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1、选修基因工程的应用第1页，此课件共36页哦一一、植物基因工程硕果累累：、植物基因工程硕果累累：1.1.哪些转基因作物已进入大规模商业化应哪些转基因作物已进入大规模商业化应用阶段用阶段?转基因大豆、棉花、油菜和玉米转基因大豆、棉花、油菜和玉米大豆大豆63%、棉花、棉花13%、油菜、油菜5%和玉和玉米米19%第2页，此课件共36页哦2.2.植物基因工程技术主要用于哪些方植物基因工程技术主要用于哪些方面面?提高农作物的抗逆能力（如抗虫、抗提高农作物的抗逆能力（如抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱、抗除草剂等）病、抗干旱和抗盐碱、抗除草剂等）改良农作物的品质改良农作物的品质利用植物生产药物等方面利用植物生产药
2、物等方面.第3页，此课件共36页哦(一一)抗虫转基因植物：抗虫转基因植物：1.1.虫害给农作物带来了哪些影响虫害给农作物带来了哪些影响?对农业害虫如何进行防治对农业害虫如何进行防治?有哪些不足有哪些不足?2.2.现在已有哪些转基因抗虫植物问世现在已有哪些转基因抗虫植物问世?转基因抗虫水稻、棉、玉米、马铃薯、番茄、转基因抗虫水稻、棉、玉米、马铃薯、番茄、大豆、蚕豆、烟草、苹果、核桃、杨、菊花、大豆、蚕豆、烟草、苹果、核桃、杨、菊花、白花三叶草等。白花三叶草等。13%13%。化学农药。环境污染，损害健康，增加成本。化学农药。环境污染，损害健康，增加成本第4页，此课件共36页哦3.3.抗虫基因：抗虫
3、基因：BtBt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等请阅读请阅读P18P18生物资料技术卡生物资料技术卡,了解一些抗虫基因了解一些抗虫基因及抗虫机理。及抗虫机理。4.4.我国的转基因抗虫棉取得了哪些进展我国的转基因抗虫棉取得了哪些进展?我国转基因抗虫棉就是转入我国转基因抗虫棉就是转入BtBt毒蛋白基因毒蛋白基因培育出来培育出来的，对棉铃虫有较强的抗性。的，对棉铃虫有较强的抗性。19981998年占年占10%10%，20002000年占年占64.4%64.4%，20022002年我国种植面年我国种植面积积9
4、51095104 4hmhm2 2，增加收益，增加收益2020亿元。亿元。第5页，此课件共36页哦（二）抗病转基因植物：（二）抗病转基因植物：1.1.什么是病原微生物？有哪些种类？什么是病原微生物？有哪些种类？引起生物生病的微生物，引起生物生病的微生物，主要有病毒、真主要有病毒、真菌和细菌等菌和细菌等2.2.为什么说常规育种很难培育出抗病毒的新品种为什么说常规育种很难培育出抗病毒的新品种？3.3.在抗病转基因植物中使用最多的是什么基因？在抗病转基因植物中使用最多的是什么基因？病毒外壳蛋白（病毒外壳蛋白（coat proteincoat protein，CPCP）基因、）基因、病毒的复制酶基因病
5、毒的复制酶基因自身缺少抗病毒的基因自身缺少抗病毒的基因第6页，此课件共36页哦4.4.在抗在抗真菌真菌转基因植物转基因植物中中使用什么基因？使用什么基因？几丁质酶基因几丁质酶基因和和抗毒素合成基因抗毒素合成基因 第8页，此课件共36页哦（三）抗逆转基因植物：（三）抗逆转基因植物：1.1.哪些环境条件会造成农作物低产、减产？哪些环境条件会造成农作物低产、减产？盐碱、干旱、低温和涝害等是常见因素盐碱、干旱、低温和涝害等是常见因素2.2.盐碱和干旱对农作物的危害与什么有关？盐碱和干旱对农作物的危害与什么有关？细胞内的渗透压调节细胞内的渗透压调节在抗盐碱和抗干旱作物中使用了什么基因？在抗盐碱和抗干旱作
6、物中使用了什么基因？调节细胞渗透压的基因，来提高农作物调节细胞渗透压的基因，来提高农作物的抗盐碱和抗干旱的能力的抗盐碱和抗干旱的能力 第9页，此课件共36页哦3.3.转基因耐寒的烟草和番茄中转基因耐寒的烟草和番茄中哪种目的基因提高哪种目的基因提高了其抗寒能力？了其抗寒能力？目的基因目的基因从何而来？从何而来？将鱼的抗冻蛋白基因导入烟草和番茄，使将鱼的抗冻蛋白基因导入烟草和番茄，使它们的耐寒能力均有提高。它们的耐寒能力均有提高。第10页，此课件共36页哦4.4.抗除草剂基因有何用途？抗除草剂基因有何用途？将抗除草剂基因导入大豆、玉米等作物，喷洒除草将抗除草剂基因导入大豆、玉米等作物，喷洒除草剂时
7、，杀死田间的杂草而不损伤作物剂时，杀死田间的杂草而不损伤作物第11页，此课件共36页哦（四）利用转基因改良植物的品质：（四）利用转基因改良植物的品质：必需氨基酸：人体必不可少，而机体内又不能合成的，必需氨基酸：人体必不可少，而机体内又不能合成的，必须从食物中补充的氨基酸，称必须从食物中补充的氨基酸，称必需氨基酸必需氨基酸。必需氨基酸共有种：缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、必需氨基酸共有种：缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）苯丙氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、色氨酸、苏氨酸、色氨酸、苏氨酸、赖氨酸。赖氨酸。记法：携（缬）一（异）两（亮）本记法：携（缬）一（异）两（亮）本（苯）单（蛋）色书
8、（苏）来（赖）（苯）单（蛋）色书（苏）来（赖）如果饮食中经常缺少必需氨基酸，可影响健康。如果饮食中经常缺少必需氨基酸，可影响健康。另外另外1212种氨基酸是人体内能够合成的叫做非必需氨基酸。种氨基酸是人体内能够合成的叫做非必需氨基酸。第12页，此课件共36页哦1.你知道哪些你知道哪些食品中缺少必需氨基酸食品中缺少必需氨基酸？豆类缺蛋氨酸，大米、玉米、小麦含赖氨酸少。豆类缺蛋氨酸，大米、玉米、小麦含赖氨酸少。2.如何用转基因的方法加以改良如何用转基因的方法加以改良？将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因，导入植物将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因，导入植物改变必需氨基酸合成途径中某种关键酶的活性，以
9、改变必需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。提高氨基酸的含量。第13页，此课件共36页哦3.转基因延熟番茄的目的基因转基因延熟番茄的目的基因是什么？是什么？控制控制番茄果实成熟的基因导入番茄，获得转基因番茄果实成熟的基因导入番茄，获得转基因延熟番茄延熟番茄。第14页，此课件共36页哦4.转基因矮牵牛的目的基因转基因矮牵牛的目的基因是什么？是什么？将将与植物花青素代谢有关的基因与植物花青素代谢有关的基因导入花导入花卉植物矮牵牛中，转基因矮牵牛呈现出卉植物矮牵牛中，转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色变异，大大提高了花自然界没有的颜色变异，大大提高了花卉的观赏价值。卉的观赏价值。第
10、15页，此课件共36页哦异想天开异想天开第16页，此课件共36页哦总结：基因工程在农业上的应用总结：基因工程在农业上的应用（1 1）高产、稳产和具优良品质的品种）高产、稳产和具优良品质的品种 用基因工程的方法可以改善粮食作物的用基因工程的方法可以改善粮食作物的 蛋白质含量。蛋白质含量。（2 2）抗逆性品种）抗逆性品种 将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内，将抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。第17页，此课件共36页哦二二、动物
11、基因工程前景广阔、动物基因工程前景广阔（一）用于提高动物生长速度：（一）用于提高动物生长速度：动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等导入外源生长激素基因导入外源生长激素基因第18页，此课件共36页哦（二）用于改善畜产品的品质：（二）用于改善畜产品的品质：举例说明举例说明将将肠乳糖酶基因肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，转基因牛分泌导入奶牛基因组，转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大减低。的乳汁中乳糖的含量大大减低。第19页，此课件共36页哦（三）用转基因的动物生产药物：（三）用转基因的动物生产药物：1.1.就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？就基因药物而言
12、，最理想的表达场所是哪里？就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？该转基因动物的该转基因动物的乳腺乳腺。第20页，此课件共36页哦 （1 1）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内）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。循环，不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。（2 2）从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易）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。稳定的生物活性。（3 3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产物）从乳汁
13、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。的同时，转基因动物又可无限繁殖。2.为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？呢？第21页，此课件共36页哦1）含义：将）含义：将药物蛋白基因药物蛋白基因与乳腺蛋白基因的启与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方，通过显微注射等方法，导入哺乳动物的受精卵中，将受精卵送入母体，法，导入哺乳动物的受精卵中，将受精卵送入母体，使其发育成转基因动物。使其发育成转基因动物。转基因动物进入泌乳期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，称后，可以
14、通过分泌乳汁生产所需要的药品，称为为乳腺生物反应器乳腺生物反应器或乳房生物反应器。或乳房生物反应器。3.乳腺生物反应器（乳腺生物反应器（P21）2 2）优点：）优点：产量高产量高质量好质量好成本低成本低易提取易提取 3 3）成果：已在牛和山羊等动物）成果：已在牛和山羊等动物乳腺生物反应器乳腺生物反应器中表中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和-抗胰抗胰蛋白酶等重要医药产品。蛋白酶等重要医药产品。第22页，此课件共36页哦获取目的基因（例如生长激素基因）获取目的基因（例如生长激素基因）构建基因表达载体（在生长激素基因前加构建基因表达载体（在生长激素基因前
15、加特异特异表达的启动子表达的启动子）显微注射导入哺乳动物受精卵中显微注射导入哺乳动物受精卵中形成胚胎形成胚胎将胚胎送入母体动物将胚胎送入母体动物发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，发育成转基因动物（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达）。转入的基因才能表达）。思考思考:用基因工程技术实现动物用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器乳腺生物反应器的操的操作过程是怎样的？作过程是怎样的？第23页，此课件共36页哦将将目的基因目的基因目的基因目的基因导入到动物的受精卵里，目的基因若与受精卵染导入到动物的受精卵里，目的基因若与受精卵染导入到动物的受精卵里，目的基因若与受精卵染导入到动物的受精卵
16、里，目的基因若与受精卵染色体色体色体色体DNADNADNADNA整合，细胞分裂时，该基因随染色体的倍增而倍整合，细胞分裂时，该基因随染色体的倍增而倍增，使每个细胞中都带有目的基因，使增，使每个细胞中都带有目的基因，使性状得以表达性状得以表达性状得以表达性状得以表达，并稳定地遗传给后代，从而获得基因产品。这样一种新并稳定地遗传给后代，从而获得基因产品。这样一种新的个体，称为转基因动物。的个体，称为转基因动物。1.什么叫转基因动物？什么叫转基因动物？2.基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么？基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么？繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮繁殖具有抗病能力、
17、高产仔率、高产奶率和高质量的皮繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量的皮繁殖具有抗病能力、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。毛等优良品质的转基因动物。毛等优良品质的转基因动物。毛等优良品质的转基因动物。该过程的重要步骤是通过该过程的重要步骤是通过该过程的重要步骤是通过该过程的重要步骤是通过感染或显微注射技术感染或显微注射技术感染或显微注射技术感染或显微注射技术将重组将重组DNADNADNADNA转移到动物受精卵中。转移到动物受精卵中。总结：总结：第24页，此课件共36页哦（四）用转基因动物作器官移植的供体：（四）用转基因动物作器官移植的供体：1.来源：利用基因工程对
18、猪的器官进行来源：利用基因工程对猪的器官进行改造改造2.方法：方法：将器官供体基因组导入某种调节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设法因子，以抑制抗原决定基因的表达或设法除去抗原决定基因除去抗原决定基因，再结合克隆技术，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官猪器官第25页，此课件共36页哦异想天开异想天开第26页，此课件共36页哦1.1.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、干扰素等直接从生物体的哪些结构中提取？干扰素等直接从生物体的哪些结构中提取？从生物体相应的组织、细胞或血液
19、中提取。从生物体相应的组织、细胞或血液中提取。2.2.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，价格十分昂贵。由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。三、基因工程药品异军突起：三、基因工程药品异军突起：第27页，此课件共36页哦3.3.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？利用基因工程方法制造转基因的利用基因工程方法制造转基因的工程菌工程菌，可高效率地，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。生产出各种高质量、低成本的药品。工程菌工程菌:用用基因工程基因工程方法，使外源基因得到高效方法，使外源基因得到高效率表达的率表达的菌类细胞株系菌类细胞株系。基因工程药
20、品包括：基因工程药品包括：细胞因子、抗体、疫苗、激细胞因子、抗体、疫苗、激素等素等第28页，此课件共36页哦 胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临床上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使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺中提取，每取，每100kg100kg胰腺只能提取胰腺只能提取4 45g5g胰岛素。用该方胰岛素。用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，远不能满足社法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，远不能满足社会需要。会需要。19791979年，科学家年，科学家将动物体内的胰岛素基将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌因与大肠杆菌DNADNA分子重组分子重组，并
21、在大肠杆菌内实，并在大肠杆菌内实现了表达。现了表达。19821982年，美国一家基因公司用基因工年，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰岛素投入市场，售价降低了程方法生产的胰岛素投入市场，售价降低了30%30%50%50%。基因工程药品基因工程药品 胰岛素胰岛素第29页，此课件共36页哦 治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射生长激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。中提取生长激素。现可利用基因工程方法
22、，现可利用基因工程方法，将人的生长激素基因将人的生长激素基因导入大肠杆菌中导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。人们从，使其生产生长激素。人们从450 L450 L大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于当于6 6万人的全部产量。万人的全部产量。基因工程药品基因工程药品 生长激素生长激素第30页，此课件共36页哦干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染后产生的一干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染后产生的一种种糖蛋白糖蛋白。干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的。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。此外干扰素对感染，是一种抗病毒的特效药。此外干扰素对治疗癌症和
23、某些白血病也有一定疗效。传统的治疗癌症和某些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，干扰素生产方法是从人血液中的白细胞内提取，每每300L300L血液只能提取出血液只能提取出1mg1mg干扰素。干扰素。1980198019821982年，年，科学家科学家用基因工程方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内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获得了干扰素，是传统的生产量的，是传统的生产量的1212万倍。万倍。19871987年上述干扰素大量投放市场。年上述干扰素大量投放市场。基因工程药品基因工程药品 干扰素干扰素第31页，此课件共36页哦4.4.利用微生物生产药物的优
24、越性何在利用微生物生产药物的优越性何在?利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体后导入微生物，然蛋白质的编码基因，构建成表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。有以下优越性后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。有以下优越性（1 1）利用微生物活细胞作为表达系统利用微生物活细胞作为表达系统，繁殖快，繁殖快，表达效率表达效率高。高。（2 2）可以解决传统制药中原料来源的不足可以解决传统制药中原料来源的不足。利用基因。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料工程菌发酵生产就不需要从动
25、物或人体上获取原料（3 3）无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。）无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。降低生产成本降低生产成本，减少生产人员和管理人员，减少生产人员和管理人员。第32页，此课件共36页哦1.基因治疗概念：基因治疗概念：四四、基因治疗曙光初照：、基因治疗曙光初照：把把正常基因正常基因导入病人体内，使该基因的表达产导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到物发挥功能，从而达到治疗疾病治疗疾病的目的，是治疗的目的，是治疗遗传遗传病病的最有效的手段。（的最有效的手段。（P23）（把特定的（把特定的（把特定的（把特定的外源基因导入有基因缺陷的细胞外源基因导入有
26、基因缺陷的细胞外源基因导入有基因缺陷的细胞外源基因导入有基因缺陷的细胞中，从而中，从而达到治疗疾病的目的）达到治疗疾病的目的）将将腺苷酸脱氨酶基因腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋巴细转入取自患者的淋巴细胞中，使其能产生腺苷酸脱氨酶，再将这种淋巴细胞中，使其能产生腺苷酸脱氨酶，再将这种淋巴细胞转入患者体内。胞转入患者体内。2.实例：对严重复合型免疫缺陷症的治疗实例：对严重复合型免疫缺陷症的治疗第33页，此课件共36页哦 1990 1990年年9 9月月1414日，安德森对一例患日，安德森对一例患ADAADA缺乏症的缺乏症的4 4岁女孩进行基因治疗。这个岁女孩进行基因治疗。这个4 4岁女孩由于遗传
27、基因岁女孩由于遗传基因有缺陷，自身不能生产有缺陷，自身不能生产ADAADA（腺苷酸脱氨酶），先（腺苷酸脱氨酶），先天性免疫功能不全，只能生活在无菌的隔离帐里。天性免疫功能不全，只能生活在无菌的隔离帐里。他们将这个女孩的白血球进行基因改造，使有缺他们将这个女孩的白血球进行基因改造，使有缺陷的基因被健康的基因替代，然后把含正常白血陷的基因被健康的基因替代，然后把含正常白血球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中。在以后球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中。在以后的的1010个月内她又接受了个月内她又接受了7 7次这样的治疗，同时也接次这样的治疗，同时也接受酶治疗。后来，她的免疫功能日趋健全，能够受酶治疗。
28、后来，她的免疫功能日趋健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活，并进入普通走出隔离帐，过上了正常人的生活，并进入普通小学上学。小学上学。第34页，此课件共36页哦3.3.基因治疗的类型：基因治疗的类型：1）体外基因治疗）体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，：先从病人体内获得某种细胞，进行培养，然后在进行培养，然后在体外完成基因转移体外完成基因转移，再筛选成，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。对严重复合型免疫缺陷症的治疗。对严重复合型免疫缺陷症的治疗。2）体内基因治疗）体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基：直接向人体组织细胞中
29、转移基因的治病方法。如将治疗囊性纤维病的正常基因因的治病方法。如将治疗囊性纤维病的正常基因转入患者肺组织转入患者肺组织4.4.基因治疗的发展现状：基因治疗的发展现状：处于初期的临床试验处于初期的临床试验阶段阶段5.5.用于基因治疗的基因种类：正常基因、反义基用于基因治疗的基因种类：正常基因、反义基因和自杀基因因和自杀基因第35页，此课件共36页哦DNADNA分子杂交分子杂交是基因诊断最基本的方法之一。当用是基因诊断最基本的方法之一。当用一段已知基因的核苷酸序列作为一段已知基因的核苷酸序列作为探针探针，与被测基因，与被测基因进行接触，若两者的碱基完全配对成双链，则表进行接触，若两者的碱基完全配对成双链，则表明被测基因中含有已知的基因序列。明被测基因中含有已知的基因序列。知识拓展：基因诊断知识拓展：基因诊断第36页，此课件共36页哦