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1、基因工程的应用课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 基因工程自基因工程自2020世纪世纪7070年代兴起后，在年代兴起后，在短短的短短的3030年间，得到了飞速的发展，现在年间，得到了飞速的发展，现在已经成为生物科学的核心技术。已经成为生物科学的核心技术。基因工程的实际应用领域有：基因工程的实际应用领域有：农牧业、工业、环境、能源、医学卫生等农牧业、工业、环境、能源、医学卫生等 应用生物：植物、动物、微生物应用生物：植物、动物、微生物 一一、植物基
2、因工程、植物基因工程 植物基因工程技术主要用于提高植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力（如抗除草剂，抗农作物的抗逆能力（如抗除草剂，抗虫，抗病，抗干旱和抗盐碱等）虫，抗病，抗干旱和抗盐碱等）,还还可以改良农作物的品质。可以改良农作物的品质。1.1.抗虫转基因植物抗虫转基因植物传统的害虫防治办法：农药传统的害虫防治办法：农药转基因抗虫植物优点：减少环境污染、降低生产转基因抗虫植物优点：减少环境污染、降低生产成本、提高产量。成本、提高产量。已经问世的转基因抗虫作物：已经问世的转基因抗虫作物：棉花、水稻、玉米、马铃薯、番茄等棉花、水稻、玉米、马铃薯、番茄等主要杀虫基因：主要杀虫基因：Bt毒蛋
3、白基因、毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等2.2.抗病转基因植物抗病转基因植物抗病毒基因：抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因、病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因病毒的复制酶基因.抗真菌基因：抗真菌基因：几丁质酶基因、几丁质酶基因、抗毒素合成基因抗毒素合成基因.转黄瓜抗青枯病基因的甜椒转黄瓜抗青枯病基因的甜椒3.3.抗逆转基因植物抗逆转基因植物恶劣的环境条件：恶劣的环境条件：盐碱，干旱，低温，涝盐碱，干旱，低温，涝灾等。灾等。4.4.利用转基因改良植物的品质利用转基因改良植物的品质不会引起过敏的转基因大豆不会引起过敏的转
4、基因大豆转基因蓝玫瑰转基因蓝玫瑰 提高花提高花 卉的观赏价卉的观赏价值值1.1.用于提高动物生长速度用于提高动物生长速度原因：外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长更快原因：外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长更快转基因鲤鱼转基因鲤鱼二、动物基因工程前景广阔二、动物基因工程前景广阔 将人的将人的生生长激素基因长激素基因或或牛的生长激素牛的生长激素基因分别注射基因分别注射到小白鼠受精到小白鼠受精卵中，得到的卵中，得到的“超级小鼠超级小鼠”。2.2.用于改善畜产品的品质用于改善畜产品的品质优点：避免食物过敏、腹泻、恶心等不适优点：避免食物过敏、腹泻、恶心等不适转基因转基因牛的乳牛的乳汁，
5、降汁，降低乳糖低乳糖含量含量3.3.用转基因动物生产药物用转基因动物生产药物过程：过程：1 1、将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调、将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件控组件重组在一起重组在一起。2 2、用显微注射法、用显微注射法导入导入到受精卵。到受精卵。3 3、将受精卵、将受精卵送入送入母体内。母体内。4 4、转基因动物进入泌乳期后，、转基因动物进入泌乳期后，提取提取乳汁，其中就乳汁，其中就含有人类所需的药用蛋白。含有人类所需的药用蛋白。目前已经表达的产物：目前已经表达的产物：抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、-抗胰蛋白抗胰蛋白酶酶乳汁中含有人
6、生长激素的转基因牛思考：为什么乳腺能成为基因药物最理想思考：为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？的表达场所呢？乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，内循环，不会影响不会影响转基因动物本身的生理转基因动物本身的生理代谢反应。代谢反应。从乳汁中获取目的基因产物，从乳汁中获取目的基因产物，产量高产量高，易提纯易提纯，表达的蛋白质已经过充分的，表达的蛋白质已经过充分的修饰修饰加工加工，具有稳定的生物活性。，具有稳定的生物活性。转基因动物又可无限繁殖。转基因动物又可无限繁殖。4.4.用转基因的动物作器官移植的供体用转基因的动物作器官移植的供体 目前，人类的器
7、官移植是一个世界性的难题。目前，人类的器官移植是一个世界性的难题。由于猪的内脏构造，大小，血管分布与人极为相由于猪的内脏构造，大小，血管分布与人极为相似，而且猪内隐藏的病毒远远少于人类。科学家似，而且猪内隐藏的病毒远远少于人类。科学家将目光集中在小型猪身上，可是会发生免疫排斥。将目光集中在小型猪身上，可是会发生免疫排斥。方法：将器官供体基因组导入某种调节因子，方法：将器官供体基因组导入某种调节因子，以抑制抗原基因的表达，或者设法除去抗原决定以抑制抗原基因的表达，或者设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，获得没有免疫排斥的转基因，再结合克隆技术，获得没有免疫排斥的转基因克隆猪器官。基因克隆猪器官
8、。在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素干扰素从从生物体的哪些结构中直接提取？生物体的哪些结构中直接提取？直接从生物的直接从生物的直接从生物的直接从生物的组织组织组织组织、细胞细胞细胞细胞或或或或血液血液血液血液中提取。中提取。中提取。中提取。传统生产方法的缺点传统生产方法的缺点 由于受原料来源的限制，量少而且由于受原料来源的限制，量少而且由于受原料来源的限制，量少而且由于受原料来源的限制，量少而且价格价格价格价格十分十分十分十分昂贵昂贵昂贵昂贵。可利用什么方法来解决上述问题？可利用什么方法来解决上述问题？利用利用利用利用基因工程基因工程基因工程基因
9、工程方法制造方法制造方法制造方法制造“工程菌工程菌工程菌工程菌”，可，可，可，可高效率高效率高效率高效率地地地地生产出各种生产出各种生产出各种生产出各种高质量高质量高质量高质量、低成本低成本低成本低成本的药品的药品的药品的药品。三、基因工程药品异军突起三、基因工程药品异军突起基因工程药品基因工程药品 生长激素生长激素 治疗侏儒症治疗侏儒症的的唯一方法唯一方法，是向人体注射生，是向人体注射生长激素。而生长激素的获得很困难。以前，要长激素。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，从大脑的底部获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底部摘摘取垂体取垂体，并从中提取生长激素。，并从中提取生
10、长激素。现可利用基因工程方法，将人的现可利用基因工程方法，将人的生长激素生长激素基因导入大肠杆菌基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。中，使其生产生长激素。人们从人们从450L450L大肠杆菌培养液中提取的生长大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于激素，相当于6 6万具尸体的全部产量。万具尸体的全部产量。胰岛素从猪、牛等动物的胰胰岛素从猪、牛等动物的胰腺中提取，腺中提取，100Kg100Kg胰腺只能提取胰腺只能提取4-4-5g5g的胰岛素，其产量之低和价格的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。之高可想而知。将合成的胰岛素将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，基因导入大肠杆菌，每每2000L2000
11、L培养液就能产培养液就能产生生100g100g胰岛素！使其胰岛素！使其价格降低了价格降低了30%-50%!30%-50%!基因工程药品基因工程药品 胰岛素胰岛素从人血中提取干扰素，从人血中提取干扰素，300L300L血才提取血才提取1mg1mg！通过基因工程通过基因工程的方式创造了能合的方式创造了能合成人干扰素的大肠成人干扰素的大肠杆菌，每杆菌，每1Kg1Kg的培的培养液可提取养液可提取202040mg40mg干扰素干扰素人人造造血血液液及及其其生生产产基因工程药品基因工程药品 干扰素干扰素 是指是把是指是把健康的外源基因导入有基因缺陷的健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞细胞中，达到治疗疾病的
12、目的。中，达到治疗疾病的目的。四、基因治疗曙光初照四、基因治疗曙光初照 19901990年，美国医学家年，美国医学家安德森安德森对一例患对一例患腺苷脱氨酶腺苷脱氨酶(ADA)ADA)缺乏症的缺乏症的4 4岁女孩谢德尔进行岁女孩谢德尔进行基因治疗基因治疗。该女孩。该女孩由于先天由于先天缺乏缺乏ADAADA基因基因，自身不能生产，自身不能生产ADAADA，先天免疫，先天免疫功能不全，只能生活在无菌的隔离帐里。经多次治疗功能不全，只能生活在无菌的隔离帐里。经多次治疗后，过上了正常人的生活。后，过上了正常人的生活。腺苷脱氨酶是一种与机体细胞免疫活性有重要关系的核酸代谢酶。p基因治疗基因治疗事例事例美国
13、医学家安德森美国医学家安德森谢德尔，谢德尔，1999基因治疗SCID的过程 体外基因治疗：从病人体内获得某种细胞进行培养然后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。体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。不论是哪一种基因治疗，目前都处不论是哪一种基因治疗，目前都处于初期的临床试验阶段。于初期的临床试验阶段。在人们还不能完全解释人类基因组在人们还不能完全解释人类基因组的运转机制，没有充分了解基因调控机的运转机制，没有充分了解基因调控机制和疾病的分子机理之前，基因治疗是制和疾病的分子机理之前，基因治疗是非常困难的，另外还存在着技术问题，非常困难的，另外还存在着技术问题，伦理道德方面以及安全性方面的许多困伦理道德方面以及安全性方面的许多困难。难。