生物：1.3《基因工程的應(yīng)用》課件(新人教版選修3).ppt

1.3 基因工程的應(yīng)用,大豆、玉米、棉花、油菜已進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用階段,主要用于：提高農(nóng)作物抗逆能力、改良農(nóng)作物品質(zhì)、利用植物生產(chǎn)藥物,一、植物基因工程碩果累累,（一）抗蟲轉(zhuǎn)基因植物,1、使用化學(xué)農(nóng)藥的弊端？ 2、培育抗蟲轉(zhuǎn)基因植物時使用的目的基因： 3、現(xiàn)已問世的抗蟲轉(zhuǎn)基因植物：,（二）抗病轉(zhuǎn)基因植物,1、培育抗病轉(zhuǎn)基因植物時使用的目的基因： 2、現(xiàn)已問世的抗病轉(zhuǎn)基因植物：,（三）抗逆轉(zhuǎn)基因植物,1、造成低產(chǎn)、減產(chǎn)的常見因素： 2、鹽堿、干旱對農(nóng)作物的危害與什么有關(guān)？為什么？ 3、與抗逆轉(zhuǎn)基因植物相對應(yīng)的目的基因是： 抗鹽堿和干旱作物： 耐寒的煙草、番茄： 抗除草劑的大豆：,（四）利用轉(zhuǎn)基因改良植物品質(zhì),1、豆類中含有哪種氨基酸較少？大米、玉米、小麥含哪種氨基酸較少？ 2、如何提高植物中某種氨基酸的含量？,（一）抗蟲轉(zhuǎn)基因植物,1、使用化學(xué)農(nóng)藥的弊端？ 2、培育抗蟲轉(zhuǎn)基因植物時使用的目的基因： 3、現(xiàn)已問世的抗蟲轉(zhuǎn)基因植物：,Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、 淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等,轉(zhuǎn)基因水稻、轉(zhuǎn)基因棉等,（二）抗病轉(zhuǎn)基因植物,1、培育抗病轉(zhuǎn)基因植物時使用的目的基因： 2、現(xiàn)已問世的抗病轉(zhuǎn)基因植物：,使用最多：病毒外殼蛋白基因（CP基因）、 病毒的復(fù)制酶基因；,抗真菌：幾丁質(zhì)酶基因、抗毒素合成基因,轉(zhuǎn)基因煙草、轉(zhuǎn)基因小麥、甜椒、番茄等,（三）抗逆轉(zhuǎn)基因植物,1、造成低產(chǎn)、減產(chǎn)的常見因素： 2、鹽堿、干旱對農(nóng)作物的危害與 有關(guān) ，為什么？ 3、與抗逆轉(zhuǎn)基因植物相對應(yīng)的目的基因是： 抗鹽堿和干旱作物： 耐寒的煙草、番茄： 抗除草劑的大豆：,細(xì)胞內(nèi)滲透壓調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)滲透壓的基因,魚的抗凍蛋白基因,抗除草劑基因,（四）利用轉(zhuǎn)基因改良植物品質(zhì),1、豆類中含有哪種氨基酸較少？大米、玉米、小麥含哪種氨基酸較少？ 2、如何提高植物中某種氨基酸的含量？,將該種氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因，導(dǎo)入植物中； 改變該種氨基酸合成途徑中某種關(guān)鍵酶的活性,必需氨基酸共有種：賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、蘇氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸。,轉(zhuǎn)基因延熟番茄,轉(zhuǎn)基因矮牽牛,異想天開,總結(jié)：基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用,（1）培育抗逆性品種 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。 (2）改良農(nóng)作物的品質(zhì) （培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具優(yōu)良品質(zhì)的品種）,二、動物基因工程前景廣闊,1.動物基因工程的應(yīng)用體現(xiàn)在那些方面？ 2.如何利用動物基因工程技術(shù)提高動物的生長速率? 3.怎樣能在其他營養(yǎng)成分不受影響的情況下,降低乳糖的含量? 4.簡述乳房生物反應(yīng)器的操作過程？ 5.乳房生物反應(yīng)器的操作過程與轉(zhuǎn)基因動物操作過程有何不同之處？ 6.用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體動物、存在的難題和解決的方法分別是什么？,二、動物基因工程前景廣闊,（一）用于提高動物生長速度,導(dǎo)入外源生長激素基因,提高動物生長速度、動物品種改良、建立生物反應(yīng)器、作器官移植供體等,2.如何利用動物基因工程技術(shù)提高動物的生長 速率?,生長快、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國),二、動物基因工程前景廣闊,（二）用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì),（三）用轉(zhuǎn)基因的動物生產(chǎn)藥物,轉(zhuǎn)基因動物的乳腺,（一）用于提高動物生長速度,3.怎樣能在其他營養(yǎng)成分不受影響的情況下,降低 乳糖的含量?,導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級羊和超級小鼠,（1）乳腺是一個外分泌器官，乳汁不進(jìn)入體內(nèi)循環(huán)，不會影響轉(zhuǎn)基因動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，轉(zhuǎn)基因動物又可無限繁殖。,設(shè)問:為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達(dá)場所呢？,獲取目的基因（例如血清白蛋白基因） 構(gòu)建基因表達(dá)載體 顯微注射導(dǎo)入哺乳動物受精卵中 形成胚胎 將胚胎送入母體動物 發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物,4.用基因工程技術(shù)實現(xiàn)動物乳腺生物反應(yīng)器的操作過程是怎樣的？,乳腺生物反應(yīng)器的優(yōu)點：產(chǎn)量 高；質(zhì)量好；成本低；易提取。,5.乳房生物反應(yīng)器的操作過程與轉(zhuǎn)基因動物操作 過程有何不同之處？,（在血清白蛋白基因前加 特異表達(dá)的啟動子）,（只有在產(chǎn)下的雌性個體中，轉(zhuǎn)入的基因才能表達(dá)）,乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷),（四）用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體,利用基因工程對豬的器官進(jìn)行改造,方法：將器官供體基因組導(dǎo)入 ， 以抑制 的表達(dá)或設(shè)法除去 ，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出 沒有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官,某種調(diào)節(jié)因子,抗原決定基因,抗原決定基因,6.用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體動物、存在的 難題和解決的方法分別是什么？,長有人耳的小白鼠,1.在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品如胰島素、干擾素等直接從生物體的哪些結(jié)構(gòu)中提取？,2.傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的缺點:,三、基因工程藥品異軍突起,3.可利用什么方法來解決上述問題？,4.利用微生物生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性何在?,1、基因治療概念：,四、基因治療曙光初照,2、基因治療類型：,1.在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品如胰島素、干擾素等直接從生物體的哪些結(jié)構(gòu)中提??？,從生物的組織、細(xì)胞或血液中提取。,2.傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的缺點:,由于受原料來源的限制，價格十分昂貴。,三、基因工程藥品異軍突起,3.可利用什么方法來解決上述問題？,利用基因工程方法制造轉(zhuǎn)基因的工程菌，可高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品。,工程菌:用基因工程方法制造出的，使外源基因得到高效率表達(dá)的菌類細(xì)胞株系。,抗乙肝西紅柿屬于轉(zhuǎn)基因食品，就是將乙肝疫苗植入西紅柿內(nèi)，經(jīng)過多代繁殖，使轉(zhuǎn)入的基因穩(wěn)定化。這種西紅柿培育歷時十年，先是在實驗室生長，等各種安全因素達(dá)標(biāo)后，才移至戶外，進(jìn)行封閉種植。雖然不能治愈乙肝，但一年只吃幾個抗乙肝西紅柿，就完全能代替注射乙肝疫苗。,轉(zhuǎn)基因抗乙肝西紅柿,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45g胰島素。用該方法生產(chǎn)的胰島素產(chǎn)量低，價格昂貴，遠(yuǎn)不能滿足社會需要。1979年，科學(xué)家將動物體內(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)的胰島素投入市場，售價降低了30%50%。,基因工程藥品 胰島素,治療侏儒癥的唯一方法，是向人體注射生長激素。而生長激素的獲得很困難。以前，要獲得生長激素，需解剖尸體，從大腦的底部摘取垂體，并從中提取生長激素。 現(xiàn)可利用基因工程方法，將人的生長激素基因?qū)氪竽c桿菌中，使其生產(chǎn)生長激素。人們從 450 L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長激素，相當(dāng)于6萬具尸體的全部產(chǎn)量。,基因工程藥品 生長激素,利用微生物生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性何在?,（1）利用活細(xì)胞作為表達(dá)系統(tǒng)，表達(dá)效率高，無需大型裝置和大面積廠房就可以生產(chǎn)出大量藥品。（2）可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來源不足的問題。利用基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)就不需要從動物或人體上獲取原料。（3）降低生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)人員和管理人員。,1、基因治療概念：,四、基因治療曙光初照,2、類型：,DNA分子雜交是基因診斷最基本的方法之一。當(dāng)用一段已知基因的核苷酸序列作為探針，與被測基因進(jìn)行接觸，若兩者的堿基完全配對成雙鏈，則表明被測基因中含有已知的基因序列。,知識回顧：基因診斷,四、基因芯片,從正常人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出標(biāo)準(zhǔn)圖譜；從病人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出病變圖譜。 通過比較、分析這兩種圖譜，就可以得出病變的DNA信息。 基因芯片診斷技術(shù)以其快速、高效、敏感、經(jīng)濟(jì)、平行化、自動化等特點，將成為一項現(xiàn)代化診斷新技術(shù)。,1、環(huán)境監(jiān)測： 基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測環(huán)境中的病毒、細(xì)菌等污染。,1t水中只有10個病毒也能被DNA探針檢測出來,五、基因工程與生態(tài)