基因工程与生活PPT课件.ppt

1,基因工程与生活,2,案例1,可惜的梵高,3,4,案例2,中国2型糖尿病防治指南,高收入低知者男性多年轻化孕妇险,可怕的糖尿病,糖尿病是一组以高血糖为特征的代谢性疾病。高血糖则是由于胰岛素分泌缺陷或其生物作用受损，或两者兼有引起。糖尿病时长期存在的高血糖，导致各种组织，特别是眼、肾、心脏、血管、神经的慢性损害、功能障碍。,5,注射胰岛素是常用的药物治疗方法,6,猪：100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素,1至4个氨基酸的不同，容易发生免疫反应，注射部位皮下脂肪萎缩或增生，反复发生高血糖和低血糖，出现胰岛素耐药,7,提纲,一、何为基因工程。二、基因工程研究进展。三、基因工程改变了我们的生活。,基因工程基本概念基因工程研究进展基因工程改变生活,一,二,三,8,基因工程基本概念,一,9,1.什么是基因（gene）,基因是带有遗传性状的DNA片段,是遗传物质的结构和功能单位。储存着生命的种族、血型、孕育、生长、凋亡过程的全部信息。生物体的生、长、病、老、死等一切生命现象都与基因有关。它也是决定生命健康的内在因素。基因具有双重属性：物质性（存在方式）和信息性（根本属性）。,10,基因,蛋白质,代谢作用,性状,遗传信息传递的中心法则,11,基因的化学本质是DNA-脱氧核糖核酸,12,人类基因组约有30亿对碱基人类基因数不超过40,000，平均大小为2.7万对碱基只是线虫或果蝇基因数量的两倍人有而鼠没有的基因只有300个不同人群仅有140万个核苷酸差异人与人之间99.99%的基因密码是相同的来自不同人种的人比来自同一人种的人在基因上更为相似,13,14,基本关系,15,2.什么是基因工程（geneticengineering）,将生物的某个基因通过基因载体运送到另一种生物的细胞中，并使之无性繁殖和行使正常功能，创造生物新品种或新物种的遗传学技术。无性繁殖：克隆（clone）行使正常功能：表达区别于有性繁殖,16,有性繁殖,17,常见动物染色体数目一览表,有性繁殖对物种进化的意义有多大？,18,基因工程操作过程示意图,打破种属界限分子生物学水平,19,所有生命共同的语言遗传密码字典,20,这是什么？,PS,21,22,乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),23,24,转基因番茄1994年，美国政府批准了他们研制成功抗干旱、早熟、保鲜的转基因番茄商品化之后，我国也相继成功培育出优良品种的转基因番茄，以满足人们的需求，如加入鱼抗寒基因。,25,给科学插上想象的翅膀，你会收获更多！,26,27,基因工程研究进展,二,28,发展潜力惊人应用前景广阔,1977-人工合成的生长激素释放抑制基因在原核细胞中表达成功，从9升培养液中产生出50mg活性物质=50万头羊脑的提取量。1978-Gilbert表达胰岛素基因成功，1981年投入市场。1980-瑞士BiogenCo第一次用细菌生产人工干扰素。1982-第一个转基因老鼠获得成功，之后转基因动植物相继问世。1983-Summer用杆状病毒表达人干扰素基因成功。19901991-植物染色体图谱计划。1990-人类基因组计划的实施,2003年完成，进入后基因组时代。1997-克隆羊“多利”诞生。1998-水稻基因组计划实施,2002年完成。2000-科学家公布人类基因组工作草图，标志着人类在解读自身“生命之书”的路上迈出了重要一步,29,1.人类基因组计划2.基因诊断、基因治疗和转基因3.反义技术,30,1.人类基因组计划生命科学的登月计划,计划1990-2005年，把人体内约4万个基因的密码全部解开，测定组成人类染色体中所包含的30亿个碱基对组成的核苷酸序列，并且辨识其载有的基因及其序列，达到破译人类遗传信息的最终目的，绘制出人类基因的谱图。,从整个基因组的层次研究遗传的科学-基因组学,31,美国科学家1985年提出，1990年正式启动六国科学家共同参与，预算达30亿美元截止到2005年，人类基因组计划的测序工作已经完成2001年人类基因组工作草图的发表-计划成功的里程碑,32,人类基因组研究的目的不只是为了读出全部的DNA序列，更重要的是读懂每个基因的功能，每个基因与某种疾病的关系，真正对生命进行系统地科学解码，从此达到从根本上了解认识生命的起源、种间、个体间的差异的原因，疾病产生的机制以及长寿、衰老等困扰着人类的最基本的生命现象目的。,无癌婴儿,在胚胎阶段就接受基因筛检以确保此胚胎不具癌症基因BRCA-1基因和乳癌与卵巢癌有关50%至80%,33,2.基因诊断、基因治疗和转基因,定义：利用DNA重组技术及PCR等分子生物学技术分析基因进行疾病的诊断意义：灵敏、特异、无根源性要求,基因诊断,镰形细胞性贫血的基因诊断,成年型多囊肾病,微量证据,34,基因治疗,定义：用遗传工程的方法将相应的正常基因导入遗传病患者组织细胞以纠正致病基因的缺陷从而根治遗传病,遗传病（血友病、囊性纤维病、高胆固醇血症等）恶性肿瘤心血管疾病感染性疾病（如艾滋病、类风湿等）,35,基因治疗两个途径：生殖细胞的基因治疗正常基因导入生殖细胞（受精卵）16C前（基因枪、显微注射）适用于排卵周期短且数目多的动物目的：治疗子代体细胞的基因治疗基因在受体细胞中的整合特点,36,转基因,理论基础来源于进化论衍生来的分子生物学。基本过程：基因片段的来源可以是提取特定生物体基因组中所需要的目的基因，也可以是人工合成的指定序列的DNA片段，DNA片段被转入特定生物中，与其本身的基因组进行重组，再从重组体中进行数代的人工选育，从而获得具有稳定表现特定的遗传性状的个体。该技术可以使重组生物增加人们所期望的新性状，培育出新品种。争议：“转基因”这个在全球承受无尽争议的词汇，成为2014年“科学美国人”中文版环球科学杂志年度十大科技热词之一。而争议的关键在于人类是否像自己所认为的那样，可以代替上帝改造自然。2015年1月13日，欧洲议会全体会议通过一项法令，允许欧盟成员国根据各自情况选择批准、禁止或限制在本国种植转基因作物。,我们最熟知的领域与生活息息相关,37,3.反义技术,反义技术是一种新的药物开发方法，一般包括反义技术、反义技术和核酶技术。反义技术能序列特异性地有效抑制靶基因的表达，可广泛用于功能基因组研究、药物靶标确认以及疾病治疗等多个领域。利用反义技术研制的药物称为反义药物，通常是指反义寡核苷酸，即人工合成的或单链片段。与直接作用于致病蛋白的传统药物不同，反义药物能与特定基因结合，从基因水平上干扰致病蛋白的产生过程，从而达到治疗疾病的目的。从理论上说，反义药物可用于治疗任何由基因表达或者基因缺失引起的疾病（比如病毒感染、心血管疾病、癌症和炎症等）；而且，与传统药物比较，反义药物更具有选择性及效率，因此也更高效低毒。,38,哪个更精准？哪个更治本？,39,1998-全球第一个反义药物Vitravene，福米韦生钠，主治艾滋病患者中十分常见的巨细胞病毒视网膜炎。2003-Fuzeon，恩弗韦特、福泽昂，新一代抗艾滋病病毒（HIV）新药，属于病毒的融合阻止剂类药物，能“锁定”HIV基因，使其无法发挥。“融合”功能并在人类T淋巴细胞内复制，并最终消亡。在迄今所开发的艾滋病治疗药中堪称为“里程碑”，开创了艾滋病的全新治疗思路。新进展：黄金子弹-将纳米黄金颗粒加工成反义药物的载体，使其更容易与靶器官结合，从而加快治疗进程。亚单位,神经胶质瘤、慢性白血病、风湿性关节炎、多发性硬化症、慢性结肠炎、牛皮癣以及心血管再狭窄等,40,基因工程改变生活,三,41,1.转基因食品2.基因工程药物3.基因工程与环境保护,42,你吃过转基因食品么？,不管你愿不愿意，你已经或正在把转基因食品吃进肚子里。转基因食品已经走进我国百姓的生活。我国已经成为世界上第四大转基因食品生产国家。,1.让人纠结的转基因食品,43,2013.9.11,44,究竟什么是转基因食品？转基因食品是否安全？它是否存在长期的隐患？,？,45,是指用转基因生物制造、生产的食品，食品原料及食品添加物等。简称：GMF（GeneticallyModifiedFood）与转基因有关的食品达7千种，包括婴儿食品、巧克力、冷冻甜品、面包、人造奶油、香肠、肉类及代肉类食品。,什么是转基因食品,46,世界上第一种转基因植物：一种含有抗生素药类抗体的烟草，1983年得以培植出来。,47,蓝色妖姬,48,49,转基因甜椒,甜椒在栽培的过程中，容易受病毒的感染。我国科学工作者，采用转基因技术，培育出抗病毒的甜椒。,50,转基因油菜油菜是人们食用油的主要来源之一。一般油菜籽的含油量约为40左右。通过转基因技术，培育出来的油菜籽，可以大大地提高它的出油率。而且油的纯度质量更好。,51,玉米是主要粮食之一，又可以提炼油脂，也可以用作食品和工业的原料以及作饲料，浑身是宝。人们称它是含金的植物。如今培育出转基因玉米，品质更好，产量更高。,转基因玉米,52,转基因小麦从植物体中分离出合成赖氨酸的基因，把这基因转入小麦植株中，培育出转基因小麦。用这种转基因小麦制造出来的面粉，更适合用来烤面包，而且面粉中赖氨酸含量高，这种面包的营养价值高。,53,转基因动物,54,生长快、肉质好的转基因鱼(中国),乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),55,支持派以美国、巴西、阿根廷为代表的食品输出国对转基因技术持较积极和开放的态度他们认为：如果转基因农业生物技术得不到社会支持这一研究将被扼杀，并且强调，迄今为止并没有发现转基因食品危害人体健康和环境的准切证据。调查显示，70%的民众对转基因食品持肯定态度。美国人食用转基因食品已多年，超级市场上有4000多种商品是含有转基因植物成分的，还没有事例证明人吃了以后会得病，甚至会引起死亡。加拿大、澳大利亚也是转基因食品的生产大国，均有几千万人在吃，到现在为止也没有一个案例说明它有问题。,各方态度三足鼎立,56,反对派以欧盟和日本为代表的食品进口国则持反对态度。主要是由于90年代后期在欧洲发生了多起与转基因食品无关的若干次食品恐慌，使民众对食品安全性的信心下降。只有14%的英国人对转基因食品表示接受，77%的公民反对在英国国内种植转基因作物。欧洲和日本均要求对进口的转基因食品实行标签制，并严格限制进口。一英国科学家声称，转基因马铃薯会减弱老鼠免疫系统功能。美国康奈尔大学也发现，转基因玉米会危害蝴蝶幼虫及其相关生态环境。环保团体认为这种违反自然的转基因食品作物及产品，未经长期安全测试，长期使用可能对人类及生态环境造成负面影响，尤其是注重环境和生态保护的欧盟国家，对转基因作物更加排斥因而抵制美国GMO产品的进口。,57,中间派大多数发展中国家认为，对转基因技术和转基因食品的安全性问题需要作进一步探讨。一方面，大力发展转基因食品可能会解决本国的贫困问题。另一方面，又担心发达国家会把本国不能接受的或不安全的转基因食品输出到不发达国家。,58,转基因食品的两面性,转基因食品并不会比常规育种有更多的危险，恰恰相反，更大的危险是世界上60亿人口中还有12亿人仍在温饱线上挣扎。预计2050年将达到90亿，而发展中国家现有8.4亿人营养不良，13亿人陷于贫困。转基因主要是通过生物技术的方法来加快传统育种的过程。例如过去要通过10年才能选育出一个品种，但通过转基因方法可能只需23年就可以完成。利用转基因技术生产有利于健康和抗疾病的食品。转基因食品可以摆脱季节、气候的影响，让人们一年四季都可吃到新鲜的瓜菜。同时，人们还发现转基因作物结出的果实，无论外形还是味道都别具风味。利用转基因技术，把生长素基因、多产基因、促卵素基因、高泌乳量基因、瘦肉型基因、角蛋白基因、抗寄生虫基因、抗病毒基因等外源基因导入动物的精子、卵细胞或受精卵，可培育出生长周期短、产仔多、生蛋多、泌乳量高，生产的肉类、皮毛品质与加工性能好，并具有抗病性的动物，目前已在牛、羊、猪、鸡、鱼等家养动物中取得一定成果。,存在的理由,59,食物安全性因素,环境安全性因素,（1）转基因产物的直接影响：包括营养成分、毒性、或增加食物过敏性物质的可能。（2）转基因间接影响：经遗传工程修饰的基因片段导入后，引发基因突变或改变代谢途径，致使其最终产物可能含有新的成分或改变现有成分的含量所造成的间接影响。（3）植物里导入了具有抗除草剂或毒杀虫功能的基因后，它是否也像其它有害物质一样能通过食物链进入人体内？（4）转基因食品经由胃肠道的吸收而将基因转移至胃肠道微生物中，从而对人体健康造成影响。,（1）转基因生物对农业和生态环境的影响。（2）产生超级杂草的可能。（3）种植抗虫转基因作物后可能使害虫产生免疫并遗传、从而产生更加难以消灭的“超级害虫”。（4）转基因向非目标生物漂移的可能性。（5）其他生物吃了转基因食物是否会产生畸变或灭绝？（6）转基因生物是否会破坏生物的多样性等。,安全性问题,60,人的认知永远有历史局限性现在的结论经受历史的检验我们能做的：关注、学习、思考,61,2.基因工程药物,我国生产的部分基因工程疫苗和药物,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