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1、基因工程的應(yīng)用,,,一、植物基因工程碩果累累,轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)主要用于提高濃作物的抗逆能力,以及改良弄作物的品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物等方面.,1.抗蟲轉(zhuǎn)基因植物,2.抗病轉(zhuǎn)基因植物,3.其他抗逆轉(zhuǎn)基因植物,4.利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì),,,1）高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具優(yōu)良品質(zhì)的品種用基因工程的方法可以改善糧食作物的蛋白質(zhì)含量。如“向日葵豆”植株。2）抗逆性品種將細(xì)菌的抗蟲、抗病毒、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等抗性基因轉(zhuǎn)移到作物體內(nèi)，將從根本上改變作物的特性。如轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。,,,基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用：,1）高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具優(yōu)良品質(zhì)的品種用基因工程的方法可以改善糧食作物的蛋白質(zhì)含量。如“向日葵豆”植株。

2、2）抗逆性品種將細(xì)菌的抗蟲、抗病毒、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等抗性基因轉(zhuǎn)移到作物體內(nèi)，將從根本上改變作物的特性。如轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。,,,繁殖具有抗病能力、高產(chǎn)仔率、高產(chǎn)奶率和高質(zhì)量的皮毛等優(yōu)良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。該過程的重要步驟是通過感染或顯微注射技術(shù)將重組DNA轉(zhuǎn)移到動(dòng)物受精卵中。,基因工程在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用主要是什么？,將人的生長(zhǎng)激素基因和牛的生長(zhǎng)素基因分別注射到小白鼠受精卵中，得到的“超級(jí)小鼠”。,二、動(dòng)物基因工程前景廣闊,1.用于提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度,2.用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì),3.用轉(zhuǎn)基因的動(dòng)物生產(chǎn)藥物,4.用轉(zhuǎn)基因的動(dòng)物作器官移植的供體,5.基因工程藥品異軍突起,,,在傳統(tǒng)的藥品生

3、產(chǎn)中，某些藥品如胰島素、干擾素直接生物體的哪些結(jié)構(gòu)中提?。?藥品直接從生物的組織、細(xì)胞或血液中提取。,傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的缺點(diǎn),由于受原料來源的限制，價(jià)格十分昂貴。,可利用什么方法來解決上述問題？,利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品。,,,胰島素是治療糖尿病的特效藥。一般臨床上使用的胰島素主要從豬、牛等家畜的胰腺中提取，每100kg胰腺只能提取4~5g胰島素。用該方法生產(chǎn)的胰島素產(chǎn)量低，價(jià)格昂貴，遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)需要。1979年，科學(xué)家將動(dòng)物體內(nèi)的胰島素基因與大腸桿菌DNA分子重組，并在大腸桿菌內(nèi)實(shí)現(xiàn)了表達(dá)。1982年，美國一家基因公司用基因工程方法生產(chǎn)的胰島素投

4、入市場(chǎng)，售價(jià)降低了30%~50%。,基因工程藥品——胰島素,,,干擾素是病毒侵入細(xì)胞后產(chǎn)生的一種糖蛋白。干擾素幾乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一種抗病毒的特效藥。此外干擾素對(duì)治療某些癌癥和白血病也有一定療效。傳統(tǒng)的干擾素生產(chǎn)方法是從人血液中的白細(xì)胞內(nèi)提取，每300L血液只能提取出1mg干擾素。1980~1982年，科學(xué)家用基因工程方法在大腸桿菌及酵母菌細(xì)胞內(nèi)獲得了干擾素，是傳統(tǒng)的生產(chǎn)量的12萬倍。1987年上述干擾素大量投放市場(chǎng)。,基因工程藥品——干擾素,,,治療侏儒癥的唯一方法，是向人體注射生長(zhǎng)激素。而生長(zhǎng)激素的獲得很困難。以前，要獲得生長(zhǎng)激素，需解剖尸體，從大腦的底部摘取垂體，并從中提取生

5、長(zhǎng)激素?，F(xiàn)可利用基因工程方法，將人的生長(zhǎng)激素基因?qū)氪竽c桿菌中，使其生產(chǎn)生長(zhǎng)激素。人們從450L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長(zhǎng)激素，相當(dāng)于6萬具尸體的全部產(chǎn)量。,基因工程藥品——生長(zhǎng)激素,,,轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的乳腺。,就基因藥物而言，最理想的表達(dá)場(chǎng)所是哪里？,是指把人或哺乳動(dòng)物的某種基因?qū)氲讲溉閯?dòng)物(如鼠、兔、羊和豬)的受精卵里，目的基因若與受精卵染色體DNA整合，細(xì)胞分裂時(shí)，該基因隨染色體的倍增而倍增，使每個(gè)細(xì)胞中都帶有目的基因，使性狀得以表達(dá)，并穩(wěn)定地遺傳給后代，從而獲得基因產(chǎn)品。這樣一種新的個(gè)體，稱為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。,什么叫轉(zhuǎn)基因動(dòng)物？,,,1）乳腺是一個(gè)外分泌器官，乳汁不進(jìn)入體內(nèi)循環(huán)，不會(huì)影響轉(zhuǎn)基

6、因動(dòng)物本身的生理代謝反應(yīng)。2）從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，易提純，表達(dá)的蛋白質(zhì)已經(jīng)過充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性。3）從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產(chǎn)物的同時(shí)，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物又可無限繁殖。,為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達(dá)場(chǎng)所呢？,,,基因診斷：,也稱為DNA診斷或基因探針技術(shù)，即在DNA水平分析檢測(cè)某一基因，從而對(duì)特定的疾病進(jìn)行診斷。探針制備：放射性同位素(如32P)、熒光分子等標(biāo)記的DNA分子；原理：利用DNA分子雜交原理；,三、基因治療曙光初照,,,基因探針：,基因探針就是一段與目的基因或DNA互補(bǔ)的特異核苷酸序列。它包括整個(gè)基因，或基因的一部分；可以是DNA本身，也可以是由

7、之轉(zhuǎn)錄而來的RNA。,,,DNA分子雜交原理：,DNA分子雜交是基因診斷最基本的方法之一。其基本原理是：互補(bǔ)的DNA單鏈能夠在一定條件下結(jié)合成雙鏈，即能夠進(jìn)行雜交。這種結(jié)合是特異的，即嚴(yán)格按照堿基互補(bǔ)配對(duì)進(jìn)行。因此，當(dāng)用一段已知基因的核苷酸序列作為探針，與被測(cè)基因進(jìn)行接觸，若兩者的堿基完全配對(duì)成雙鏈，則表明被測(cè)基因中含有已知的基因序列。,,,基因診斷技術(shù)在什么方面發(fā)展迅速？,在診斷遺傳性疾病方面發(fā)展迅速。目前已經(jīng)可以對(duì)幾十種遺傳病進(jìn)行產(chǎn)前診斷。,1）β—珠蛋白的DNA探針→鐮刀狀細(xì)胞貧血癥2）苯丙氨酸羧化酶基因探針→苯丙酮尿癥3）白血病患者細(xì)胞中分離出的癌基因制備的DNA探針→白血病,舉例,,

8、,基因治療：,是指是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的。,患半乳糖血癥的患者，由于細(xì)胞內(nèi)半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶，使過多的半乳糖在體內(nèi)積聚，引起肝、腦等功能受損。1971年，美國科學(xué)家在體外做了試驗(yàn)，用帶有半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因的噬菌體侵染患者的離體組織細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些組織細(xì)胞能夠利用半乳糖了。這表明，用基因替換的方法治療這種遺傳病是可能的。,,,用口徑為1μm的DNA注射器，將大量的目的基因片段注入到受精卵的核內(nèi)，然后把經(jīng)過注射的受精卵移植到另一只雌性動(dòng)物的子宮內(nèi)，使受精卵發(fā)育為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。,什么叫顯微注射技術(shù)？,,,基因工程與食品業(yè),基因工程為人類開

9、辟新的食物來源。1）雞蛋白基因在大腸桿菌和酵母菌中表達(dá)獲得成功。這表明，未來能用發(fā)酵罐培養(yǎng)的大腸桿菌或酵母菌來生產(chǎn)人類所需要的卵清蛋白。2）用基因工程的方法從微生物中獲得人們所需要的糖類、脂肪和維生素等產(chǎn)品。,基因工程為食品工業(yè)中提供了什么前景？,,,基因工程與環(huán)境保護(hù),1）用于環(huán)境監(jiān)測(cè)。2）用于被污染環(huán)境的凈化。,基因工程在環(huán)保方面有什么應(yīng)用？,例如：用DNA探針可以檢測(cè)飲用水中病毒的含量。此方法的特點(diǎn)是快速、靈敏，1噸水中有10個(gè)病毒也能檢測(cè)出來。,通過基因工程方法怎樣進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)？,1）用基因工程產(chǎn)物——“超級(jí)細(xì)菌”分解石油，可以大大提高細(xì)菌分解石油的效率。具體方法：將能分解三種烴類的假單孢桿菌的基因都轉(zhuǎn)移到能分解另一種烴類的假單孢桿菌內(nèi)，創(chuàng)造出了能同時(shí)分解四種烴類的“超級(jí)細(xì)菌”。2）用基因工程培養(yǎng)出“吞噬”汞和降解土壤中DDT的細(xì)菌，以及能夠凈化鎘污染的植物。3）通過基因重組構(gòu)建新的殺蟲劑，取代生產(chǎn)過程中耗能多、易造成環(huán)境污染的農(nóng)藥，并試圖通過基因工程回收和利用工業(yè)廢物。,通過基因工程方法怎樣凈化被污染的環(huán)境？,（二）基因操作的工具,,