基因工程的应用课件

1.3基因工程的应用,一、植物基因工程硕果累累,在农业中的应用发展迅速,1、抗虫转基因植物,已问世的主要转基因抗虫植物有水稻、棉、玉米、马铃薯、番茄、大豆、蚕豆、烟草、苹果、核桃、杨、菊花和白花三叶草等。,抗虫棉,抗虫玉米,转入苏云金芽孢杆菌的抗虫基因（Bt毒蛋白基因）,用于杀虫的基因主要是Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因和植物凝集素基因等。,2、抗病转基因植物,抗病转基因植物所采用的基因，最多的是病毒的外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因；抗真菌转基因植物中可使用的有几丁质酶基因和抗毒素合成基因。,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,3、抗逆转基因植物,利用可以调节细胞渗透压的基因,（1）培育抗盐碱和抗干旱植物,（2）培育抗寒植物,转鱼抗冻蛋白基因的番茄,转基因抗除草剂玉米,（3）培育抗除草剂植物,左侧：喷除草剂后，转基因玉米正常生长，杂草全部死亡。,右侧：未喷除草剂，杂草丛生。,4、利用转基因改良植物的品质,不会引起过敏的转基因大豆,转基因高赖氨酸玉米,（导入富含赖氨酸的蛋白质编码基因）,导入与植物花青素代谢有关的基因，形成转基因矮牵牛,转基因龙胆花色奇异,转基因蓝猪耳改变花色,1、用于提高动物生长速度,二、动物基因工程前景广阔,2、用于改善畜产品的品质,将肠乳糖酶基因导入奶牛，转基因奶牛分泌的乳汁，乳糖含量降低，营养成分不变。,会发光的转基因鱼，增强了观赏性,3、用转基因动物生产药物,乳腺生物反应器,药用蛋白基因,受精卵,转基因动物,发育成,分泌,乳汁（含药用蛋白）,乳腺蛋白基因的启动子,结合,显微注射导入,乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),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，质量好，产量高，易提纯，成本低。3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可不断繁殖。,为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？,4.用转基因动物做器官移植的供体,左图为2001年12月底出生的5只可爱的转基因克隆小猪。据培育者英国PPL医疗公司称，这些转基因小猪将为研究和“生产”适用于人体移植手术使用的动物器官提供巨大的帮助。,导入人基因的猪,供体动物：存在的难题：解决方法：,猪,免疫排斥,将供体基因组导入某种基因调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。,我国生产的部分基因工程疫苗和药物,传统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。,三、基因工程药物异军突起,胰岛素从猪、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。,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（相当于2t猪胰腺提取量）！使其价格降低了30%-50%!,从人血中提取干扰素，300L血才提取1mg！,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20-40mg干扰素。,干扰素生产车间,干扰素分子结构,治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射生长激素。而生长激素的获得很困难。以前，要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底部摘取垂体，并从中提取生长激素。现可利用基因工程方法，将人的生长激素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。人们从450L大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于6万具尸体的全部产量。,基因工程药品生长激素,其它基因工程药物,人造血液及其生产,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。,基因工程药品的生产既可以是微生物，也可以是动物，还可以是植物。,微生物,用大肠杆菌生产胰岛素、干扰素等,动物,用乳腺生物反应器生产抗凝血酶、血清血蛋白、生长激素和-抗胰蛋白酶等,植物,用植物生产乙肝疫苗等,工程菌,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。,四、基因治疗曙光初照,1、基因治疗：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最有效的手段。,2、举例：,复合型免疫缺陷症,1990年7月，美国国家卫生研究所首次批准SCID基因治疗方案。9月，一个年仅4岁的小女孩艾姗蒂接受基因治疗并取得成功。,腺苷酸脱氨酶(ADA)基因,复合型免疫缺陷症(SCID),缺乏,患者生存在无菌环境中,ADA基因整合到病毒核酸上,感染使ADA基因进入T淋巴细胞,培养T淋巴细胞，ADA基因整合到细胞的染色体上,转基因T淋巴细胞回输到体内骨髓组织里,分离得到T淋巴细胞,1991年我国首例B型血友病基因治疗获得满意的结果。,（1）体外基因治疗,（2）体内基因治疗,3、基因治疗的形式,1994年，美国科学家利用经过修饰的腺病毒作载体，成功的将治疗遗传性囊性纤维化病的正常基因转入患者肺组织中。,从病人体内获得某种细胞，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增培养，最后重新输入患者体内。,直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。,4、用于基因治疗的基因种类,（1）正常基因。用以取代缺陷基因，或依靠其表达产物来弥补病变基因带来的缺陷。如血友病、地中海贫血病的治疗。（2）反义基因。用mRNA分子与病变的mRNA分子进行互补，阻断蛋白质的合成。（3）自杀基因。编码可杀死癌变细胞的蛋白酶基因。,练习,1、转基因技术在植物品种改良方面应用广泛，其中一项基因工程就是改造CO2固定酶。其目的是（）A、提高光合作用效率B、延长果实的储藏期C、培育新作物品种D、提高植物的抗性,A,2、上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白基因的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍。“转基因动物”是指（）A、提