術(shù)，即在DNA水平分析檢測某一基因，從而對特定的疾病進(jìn)行診斷。 探針制備：放射性同位素(如32P)、熒光分子等標(biāo)記的DNA分子；

20、 原 理：利用DNA分子雜交原理,四、基因治療曙光初照,2、基因治療,1）概念：把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的，是治療遺傳病的最有效的手段。 (利用正?；蛑脫Q或彌補(bǔ)缺陷基因的治療方法),2)實例：,將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入取自患者的淋巴細(xì)胞中，再將這種淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)入患者體內(nèi)。,對嚴(yán)重復(fù)合型免疫缺陷癥的治療,1990年9月14日，安德森對一例患ADA缺乏癥的4歲女孩進(jìn)行基因治療。這個4歲女孩

21、由于遺傳基因有缺陷，自身不能生產(chǎn)ADA，先天性免疫功能不全，只能生活在無菌的隔離帳里。他們將這個女孩的白血球進(jìn)行基因改造，使有缺陷的基因被健康的基因替代，然后把含正常白血球的溶液輸入她左臂的一條靜脈血管中。在以后的10個月內(nèi)她又接受了7次這樣的治療， 同時也接受酶治療。后來，她的免疫功能日趨健全，能夠走出隔離帳，過上了正常人的生活，并進(jìn)入普通小學(xué)上學(xué)。,3)、基因治療的類型,4)、基因治療的發(fā)展現(xiàn)狀：處于初期的臨床試驗階段,5)、

22、用于基因治療的基因種類：正?；颉⒎戳x基因和自殺基因,五、基因芯片,從正常人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出標(biāo)準(zhǔn)圖譜；從病人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出病變圖譜。 通過比較、分析這兩種圖譜，就可以得出病變的DNA信息。 基因芯片診斷技術(shù)以其快速、高效、敏感、經(jīng)濟(jì)、平行化、自動化等特點，將成為一項現(xiàn)代化診斷新技術(shù)。,原理：DNA分子雜交,六、基因工程與環(huán)境保護(hù),1）用于環(huán)境監(jiān)測。2）用于被污染