基因工程的主要成果及发展前景ppt课件

1、基因工程的主要成果和发展前景，主要内容，基因工程概述基因工程的发展简史基因工程的主要成果基因工程的发展前景，基因工程的定义，基因工程(genetic engineering )技术是指按照预先修订的蓝图，现代分子生物学技术，特别是酶学技术从对遗传物质DNA直接进行体外重组的细胞中分离DNA，限制酶切断DNA片段，分离大肠杆菌质粒，用DNA重组质粒转化大肠杆菌，培养大肠杆菌克隆大量基因，基因工程的基本过程，遗传1972年，H.Boyer，p 1972年首次获得重组DNA分子，1973年首次完成细菌基因的克隆。 1973年，美国斯坦福大学和旧金山大学的Coken和Boyer两位科学家成功进行了DN

2、A分子重组实验，揭开了基因工程学发展的序幕。 1975年，F.Sanger、A.Maxam和W.Gilbert发明了一种快速的DNA序列测定技术。 1977年，完成了最初全长5387bp的噬菌体X174基因组测定。 1978年，首次通过大肠菌生产实现了由人工合成基因表达的人脑激素和人胰岛素。 1981年，R.D.Palmiter和R.L.Brinster获得了第一只转基因小鼠。 A.c.Spradling和G.M.Rubin培育了转基因果蝇。 1982年，基因工程菌首次生产的药物胰岛素，在美国和英国获准使用。 基因工程发展简史，1984年，Bevan报道了将粪链球菌提取的基因移植到烟草(N i

3、cotina plum bag inifolia )中的基因组，开创了转基因生物时代。 1988年，J.D.watson作为人类基因组修订计划的主任科学家，协调了世界瞩目的人类基因组测序的进行。 1989年，我国首例基因工程药物ifnAI于1989年获卫生部批准取得新药证书。 1994年，农业部(USDA )和美国食品药品管理局(FDA )批准第一批转基因作物产品延熟保鲜转基因番茄进入市场后，大量转基因生物作为食品进入人们的生活。 1995年，自然杂志将人类基因组的全物理图和3号、16号、22号人染色体的秘密度物理图汇总发表。 1997年，以中国科学院国家基因研究中心洪国藩教授为首的科学家小组

4、，在世界上首次成功构建了高分辨率水稻基因组物理图的英国爱丁堡罗斯林研究所，首次成功克隆了多力羊，引起了世界的关注。 2009年，我国率先利用基因工程生产流感疫苗。 基因工程和医药卫生基因工程和食品工业基因工程和农牧业基因工程和环保基因工程和生物能源的开发，基因工程和医药卫生，1，基因工程制药，中国基因工程制药的产业化始于上世纪80年代末期，目前基因工程制药主要是重要的常见病，如艾滋病、癌， 糖尿病的目标是基因工程制药的技术路线，基因工程细菌发酵制药基因工程动物细胞培养制药基因重组动物生物反应器制药基因重组植物生物反应器制药，基因工程和医药卫生基因工程制药的主要流程：目标基因(DNA特定片段)选

5、择基因的适当载体(另一个DNA分子) 一种基因工程药物，用于构建重组质粒(将重组DNA导入细菌或动植物细胞使其增殖)，培养工程菌(蛋白质、多肽、酶、激素)，(1)重组蛋白质或多肽类药物、基因工程药物，(2)核酸类药物为DNA药物、反义物质用基因工程方法制备的药物通常是具有与天然蛋白质相同结构和活性的重组蛋白质或多肽。 此类产品多经人工修订，在生理活性、血液中的稳定性、耐热性及蛋白酶冲击等方面性能优于天然蛋白质。 在基因工程和医药卫生、转基因动物制药方面，乳腺被认为是最好的“工厂所在地”。 由于乳汁不能进入体内循环，不影响转基因动物自身的新陈代谢，因此从转基因动物乳汁中提取蛋白质，产量高，生物活

6、性稳定。 英国罗斯林研究所开发成功的转基因羊的乳汁中含有可以治疗肺气肿症的抗胰蛋白酶的荷兰PHP公司使用转基因牛生产具有抗菌作用的乳铁蛋白。 我国目前乳铁蛋白、白蛋白和凝血因子等已进入临床试验阶段。 上海奉贤的奉新动物试验场已有转基因羊乳汁治疗b型血友病的凝血因子，研究进展顺利。 基因工程和医药卫生，2、基因工程在医学临床上的应用主要包括基因诊断和基因治疗。 这些对人类及时、有效地治疗恶性肿瘤和心血管等重大疾病，预防肝炎、艾滋病等大规模传染病有希望。 基因诊断应用基因工程诊断疾病即基因诊断，又称DNA诊断，是一种利用DNA重组技术直接从DNA水平检测人类疾病的新诊断手段。 基因诊断、(1)基因

7、诊断遗传疾病、人类基因组的类型是受精卵开始形成的，因此，无论在人类发育的哪个时期，只要获取被试验者的基因DNA，并应用适当的DNA分析技术，就能够鉴定缺陷基因。 例如地中海贫血的Barts综合征是由编码珠蛋白的1和2基因缺失引起的，应用聚合酶链反应等位基因寡核苷酸(PCR-ASO )技术可以判断是否是该病。 镰刀型细胞贫血症患者珠蛋白Bs基因的第6个密码子突变，可以用限制酶Mst识别法进行诊断。 通过对限制性多态(RFLP )的连锁分析，可以推测一个家族和胎儿是否有遗传病，该技术成功地诊断了地中海贫血、丙酮尿症等多种遗传病的基因。 基因诊断，(2)基因诊断也扩大到传染性疾病检测和诊断，找出了传

8、染病原特异性DNA，并造成试剂和患者体液反应，表明呈阳性后患者已感染了这种病原菌。 目前，结核分枝杆菌、淋菌、丙型肝炎、人类免疫缺陷病毒、肠道病毒、肺炎支原体等数十种疾病科已利用该技术进行诊断，推出数百种可检测疾病的基因(DNA )芯片，使检测诊断规模飞跃性扩大，这是人类基因组草图完成后的首个基因诊断，(3)基因诊断可以诊断潜在的病原感染者，为患者早期对症治疗提供可靠的依据。 例如，饲养宠物感染弓形虫病可引起孕妇的习惯性流产、早产、死产或畸形，基因诊断很快就能检测出病原感染者。 基因诊断在一定程度上可以防止遗传病的出现，减轻症状，及时接受治疗。 例如，基因诊断可以用于早期胎儿的遗传病诊断，发现

9、“症状”可以早期终止妊娠，达到优生的目的。 基因诊断技术在肿瘤诊断中的应用也取得了重要成果。 例如，使用从白血病患者细胞中分离的癌基因制备的DNA探针可用于检测白血病。 基因治疗、基因治疗将健康的外来基因导入有基因缺陷的细胞，达到治疗疾病的目的。 或者将患者细胞中有缺陷的基因替换成正常的基因或进行修补，以达到治疗疾病的目的。 由于遗传工程的兴起，遗传治疗成为可能。 目前缺乏有效治疗手段的疾病如遗传病、肿瘤、心脑血管疾病、痴呆和艾滋病等，有望通过基因治疗达到防治目的。(1)基因矫正和置换，即纠正缺陷基因的异常序列，在原位正确修复缺陷基因，或在原位正常基因置换异常基因，与基因组的变化无关。 (2)

10、基因补充不是去除异常基因，而是通过引入外源基因表达正常产物，补偿缺陷基因的功能。 (3)基因封闭、癌基因和病毒基因等异常过度表达可能引起疾病，通过反义核酸技术、核酶或诱饵转录因子可封闭或消除这些有害基因的表达。 除了上述3种，还有导入病毒和细菌来源的所谓“自杀基因”，改造的附条件复制病毒，只能在p53缺陷的肿瘤细胞中繁殖溶解肿瘤细胞。 基因治疗，2011年8月10日，科学转化医学与新英格兰医学杂志发表论文称，科学家利用基因工程改造的自身免疫细胞成功治疗白血病。 这种新方法的成功不仅使骨髓移植成为治疗白血病的唯一方法，也给白血病的治疗带来了很大突破。 基因工程和食品卫生、基因工程在食品领域的作用

11、目前涉及食品资源改造、食品质量改造、新产品开发、食品添加剂生产及食品卫生检测等方面。 利用基因工程技术不仅可以提高食品的营养价值，消除食物原料中的有害成分，还可以改良农作物品种，减少栽培过程中农药、化肥等化学品的使用量。 基因工程和食品工业，(1)改善食品原料的质量，基因工程和食品工业，(2)生产酶制剂酶的传统来源是动物肝脏和植物种子，然后发酵工程技术的发展使得利用微生物生产各种酶成为可能，从20世纪50年代初开始， 随着分子生物学和生化学的发展，基因工程技术在酶制剂中的应用越来越广泛，凝乳酶是首次应用基因工程技术将小牛胃中凝乳酶基因转化为细菌或真核微生物生产的酶，利用基因工程菌生产凝乳酶是解

12、决凝乳酶供应的理想方法。 Geoffrog等人将编码牛凝乳酶的基因克隆到岛乳酸克洛比酵母中，结果乳酸克洛比酵母高效地将凝乳酶分泌到培养基质中，成功进行了大规模的工业生产。 (3)在改良食品加工性的啤酒生产中，对大麦的醇溶蛋白含量有一定的要求，大麦中的醇溶蛋白含量过高会影响发酵，使啤酒容易混浊，过滤也困难。 采用基因工程技术将另一个蛋白基因克隆到大麦中，可相应地降低大麦中醇溶蛋白的含量，以满足生产需求。 如何提高牛奶加工中的热稳定性是重要问题，牛奶中的酪蛋白分子含有丝氨酸磷酸，可与钙离子结合而使酪蛋白沉淀。 目前，采用基因操作，增加k-酪蛋白编码基因的拷贝数和取代，对于k-酪蛋白分子中的Ala-

13、53被丝氨酸取代，提高其磷酸化，增加k-酪蛋白分子之间的斥力，提高牛奶的稳定性，防止消毒乳的沉淀和炼乳的凝结是重要的基因工程与食品工业，(3)改善食品加工性能由中国农业科学院生物技术所研究人员主办的“利用基因工程技术高效表达高甜度蛋白”项目已取得了可喜的进展，现已被专家鉴定。 该成果首次在国际上采用细菌优化密码子，人工合成蛋白甜度相同重量蔗糖的1100倍的单链monellin甜味蛋白基因，首次获得蛋白产物甜度相同重量蔗糖的4500倍的甜蛋白基因，通过优化发酵条件在大肠杆菌中表达其表达效率在40%左右，发酵时间为2436h (国外发酵时间120180h )。基因工程和食品工业，(4)食品检测近年

14、来DNA探针杂交技术在食品微生物检测中的应用研究非常活跃，DNA探针杂交技术具有特异性强、灵敏度高、操作简便快捷等特点，是今后食品微生物检测技术的重要发展方向。 目前该技术已用于多种食品中病原菌的检测。 芽孢杆菌(Bacillus cereus )是非常重要的经食物携带，是引起人体疾病的微生物，其产生的肠毒素可引起拉肚子、呕吐等症状。 传统的检测方法如平板接种、生化特征描述等方法很费事，近年来人们利用PCR和DNA探针技术检测这种病原菌。 例如，Subramanian等人通过利用限制酶Bgl从芽孢杆菌的质粒中得到大小为3kb的DNA片段作为探针，发现该DNA探针对芽孢杆菌的鉴定具有高度的特异性

15、。 基因工程和农牧业，(1)种植业基因工程在农业上的应用主要出现在两个方面：第一，通过基因工程技术获得高产、稳定和优质农作物第二，用基因工程的方法培育不同抗逆性作物新品种。 基因工程和农牧业可以从自然植物体内分子小、含硫氨基酸丰富的蛋白质基因转移到合适的受体，改善作物蛋白质的质量。 例如，巴西豆种子中含有12kDa的小蛋白质，占种子总蛋白质的30%，还含有蛋氨酸17.9%、胱氨酸8.7%。 该蛋白质的CDNA (合成完毕)与蚕豆蛋白基因的启动子、终止子等构成嵌合基因，用二元Ti质粒载体转移到烟草后，在转基因烟草种子中表达，表达量约为种子总蛋白质的5%。 以色列科学家将分离的富脯氨酸基因导入西红

16、柿，在西红柿幼果中得到了高度表达。 他们构建了转基因水稻细胞系，从中再生了小株，从该株的叶、根及维管束中发现了葡萄糖苷酶(GUS )活性。 日本生命科学家通过从水稻、松树、梨树中分离光合基因并将其导入光合作用弱的作物中，达到了提高作物光合作用强度、提高作物产量的目的。 基因工程和农牧业、加利福尼亚的戴维斯基因工程公司从矮牛中分离出新的蓝色编码基因，将其导入玫瑰，得到了开蓝色花朵的玫瑰。 31、PPT学习交流、基因工程和农牧业，美国开发了可食用的转基因棉种。 他们通过改变棉树的基因，减少棉种中有毒化学物质棉酚的含量，使人们能够食用。 本难题组的负责人德克萨克大学的植物生物工程学家基尔蒂拉索尔，研

17、究组利用用于癌和艾滋病研究的RNAi技术降低棉籽中棉子酚的含量。 基因工学和农牧业，日本的研究者第一次将人类肝脏的基因导入米基因，使米能够消化杀虫剂和工业生产的化学物质。 这种新型基因可以生产编号为“CPY2B6”的酶。 该酶特别擅长分解有害化学物质，尤其对13种除草剂具有免疫性。 此后，由美国的bentory生物技术公司研制的转基因水稻可以生产两种在母乳、唾液和眼泪中发现的蛋白质，这两种蛋白质有助于人的水合反应，缓和拉肚子的病情。基因工程和农牧业、英国达兰大学和英国农业基因技术公司组成的科技攻关小组，应用基因工程技术将胰蛋白酶抑制剂基因转移到作物上获得表达，成为一种害虫侵害强的新型作物品种。美国培育了抗虫和抗两种除草剂(即抗甘草甜素和氧化膦)的玉米中国采用基因工程培育了两种抗优质烟草，并在