基因工程和发展.ppt

2019/10/6,1,1 基因工程的概念,基因工程的概念,基因工程又叫基因拼接技术或DNA重组技术。 这种技术是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的个别基因复制出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向改造生物的遗传性状。,2019/10/6,2,基因工程最基本的工具,基因的剪刀 指限制性核酸内切酶 一种限制性核酸内切酶只能识别一种核甘酸序列并在特定的切点上切割DNA 如 基因的针线； DNA连接酶 基因的运载体 目前常用的有质粒 、 噬菌体和动植物病毒等,2019/10/6,3,提取目的基因,2 基因工程基本操作步骤,目的基因与 运载体结合,目的基因导 入受体细胞,目的基因的 检测和表达,同一种限制性内切酶切割质粒和目的基因，加入DNA连接酶，形成重组DNA分子,主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的方法,根据受体细胞是否具有某些标记基因判断目的基因是否导入,检测,表达,受体细胞表现出特定的性状,2019/10/6,4,基 因 工 程 的 成 果和发展前景,基因工程与医药卫生 基因工程与农牧业、食品工业 基因工程与环境保护,2019/10/6,5,基因工程与医药卫生,基因工程药品的生产,许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。 微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。,2019/10/6,6,基因工程胰岛素,胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。,胰岛素分子结构,2019/10/6,7,基因工程胰岛素,将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了30%-50%!,胰岛素生产车间,2019/10/6,8,基因工程干扰素,干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去从人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍贵”程度自不用多说。,干扰素生产车间,干扰素分子结构,2019/10/6,9,基因工程干扰素,基因工程人干扰素-2b（安达芬） 是我国第一个全国产化基因工程人干扰素-2b，具有抗病毒，抑制肿瘤细胞增生，调节人体免疫功能的作用，广泛用于病毒性疾病治疗和多种肿瘤的治疗，是当前国际公认的病毒性疾病治疗的首选药物和肿瘤生物治疗的主要药物。,2019/10/6,10,其它基因工程药物,人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程实现工业化生产，均为解除人类的病苦，提高人类的健康水平发挥了重大的作用。,人造血液及其生产,2019/10/6,11,基因诊断与基因治疗,运用基因工程设计制造的“DNA探针”检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷，不但准确而且迅速。通过基因工程给患有遗传病的人体内导入正常基因可“一次性”解除病人的疾苦。,我国研究人员正在制备用于基因治疗的基因工程细胞,2019/10/6,12,SCID的基因工程治疗,重症联合免疫缺陷（SCID）患者缺乏正常的人体免疫功能，只要稍被细菌或者病毒感染，就会发病死亡。这个病的机理是细胞的一个常染色体上编码腺苷酸脱氨酶（简称ADA）的基因（ada）发生了突变。可以通过基因工程的方法治疗。,SCID患者生存在无菌环境中,2019/10/6,13,基因治疗SCID的过程,2019/10/6,14,基因工程与农牧业、食品工业,运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。,2019/10/6,15,转基因鱼,生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国),2019/10/6,16,转基因牛,乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),2019/10/6,17,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,2019/10/6,18,转基因抗虫棉的培育 将苏云金芽孢杆菌中的毒蛋白基因转移到棉花的细胞中 使棉花的细胞中有毒蛋白基因 ，毒蛋白基因表达出毒蛋白后 使 棉铃虫被毒蛋白毒死而不敢吃棉花的叶子 ， 即转基因抗虫棉,2019/10/6,19,转鱼抗寒基因的番茄,2019/10/6,20,转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯,2019/10/6,21,不会引起过敏的转基因大豆,2019/10/6,22,超级动物,导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠,2019/10/6,23,特殊动物,导入人基因具特殊用途的猪和小鼠,2019/10/6,24,基因工程与环境监测（一）,基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。,1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来,2019/10/6,25,基因工程与环境监测（二）,利用基因工程培育的指示生物能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。,2019/10/6,26,基因工程与环境污染治理,基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。,通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。,2019/10/6,27,例题分析（一）,农业上大量使用化肥存在许多负面影响，生物固氮已成为一项重要研究课题，实验证明，生物固氮是某些微生物（如根瘤菌、蓝藻等）将空气中的N2固定为NH3的过程。 （1）与人工合成NH3所需的高温、高压条件相比，生物固氮的顺利进行是因为根瘤菌、蓝藻体内含有特定的 ，这类物质的化学本质是 。,酶,蛋白质,2019/10/6,28,例题分析（一）,（2）人们正在着力研究转基因固氮植物（如固氮水稻、固氮小麦等），某科学家将根瘤菌、细胞中的固氮基因，通过基因工程方法转移到水稻植株细胞中，经检测，转基因水稻具备了固氮功能。据上述材料分析：,固氮基因已经整合到水稻细胞的 中。 写出水稻细胞中固氮基因得到表达的反应式。,DNA,2019/10/6,29,例题分析（二）,干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升只能提取0.05g干扰素，因而其价格昂贵，平民百姓用不起。但美国有一家公司用遗传工程方法合成了价格低廉、药性一样的干扰素，其具体做法是： （1）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的_，并使之与一种叫做质粒的D