基因工程的应用培训课程.ppt

1.抗虫棉的培育过程是什么？依据原理是？ 2.限制酶的作用特性是？黏性末端的读法？ 如何判断两个基因片段能否被连接？如何判 断两个基因片段是否由同种酶切割得到？ 3.基因组文库和cDNA文库构建方法是？ 4.将目的基因导入动、植、微生物细胞常用的方法有哪些？目的基因的检测内容及方法有哪些？ 5.运载体必须具备的条件有哪些？ 6.基因工程的基本步骤有？获取目的基因的方法有哪三种？基因表达载体的组成是？该过程所需的酶有哪些？,1.3 基因工程的应用,1.3基因工程的应用,1、植物基因工程硕果累累 2、动物基因工程前景广阔 3、基因工程药物异军突起 4、基因治疗曙光初照,一.抗虫转基因植物,抗虫害的玉米,优点 ,基因,Bt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,消化不良,不吸收,避免化学杀虫剂的污染,Bt毒蛋白 水解成 有毒多肽,转黄瓜抗青枯(细菌)病基因的马铃薯,二.抗病转基因植物,Bt毒蛋白 水解成 有毒多肽,抗病毒 病毒外壳蛋白基因 病毒的复制酶基因,抗真菌 几丁质酶基因 抗毒素合成基因基因,基因,抗烟草花叶病毒的转基因烟草,抗细菌 裂解肽基因 溶菌酶基因,三.抗逆转基因植物,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,抗旱、抗盐碱,耐寒烟草，番茄,抗除草剂大豆、玉米,我国科学家在实验田观察 转鱼抗冻蛋白基因的番茄,转基因抗除草剂玉米,富含赖氨酸的转基因玉米,不会引起过敏的转基因大豆,富含胡萝卜素的“金大米”。,粮食,问题,难保鲜,解决,控制番茄成熟的基因（延迟番茄成熟）,果蔬,问题,大豆、玉米、大麦、小麦,解决,导入含必需AA多Pro的编码基因,改变AA合成过程中关键酶活性,四.利用转基因改良植物的品质,转基因龙胆花,转基因蓝猪耳,观赏花卉,问题,解决,颜色单调，变色困难,花青素有关调节基因,四.利用转基因改良植物的品质,抗逆性,抗病,抗虫,改善品质,抗逆,粮食,观赏花卉,植物基因工程,问题,难保鲜,解决,控制番茄成熟的基因（延迟番茄成熟）,果蔬,问题,解决,颜色单调，变色困难,花青素有关调节基因,问题,大豆、玉米、大麦、小麦,解决,导入含必须AA多Pro的编码基因,改变AA合成过程中关键酶活性,抗病毒 病毒外壳蛋白/复制酶基因,抗真菌 几丁质酶/抗毒素合成基因基因,Bt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,一.用于提高动物生长速度,生长速度,生长激素,成功案例,绵羊：生长速度提高30%，体积增加50%,鲤鱼：9个月后，体重增1.5kg,解决方法,导入生长激素基因,问题,喝牛奶过敏、呕吐、腹泻,原因,乳糖不消化,肠乳糖酶基因,对策,正常牛,转基因牛,导入,显微注射技术,牛奶中乳糖含量减少， 其他营养成分不受影响,构建表达载体,二.用于改善畜产品的品质,乳腺生物反应器,对策,设想：让牛奶中产出生长素、抗凝血蛋白、血清白蛋白、-抗胰蛋白酶等,（把哺乳动物变成成“批量生产药物的工厂）,药用蛋白基因,+,乳腺蛋白基因启动子,（只在乳腺中且在泌乳期表达）,构建基因表达载体,导入_细胞,受精卵,显微注射技术,送回母体发育成新个体,新个体泌乳期乳汁中产药,三.用转基因动物生产药物,乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),产量高、质量好、成本低、易提取,四.用转基因动物作器官移植的供体,具特殊用途的猪和小鼠,器官移植问题,1、供体器官少2、排斥反应强,1、抑制抗原决定基因 表达的调控因子,用猪的器官做供体,抑制抗原决定基因表达,2、去除抗原决定基因 （受精卵）,克隆技术,导入猪受精卵,培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪,例2、英国科学家已经研究用动物的器官作为器官移植的器官来源，科学家发现猪的内脏器官与人的内脏器官大小、形态均差不多，他们从20世纪80年代就开始研究。研究的重点是改造猪细胞膜。 （1）猪细胞膜的基本结构和人的细胞膜是相同的，但其上的 和人细胞膜有很多是不同的。 （2）改造猪细胞膜主要是通过 技术进行，具体操作步骤：,糖蛋白,基因工程,第一步，获得控制目的基因（人体细胞膜上蛋白质合成的基因），所用的方法有 。 第二步，将目的基因与 结合； 第三步，将目的基因导入受体细胞，对猪来说，应导入其 细胞最有效。 在这项技术中，必须使用的两种工具酶是 和 。,从基因文库中获取、PCR法、人工合成法,运载体,受精卵,限制酶,DNA连接酶,小结,观赏花卉,抗逆性,抗病,抗虫,改善品质,抗逆,粮食,果蔬,植物基因工程,作器官移植供体,提高生长速度,改善产品品质,动物基因工程,生产药物,三、基因工程药物异军突起,第一种基因工程药物 ,基因工程制药,重组人胰岛素,传统提取 胰岛素、 干扰素,提取部位 ,细胞、组织、血液等,提取量 ,少,缺点 ,材料少、提取难、成本高,改进 ,“工程菌”,提取部位 ,“工程菌” （大肠杆菌、酵母菌）,提取量 ,多,优点 ,高效、高质量、低成本,菌优点： 繁殖快 单细胞 遗传物质少,构建,重组质粒,基因工程药物异军突起,转基因抗乙肝西红柿，虽然不能治愈乙肝，但一年只吃几个抗乙肝西红柿，就完全能代替注射乙肝疫苗。抗乙肝西红柿属于转基因食品，就是将乙肝疫苗植入西红柿内，经过多代繁殖，使转入的基因稳定化。这种西红柿培育历时十年，先是在实验室生长，等各种安全因素达标后，才移至户外，进行封闭种植。,例3、1997年，科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌中表达成功。如右图，请据图回答问题。 (1)此图表示的是采取_合成基因的方法获取_ _基因的过程。 (2)图中DNA是以_为模板，_形成单链DNA，在酶的作用下合成双链DNA，从而获得了所需要的_。,人工,胰岛素（目的）,胰岛素mRNA,逆转录,胰岛素（目的）基因,(3)图中代表的是_酶，在它的作用下将质粒切出_末端。 (4)图中代表重组DNA，含_基因。 (5)图中表示的过程是_。为使此过程顺利进行，一般需将大肠杆菌用_处理，以增大其细胞壁的_。 （6）图中表示_随大肠杆菌的繁殖而进行增殖，此基因在大肠杆菌内表达的标志是_。,限制性核酸内切酶,黏性,胰岛素基因,重组DNA导入受体细胞,钙离子,通透性,目的基因,大肠杆菌能产生人的胰岛素,基因治疗的概念： 将正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功效，从而达到治疗疾病的目的 免疫系统发挥正常作用的必须物质 腺苷酸脱氨酶 腺苷酸脱氨酶基因,基因治疗曙光初照,1990年，美国医学家安德森对一例患腺苷脱氨酶(ADA)缺乏症的4岁女孩谢德尔进行基因治疗。该女孩由于先天缺乏ADA基因，自身不能生产ADA，先天免疫功能不全，只能生活在无菌的隔离帐里。他们将含有这个女孩自己的白血球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中，这种白血球都已经过改造，有缺陷的基因已经被健康的基因所替代。在以后的10个月内她又接受了7次这样的治疗，同时也接受特定抗体的治疗。经治疗后，免疫功能日趋健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活。,美国医学家安德森,谢德尔，1999,体外基因治疗：从病人体内获取某种细胞进行培养，然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩大培养，最后重新输入患者体内。,例4、基因治疗是指（ ） A、把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗目的 B、对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗的目的 C、运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变，从而恢复正常 D、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,A,例6、应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达到检测疾病的目的。这里的基因探针是指（ ） A、用于检测疾病的医疗器械 B、用放射性同位素或萤光分子等标记的DNA分子 C、合成球蛋白的DNA D、合成苯丙羟化酶的DNA片段,B,基因治疗是根本性的治疗 导入能增强人体免疫能力的基因 体外基因治疗 复合型免疫缺陷症 体内基因治疗 遗传性囊性纤维化病,基因治疗,植物方面 提高植物的抗虫、抗病、抗逆性 改良植物的品质 动物方面 提高动物生长速度 改善畜产品的品质 用转基因动物生产药物 用转基因动物作器官移植的供体 研制药物工程菌 基因治疗体内、体外,基因工程的应用,小结,例5、患者缺乏正常的人体免疫功能，只要稍被细菌或病毒感染，就会患病死亡。经过研究证实，SCID病人细胞的一个常染色体上编码腺苷酸脱氨酶的基因发生了突变。 （1）请你利用所学知识，设想一个治疗SCID病的方案。 第一步：用人体正常ada基因来替换反转录病毒的原有基因，构建重组载体； 第二步：从SCID病人体内分离出免疫系统有缺陷的T淋巴