1.3基因工程的应用.ppt

1、1,1.3 基因工程的应用,1、植物基因工程硕果累累 2、动物基因工程前景广阔 3、基因工程药物异军突起 4、基因治疗曙光初照,2,一、植物基因工程硕果累累,植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力,以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。,3,1）方法： 从某些生物中分离出具有杀虫活性的基因,将其导入作物中,使其具有抗虫性. 2）抗虫基因的种类： 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。 3）意义： 减少化学农药的使用,降低生产成本,减少环境污染,减低了对人体健康的损害。,1.抗虫转基因植物,4,抗虫转基因植物,5,我国的转基因抗虫棉就是转入了 基因培

2、育出来的。其抗虫基因来自于苏云金芽孢杆菌。,Bt毒蛋白,6,引起植物生病的微生物称为_ 主要有细菌,真菌和病毒 1）抗病转基因植物培养方法 利用基因工程技术,将抗病基因导入植物中,使植物获得抗病的能力，如抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等 2）抗病基因的种类 (1)抗病毒基因: 病毒外壳蛋白基因,病毒的复制酶基因 (2)抗真菌基因: 几丁质酶基因,抗毒素合成基因,2.抗病转基因植物,病原微生物,7,抗病转基因植物,8,3.其他抗逆转基因植物,抗盐碱 抗干旱 抗涝害 抗寒 抗除草剂,(1).抗逆性基因:调节细胞渗透压的基因（提高作物抗盐碱、抗干旱）;鱼的抗冻蛋白基因;抗

3、除草剂基因 (2).针对盐碱,干旱,低温的不利环境条件,而培育出抗盐碱,抗干旱,抗涝害,抗寒的农作物新产品,主要方法是在有关植物中转入调节细胞渗透压的基因 (3).针对与农作物竞争的杂草而培育的抗除草剂的植物,将抗除草剂基因导入大豆,玉米等作物,喷洒除草剂时,杀死田间杂草而不损伤作物,9,4.利用转基因改良植物的品质,（1）科学家将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，或者改变这些氨基酸合成途径中某种关键酶的活性，以提高氨基酸的含量。,10,（2）我国科学家成功地将与植物花青素代谢有关的基因导入花卉植物矮牵牛中，呈现出自然界没有的颜色变异。,（3）我国科学家将控制番茄果实成熟的基因导入番

4、茄，获得转基因延熟番茄，使其存储时间延长。,11,转基因抗乙肝西红柿(中国)，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。,5、利用转基因植物生产药物,12,动物基因工程是20世纪80年代开始发展起来的，现主要应 用于： （1）动物品种改良： 繁殖出具有抗病能力、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。 （2）建立生物反应器 （3）器官移植等方面显示出广阔的应用前景,二、动物基因工程前景广阔,13,二、动物基因工程前景广阔,1.用于提高动物生长速度,将能够使转基

5、因动物生长得更快的外源生长激素基因导入动物体内,从而提高动物的生长速度。 例如:转基因绵羊、 转基因鲤鱼,14,2、用于改善畜产品的品质,例如将 导入奶牛基因组，使转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大 。,肠乳糖酶基因,减低,15,、用动物乳房作为反应器生产的蛋白质比工厂生产具有_ 、乳房生物反应器的操作过程：,产量高、质量好、成本低、易提取的优点,3.用转基因的动物生产药物,以动物乳房作为生产药物的反应器称为_,乳房生物反应器 或乳腺生物反应器,16,目前科学家已在牛和山羊等动物乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶,血清白蛋白,生长激素和a-抗胰蛋白酶等重要医药产品,除乳房生物反应器外，还有膀胱生

6、物反应器，相比之下，后者具有的优点是_,各种年龄阶段的雌雄动物均可产生转基因药物。,17,将器官供体基因组导入某种调节因子,以抑制抗原决定基因的表达，或者除去抗原决定基因,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。,4.用转基因动物作器官移植的供体,导入人基因具特殊用途的猪和小鼠,18,在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素直接从生物体的哪些结构中提取？,药品直接从生物的组织、细胞或血液中提取。,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。,可利用什么方法来解决上述问题？,利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品例如细胞因子、

7、抗体、疫苗、激素等,可以用来预防和治疗人类肿瘤、心脏病、遗传病、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。我国自己生产了白细胞介素-2、乙肝疫苗、干扰素等20中基因工程药物。,用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系称为“工程菌”,三、基因工程药品异军突起,19,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。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

8、场，售价降低了30%50%。,基因工程药品 胰岛素,20,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（属于淋巴因子）,21,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

9、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,22,1、基因治疗概念： 把正常的基因导入病人体内,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方法。 2、基因治疗的种类和方法： 体外基因治疗和体内基因治疗 (1)体外基因治疗:先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。,四、基因治疗曙光初照,导入基因的最常用方法是什么？,显微注射法,23,1990

10、年，美国医学家安德森对一例患腺苷酸脱氨酶(ADA)缺乏症的4岁女孩谢德尔进行基因治疗。该女孩由于先天缺乏ADA基因，自身不能生产ADA，先天免疫功能不全，只能生活在无菌的隔离帐里。科学家将腺苷酸脱氨酶基因转入取自女孩的淋巴细胞中,使淋巴细胞能够产生腺苷酸脱氨酶,然后,再将这种淋巴细胞转入女孩体内。在以后的10个月内她又接受了7次这样的治疗，同时也接受特定抗体的治疗。经治疗后，免疫功能日趋健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活。,基因治疗事例,24,(2)体内基因治疗: 用基因工程的方法,直接向人体组织中转移基因。 例如：1994年科学家利用经过修饰的腺病毒做载体,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。 （此方法称为病毒感染法） 3.用于基因治疗的基因种类： (1)从健康人体中分离得出的功能正常的基因 (2)反义基因 (3)编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因（自杀基因）,25,五、基因工程与环境保护,环境监测：基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。,1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来,26,有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。,基因工程将能分解三种烃类的假单孢杆菌的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌”。,用于被污染环境