,基因工程的应用,一、基因工程在农业上的应用,植物基因工程技术主要用于哪些方面?,抗虫转基因植物,抗病转基因植物,抗逆转基因植物,利用转基因改良作物品质，提高产量,1、 抗虫基因有哪些？,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。,2、抗虫棉的目的基因是什么?目的基因从何而来?,（一）抗虫转基因植物,抗虫棉的培育,目的基因,病毒外壳蛋白基因 病毒的复制酶基因,成果：,抗烟草花叶病毒的转基因烟草 抗病毒的转基因小麦等。,（二）抗病转基因植物,抗病毒基因：,抗毒素合成基因,抗真菌基因：,引起植物生病的病原微生物有：病毒、真菌和细菌,几丁质酶基因,哪些环境条件会造成农作物低产、减产？,抗逆基因,调节渗透压的基因,抗冻蛋白基因,抗除草剂基因,调节细胞渗透压，使植物抗干旱、抗盐碱,使植物抗寒,使植物抗除草剂,(三）抗逆转基因植物,成果：,A.利用调节细胞渗透压的基因，提高作物抗旱和抗盐碱能力； B.将鱼的抗冻蛋白基因转入番茄，提高番茄的抗冻能力。 C.将抗除草剂基因导入农作物中，在喷洒除草剂时，杀死杂草而不杀死农作物。,（四）利用转基因改良农作物品质,成果：,A将富含赖氨酸的蛋白质的编码 基因导入玉米，获得的转基因 玉米赖氨酸含量提高30。 B将控制番茄成熟的基因带入番 茄，获得转基因延熟番茄，储 存期可以达2个月。 C将与植物花青素有关的基因导 入矮牵牛中，转基因矮牵牛出 现颜色变异。,二动物基因工程的应用,外源生长激素,肠乳糖酶,启动子,乳腺,免疫排斥反应,目的基因：,生长激素基因,例如：,转入外源生长激素基因的“超级小鼠”,上：转基因鱼-长得快、个头大,将 基因与 等调控组件重组在一起，通过 等方法，导入哺乳动物的 中，将其送入母体，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,药物蛋白,乳腺蛋白基因的启动子,显微注射,受精卵,操作过程：,获取目的基因 （药用蛋白基因）,构建基因表达载体 （药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组）,显微注射 （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 （只有在产下的雌性动物个体中，转入的基因才能表达）,动物进入泌乳期 （分泌的乳汁中包含所需要的药物）,优点：,产量高；质量好 成本低；易提取,为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？ 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。 从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性。 从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可无限繁殖。,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。,三、基因工程药品异军突起,(P22页）,在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素直接 从生物的组织、细胞或血液中提取。由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。,什么是工程菌，利用工程菌生产的药物有哪些,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。,基因工程药品 胰岛素,干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖蛋白。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。,基因工程药品 干扰素,治疗侏儒症的唯一方法，是注射生长激素。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,目前我国生产的基因工程药物有胰岛素、干扰素、乙肝疫苗等。,1、胰岛素、生长激素的本质、作用？ 2、基因工程药物一般是口服药物吗？,利用工程菌生产基因工程药物,结合以上资料，阅读非常学案P7，回答一下问题。,练一练,利用细菌大量生产人胰岛素，下列有关叙述不正确的是 A、需有适当载体将人胰岛素基因导入细菌 B、需有适当的酶对载体与人胰岛素基因进行切割与黏合 C、重组后的DNA分子，须在细菌体内转录、翻译成人胰岛素 D、利用细菌生产人胰岛素的过程需要核糖体、内质网、高尔基体的参与,D,是指是把正常基因（健康的外源基因）导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。,四、基因治疗曙光初照,1、基因治疗的概念:,2、基因治疗的类型:,体外基因治疗：,体内基因治疗：,4、举例：,复合型免疫缺陷症,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。,3、基因治疗的发展现状：,目前都处于初期的临床试验阶段,体外基因治疗：从病人体内获取某种细胞进行培养，然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩大培养，最后重新输入患者体内。,治疗方法：,利用修饰的腺病毒作为载体，将治疗囊性纤维病的正常基因转入患者的肺部组织中。,体内基因治疗：,直接向人体细胞中转移基因,1、镰刀型细胞贫血症患者的红细胞产生异常的根本原因？ 2、导入过程是将携带人正常基因的载体导入患者所有细胞吗？为什么？,虫,病,逆,动物生长速度,畜产品品质,药物,器官移植,正常基因,该基,因表达产物,显微注射法,受精卵(或早期胚胎),受精卵(或早期胚胎细胞)具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞中表达,膀胱上皮,DNA分子杂交(核酸探针),练一练,4、2009年4月29日人类基因治疗报道，在美国佛罗里达大学基因治疗中心接受基因治疗的三名遗传性失明患者都重新获得了一定的视力，并且没有严重的副作用。基因治疗是指 A、把健康外源基因导入有缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。 B、对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的。 C、运用人工诱变方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变，从而恢复正常。 D、运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的。,A,