基因工程的应用

1、基因工程的应用,专题基因工程,一、植物基因工程硕果累累,1、哪些转基因作物已进入大规模商业化应用阶段?,转基因大豆、玉米、棉花和油菜,2、植物基因工程技术主要用于哪些方面?,提高农作物的抗逆能力（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）,以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面.,(一)抗虫转基因植物(教材17页最后一段),1.虫害给农作物带来了哪些影响? 传统农业如何防治害虫? 有哪些不足?,2. 抗虫基因主要有？,Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、 淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等,请阅读P18生物资料技术卡,了解一些抗虫基因的抗虫机理。,3、我国抗虫棉的目的基因是什么?目的基因从

2、何而来?（记住）,（二）抗病转基因植物,1.什么是病原微生物？有哪些种类？,引起生物生病的微生物，主要有病毒、真菌和细菌等,2.为什么说常规育种很难培育出抗病毒的新品种？,3.在抗病转基因植物及抗真菌转基因植物中常使用的是什么基因？,病毒外壳蛋白基因； 病毒的复制酶基因,几丁质酶基因和抗毒素合成基因,抗病基因,抗病毒基因,抗真菌基因,（三）其他抗逆转基因植物,1.哪些环境条件会造成农作物低产、减产？,2、抗逆基因的种类及作用？,抗逆基因,调节渗透压的基因,抗寒基因,抗除草剂基因,调节细胞渗透压，是植物抗干旱、抗盐碱等,使植物抗寒,使植物抗除草剂,（四）利用转基因改良植物的品质,阅读教材总结:在

3、改良植物品质方面有哪些应用实例？分别应用的什么优良基因？,1、我们吃的许多食品中缺少必需氨基酸？ 如何用转基因的方法加以改良？,将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物 改变必需氨基酸合成途径中某种关键酶的活性,2、转基因延熟番茄的目的基因是什么？,控制番茄果实成熟的基因,3、转基因矮牵牛的目的基因是什么？,与植物花青素代谢有关的基因,异想天开,总结：基因工程在农业上的应用,（1）高产、稳产和具优良品质的品种 用基因工程的方法可以改善粮食作物的 蛋白质含量。如“向日葵豆”植株。 （2）抗逆性品种 将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作

4、物的特性。如转基因抗虫棉。,1、动物基因工程的应用包括哪几方面？,二、动物基因工程前景广阔,2、提高动物生长速度应用的什么基因？ 3、改善畜产品的品质的实例？应用的优良基因？ 4、用转基因动物生成药物的成果？什么是乳腺生物反应器？如何培育这样的转基因动物（以血清白蛋白为例）？ 5、通过器官移植治疗疾病的世界性难题？实现用猪的器官来解决这一难题的最大难题是？如何解决这一难题？,将 与 等调控组件重组在一起，通过 方法，导入哺乳动物的 中，将 送入母体，使其发育成转基因动物。转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁生产所需要的药品，称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。,乳腺生物反应器,乳腺生物反应

5、器的优点：,药用蛋白基因,乳腺蛋白基因的启动子,显微注射等,受精卵,受精卵,产量高；质量好；成本低；易提取。,获取目的基因（例如血清白蛋白基因） 构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子） 显微注射导入哺乳动物受精卵中 形成胚胎 将胚胎送入母体动物 发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达）。,思考:用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？,1、动物基因工程的应用包括哪几方面？,二、动物基因工程前景广阔,2、提高动物生长速度应用的什么基因？ 3、改善畜产品的品质的实例？应用的优良基因？ 4、用转基因动物生成药物的成果？什么是乳腺生物反应器？如何

6、培育这样的转基因动物（以血清白蛋白为例）？ 5、通过器官移植治疗疾病的世界性难题？实现用猪的器官来解决这一难题的最大难题是？如何解决这一难题？,将目的基因导入到动物的受精卵里，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。,总结：什么叫转基因动物？,基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么？,繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮毛等优良品质的转基因动物。 该过程的重要步骤是通过感染或显微注射技术将重组DNA转移到动物受精卵中。,1.在传统的

7、药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素等直接从生物体的哪些结构中提取？,从生物的组织、细胞或血液中提取。,2.传统生产方法的缺点:,由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。,三、基因工程药品异军突起,3.可利用什么方法来解决上述问题？,利用基因工程方法制造转基因的工程菌，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。,1、什么是工程菌，利用工程菌生产的药物有哪些 2、胰岛素、生长激素、干扰素的本质、作用？ 分别能治疗什么疾病 3、利用微生物生成药物的优越性？,三、基因工程药品异军突起,胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺中提取，每100kg胰腺只能提取45g胰岛素。

8、用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，远不能满足社会需要。1979年，科学家将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌DNA分子重组，并在大肠杆菌内实现了表达。1982年，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰岛素投入市场，售价降低了30%50%。,基因工程药品 胰岛素,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 450 L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,干扰素是动物或

9、人体细胞受到病毒侵染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。此外干扰素对治疗癌症和某些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,利用微生物生产药物的优越性何在?,利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。有以下优越性： （1）利用活细胞作为表达系

10、统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。（2）可以解决传统制药中原料来源的不足。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料。（3）降低生产成本，减少生产人员和管理人员。,四、基因治疗曙光初照,读教材23页最后两自然段以及24页第一自然段 回答以下问题,1、基因治疗的概念 2、基因治疗的实例，如何进行的治疗？ 3、基因治疗的类型及操作程序？ 4、基因治疗的发展现状？ 5、用于基因治疗的基因种类？,1、基因治疗概念：,四、基因治疗曙光初照,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，是治疗遗传病的最有效的手段。 （把特定的外源基因导入

11、有基因缺陷的细胞中，从而达到治疗疾病的目的）,2、实例：,将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋巴细胞中，再将这种淋巴细胞转入患者体内。,(1)对严重复合型免疫缺陷症的治疗,3、基因治疗的类型,4、基因治疗的发展现状：,5、用于基因治疗的基因种类：（见24页资料卡）,处于初期的临床试验阶段,正常基因、反义基因和自杀基因,DNA分子杂交是基因诊断最基本的方法之一。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。,拓展：基因诊断,拓展视野：神奇的基因芯片,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