2012高中生物 1.3 基因工程的应用课件 新人教版选修1

第三节基因工程的应用,一、基因工程与遗传育种,1、传统的遗传育种方法有哪些？,杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种,优点：,缺点：,时间长、远缘亲本难以杂交（优良性状的重组只能限制于同种生物之间）,2、基因工程技术如何解决不同生物之间优良性状的重组？,3、到目前为止，基因工程技术解决了哪些不同生物之间优良性状的重组？,转基因抗虫棉花,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯,不会引起过敏的转基因大豆,转基因植物：,1）高产、优质的农作物；2）抗逆性品种抗盐碱、抗寒、抗干旱3）提高农作物的营养价值。,提高动物生长速度,生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国),转基因动物：,乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),转基因的动物生产药物,导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠,改善畜产品的品质,导入人基因具特殊用途的猪和小鼠,转基因的动物作器官移植的供体,二、基因工程与疾病治疗,1、基因工程生产药物,2、基因治疗,胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取45g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。,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！使其价格降低了30%-50%!,胰岛素,通过基因工程的方式创造了能合成人干扰素的大肠杆菌，每1Kg的培养液可提取204mg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,干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖蛋白。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白细胞内提取，每300L血液只能提取出1mg干扰素。19801982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素，是传统的生产量的12万倍。1987年上述干扰素大量投放市场。,基因工程药品干扰素,我国第一个基因重组新药-干扰素（安达芬），安达芬具有抗病毒，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。,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,我国生产的基因工程药品,乙肝疫苗白细胞介素-2干扰素人生长激素等,转基因动物的乳腺。,就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？,是指把人或哺乳动物的某种基因导入到哺乳动物(如鼠、兔、羊和猪)的受精卵里，目的基因若与受精卵染色体DNA整合，细胞分裂时，该基因随染色体的倍增而倍增，使每个细胞中都带有目的基因，使性状得以表达，并稳定地遗传给后代，从而获得基因产品。这样一种新的个体，称为转基因动物。,什么叫转基因动物？,1、乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。2、从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性。3、从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可无限繁殖。,为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？,2、基因治疗,（1）概念：向目标细胞引入正常功能的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，达到治疗的目的。,（2）实例：,1990年，美国重度免疫缺陷症的临床基因治疗,1990年9月14日，安德森对一例患腺甘脱氨酶缺乏症（ADA缺乏症）的4岁女孩进行基因治疗。这个4岁女孩由于遗传基因有缺陷，自身不能生产ADA，先天性免疫功能不全，只能生活在无菌的隔离帐里。他们将这个女孩的白血球进行基因改造，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血液输入她左臂的一条静脉血管中。在以后的10个月内她又接受了7次这样的治疗，同时也接受酶治疗。后来，她的免疫功能日趋健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活，并进入普通小学上学。ADA缺乏症：一种严重的免疫缺陷症,腺苷脱氨酶的缺乏可使T淋巴细胞因代谢产物的累积而死亡,从而导致严重的联合性免疫缺陷症(SCID)。通常导致婴儿出生几个月后死亡。,ADA缺乏症的基因治疗,ADA缺乏症的基因治疗,1、基因工程物,基因工程与疾病治疗,2、基因诊断,3、基因治疗,胰岛素、干扰素、乙肝疫苗,基因探针检测病毒、诊断遗传病,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。,基因诊断：,（1）概念：用放射性同位素（32P）、荧光分子等标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。,（2）原理：DNA分子杂交。,（3）DNA探针：,概念：用已知序列的DNA片段作为探针与待测样品的DNA序列进行核酸分子杂交，用于对待测核酸样品中特定基因顺序的探测。,DNA探针的必备条件：,A、必须是单链；,B、带有容易被检测出来的标记物。,（5）实例：,病毒的检测：肝炎病毒、肠道病毒、单纯孢疹病毒等；,遗传性疾病的检测：镰刀型细胞贫血症、苯丙酮尿症等；,A、制作基因探针；,（4）基因诊断的过程,B、将待测基因加热成单链；,C、两者混合杂交。,DNA分子杂交原理：,互补的DNA单链能够在一定条件下结合成双链，即能够进行杂交。这种结合是特异的，即严格按照碱基互补配对进行。因此，当用一段已知基因的核苷酸序列作为探针，与被测基因进行接触，若两者的碱基完全配对成双链，则表明被测基因中含有已知的基因序列。,正常人患者DNADNA,正常人患者DNADNA,1、制作基因探针2、将待测基因加热成单链3、两者混合杂交,应用：基因诊断生物芯片,从正常人的基因组中分离出DNA，与DNA芯片杂交就可以得出标准图谱；从病人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出病变图谱。通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNA信息。基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。,体外核酸扩增技术。优点：具有特异、敏感、产率高、快速、简便、重复性好、易自动化等；能在一个试管内将所要研究的目的基因或某一DNA片段于数小时内扩增至十万乃至百万倍,使肉能直接观察和判断；可从一根毛发、一滴血、甚至一个细胞中扩增出足量的DNA供分析研究和检测鉴