第三节基因工程的应用及前景

遗传工程（基因工程）研究的意义（1）说明两种能力A.基因工程，它超越生物种属界限,具有跨越天然物种屏障的能力.B.把来自任何一种生物的基因，放置在与其毫无亲缘关系的新的寄主生物细胞中的能力。（2）表明一种创造性应用这一技术，有可能按照人们的主观愿望，创造出自然界中原先并不存在的新的生物类型。（3）简化生物物种进化程序，加快生物物种进化速度.（4）强调了一种事实：确定的DNA小片段在新寄主细胞中进行扩增的事实—可以制备到大量纯化的DNA片段.（5）从而拓宽了分子生物学的研究领域。第一页，共三十二页。第三节基因工程的应用及前景第二页，共三十二页。一、基因工程与遗传育种传统的育种方法：杂交育种、单倍体育种、诱变育种、多倍体育种缺点：培育时间长，远缘亲本难以杂交基因工程技术如何解决不同种生物之间优良性状的重组问题？1、转基因植物第三页，共三十二页。将目的基因导入植物细胞的方法：农杆菌转化农杆菌：土壤中的细菌，在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物，当植物体受到损伤时，伤口处的细胞会分泌大量酚类物质，吸引农杆菌移向植物细胞，农杆菌的Ti质粒上的T-DNA可转移到受体细胞并整合到受体细胞的染色体DNA上。侵染双子叶植物农杆菌的Ti质粒第四页，共三十二页。切下的叶片重组的Ti质粒重组的Ti质粒大量扩增第五页，共三十二页。转基因植物：抗除草剂抗虫抗植物病毒抗盐碱抗旱耐贮存高营养改变花色第六页，共三十二页。2、转基因动物传统的动物育种方法：杂交育种将目的基因导入动物细胞（1）方法：显微注射法（2）程序：

目的基因

已交配的受体动物供体动物受精卵输卵管转基因动物取出移植显微注射第七页，共三十二页。目的基因导入动物细胞第八页，共三十二页。转基因动物提高生长速度：外源生长激素基因转基因鲤鱼转基因绵羊：比一般生长提高30%，体型大50%改善畜产品的品质：肠乳糖酶基因（分解乳糖）生产药物：生物反应器，生产价廉质优的蛋白质药物第九页，共三十二页。第十页，共三十二页。从转基因羊中提取治疗心脏病的tPA药物第十一页，共三十二页。练习：1下列转基因动物的获得，不需胚胎移植的是A转基因羊B“超级鼠”C转基因良种鸡D转基因兔2下列现代生物技术成果，必须通过胚胎移植的是A转基因良种鸡B重组酵母乙肝疫苗C单克隆抗体D试管婴儿第十二页，共三十二页。二、基因工程与疾病治疗胰岛素：转基因的大肠杆菌（含人胰岛素基因）干扰素：转基因的大肠杆菌及酵母菌（含人白细胞干扰素基因）乙肝疫苗转基因药物：大批量，低成本第十三页，共三十二页。资料干扰素：动物或人体的淋巴细胞受到病毒侵染后产生的一种糖蛋白，几乎能抵抗所有病毒引起的感染，如水痘、肝炎、狂犬病等病毒引起的感染，是一种抗病毒的特效药。此外，干扰素对于癌症也有一定疗效。传统干扰素的生产方法是从血液中的白细胞提取，1mg/300ml血液；1980-1982年，科学家用基因工程方法从大肠杆菌和酵母菌中获得了干扰素，提取量约20~40mg/1000g培养液。第十四页，共三十二页。干扰素生产车间基因工程干扰素第十五页，共三十二页。将外源基因导入到基因缺陷的细胞中，以纠正或补偿基因的缺陷。三、基因治疗第十六页，共三十二页。SCID严重联合免疫缺陷症患者细胞的腺苷酸脱氨酶（ADA）基因突变；治疗方案：先克隆正常人的ada基因→与载体（逆转录病毒）结合→构建重组载体→分离患者有免疫缺陷的T淋巴细胞→重组载体感染T淋巴细胞，使正常ada基因插入到T淋巴细胞的基因组中→检测是否转入→把重组T淋巴细胞注射入患者的骨髓中第十七页，共三十二页。第十八页，共三十二页。选择治疗基因治疗基因与载体结合治疗基因正常表达基因治疗过程第十九页，共三十二页。基因治疗对癌症的治疗方案抑制癌细胞增生基因导入癌细胞抑制癌细胞转录DNA片断导入癌细胞提高机体免疫力基因导入免疫系统阻断癌细胞繁殖提高免疫力第二十页，共三十二页。四基因工程与环境保护转基因植物：聚羟基烷酯，可降解生物塑料的原料转基因细菌：提高分解石油的能力转基因微生物：吸收重金属、降解有毒化合物、处理工业废水第二十一页，共三十二页。基因工程的发展前景第二十二页，共三十二页。光合作用：改造二磷酸核酮糖羧化酶生物固氮：具有固氮能力的非豆科作物生物反应器：转基因植物和动物生产药物蛋白质工程：通过基因修饰或基因合成，对现有的蛋白质进行改造，或制造出新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。第二十三页，共三十二页。蛋白质工程的目标：根据对蛋白质的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计。由于基因决定蛋白质，所以最终必须通过改造基因结构来改造蛋白质的结构。第二十四页，共三十二页。蛋白质工程与基因工程的区别：前者是通过对基因结构的改造而改造或创造蛋白质；后者主要是把外源的基因插入到受体生物细胞中，并没有改造蛋白质的结构。第二十五页，共三十二页。第二十六页，共三十二页。第二十七页，共三十二页。3、将目的基因导入微生物细胞（1）原核生物特点：繁殖快、单细胞、遗传物质少（2）方法：用Ca2+处理细胞感受态细胞表达载体与感受态细胞混合感受态细胞吸收DNA分子第二十八页，共三十二页。(三)将目的基因导入受体细胞转化——方法将目的基因导入植物细胞将目的基因导入动物细胞将目的基因导入微生物细胞农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法——显微注射法——感受态细胞目的基因进入_________内，并且在受体细胞内维持_____和_____的过程受体细胞稳定表达第二十九页，共三十二页。基因枪法打一枪即可10000个整合细胞/枪火药、气压等300-600米/秒DNA随机插入，原理不明第三十页，共三十二页。农杆菌不易侵染单