基因工程簡介 課件

基因工程簡介第三章第四節(jié)基因工程簡介第三章第四節(jié)1基因工程的成果與發(fā)展前景主要內(nèi)容1）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生2）基因工程與農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè)3）基因工程與環(huán)境保護基因工程的成果主要內(nèi)容1）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生2（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生1）生產(chǎn)基因藥品2）基因診斷與基因治療基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生1）生產(chǎn)基因藥品基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)3在傳統(tǒng)的藥品生產(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、細胞或血液中提取。（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生傳統(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?？衫檬裁捶椒▉斫鉀Q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。在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品如胰島素、干擾素直接生物體的哪些4（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生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，價格昂貴，遠不能滿足社會需要。1979年，科學家將動物體內(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。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%?；蚬こ趟幤贰葝u素（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生胰島素是治療糖尿病的5（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生干擾素是病毒侵入細胞后產(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胞內(nèi)提取，每300L血液只能提取出1mg干擾素。1980~1982年，科學家用基因工程方法在大腸桿菌及酵母菌細胞內(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?；蚬こ趟幤贰蓴_素（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生干擾素是病毒侵入細胞6（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生

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?，F(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450L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長激素，相當于6萬具尸體的全部產(chǎn)量。基因工程藥品——生長激素（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生治療侏儒癥的唯一方法7（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生轉(zhuǎn)基因動物的乳腺。就基因藥物而言，最理想的表達場所是哪里？是指把人或哺乳動物的某種基因?qū)氲讲溉閯游?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，細胞分裂時，該基因隨染色體的倍增而倍增，使每個細胞中都帶有目的基因，使性狀得以表達，并穩(wěn)定地遺傳給后代，從而獲得基因產(chǎn)品。這樣一種新的個體，稱為轉(zhuǎn)基因動物。什么叫轉(zhuǎn)基因動物？（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生轉(zhuǎn)基因動物的乳腺。就基因藥物而言，最8（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生1）乳腺是一個外分泌器官，乳汁不進入體內(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。為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達場所呢？（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生1）乳腺是一個外分泌器官，乳9（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生基因診斷：也稱為DNA診斷或基因探針技術(shù)，即在DNA水平分析檢測某一基因，從而對特定的疾病進行診斷。探針制備：放射性同位素(如32P)、熒光分子等標記的DNA分子；原理：利用DNA分子雜交原理；（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生基因診斷：也稱為DNA診10（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生基因探針：基因探針就是一段與目的基因或DNA互補的特異核苷酸序列。它包括整個基因，或基因的一部分；可以是DNA本身，也可以是由之轉(zhuǎn)錄而來的RNA。（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生基因探針：基因探針就是一11（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生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：互補的DNA單鏈能夠在一定條件下結(jié)合成雙鏈，即能夠進行雜交。這種結(jié)合是特異的，即嚴格按照堿基互補配對進行。因此，當用一段已知基因的核苷酸序列作為探針，與被測基因進行接觸，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。（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生DNA分子雜交原理：DN12（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生基因診斷技術(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)可以對幾十種遺傳病進行產(chǎn)前診斷。1）β—珠蛋白的DNA探針→鐮刀狀細胞貧血癥2）苯丙氨酸羧化酶基因探針→苯丙酮尿癥3）白血病患者細胞中分離出的癌基因制備的DNA探針→白血病舉例（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生基因診斷技術(shù)在什么方面發(fā)展迅速？13（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生基因治療：是指是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募毎校_到治療疾病的目的。患半乳糖血癥的患者，由于細胞內(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，美國科學家在體外做了試驗，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胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些組織細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。（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生基因治療：是指是把健康的14（二）基因工程與農(nóng)牧業(yè)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）抗逆性品種將細菌的抗蟲、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。（二）基因工程與農(nóng)牧業(yè)基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用：1）高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)15（二）基因工程與農(nóng)牧業(yè)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)移到動物受精卵中?；蚬こ淘谛竽琉B(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用主要是什么？將人的生長激素基因和牛的生長素基因分別注射到小白鼠受精卵中，得到的“超級小鼠”。（二）基因工程與農(nóng)牧業(yè)繁殖具有抗病能力、高產(chǎn)16（二）基因工程與農(nóng)牧業(yè)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物的子宮內(nèi)，使受精卵發(fā)育為轉(zhuǎn)基因動物。什么叫顯微注射技術(shù)？（二）基因工程與農(nóng)牧業(yè)用口徑為1μm的DNA17（二）基因工程與食品業(yè)基因工程為人類開辟新的食物來源。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?；蚬こ虨槭称饭I(yè)中提供了什么前景？（二）基因工程與食品業(yè)基因工程為人類開辟新的食物來源。基因工18（三）基因工程與環(huán)境保護1）用于環(huán)境監(jiān)測。2）用于被污染環(huán)境的凈化?；蚬こ淘诃h(huán)保方面有什么應(yīng)用？例如：用DNA探針可以檢測飲用水中病毒的含量。此方法的特點是快速、靈敏，1噸水中有10個病毒也能檢測出來。通過基因工程方法怎樣進行環(huán)境監(jiān)測？（三）基因工程與環(huán)境保護1）用于環(huán)境監(jiān)測。基因工程在環(huán)保方面191）用基因工程產(chǎn)物——“超級細菌”分解石油，可以大大提高細菌分解石油的效率。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)造出了能同時分解四種烴類的“超級細菌”。2）用基因工程培養(yǎng)出“吞噬”汞和降解土壤中DDT的細菌，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1）用基因工程產(chǎn)物——“超級細菌”分解石油，可以大大20基因工程簡介第三章第四節(jié)基因工程簡介第三章第四節(jié)21基因工程的成果與發(fā)展前景主要內(nèi)容1）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生2）基因工程與農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè)3）基因工程與環(huán)境保護基因工程的成果主要內(nèi)容1）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生22（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生1）生產(chǎn)基因藥品2）基因診斷與基因治療基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生1）生產(chǎn)基因藥品基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)23在傳統(tǒng)的藥品生產(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、細胞或血液中提取。（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生傳統(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?？衫檬裁捶椒▉斫鉀Q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。在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品如胰島素、干擾素直接生物體的哪些24（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生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，價格昂貴，遠不能滿足社會需要。1979年，科學家將動物體內(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。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（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生胰島素是治療糖尿病的25（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生干擾素是病毒侵入細胞后產(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胞內(nèi)提取，每300L血液只能提取出1mg干擾素。1980~1982年，科學家用基因工程方法在大腸桿菌及酵母菌細胞內(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?；蚬こ趟幤贰蓴_素（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生干擾素是病毒侵入細胞26（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生

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450L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長激素，相當于6萬具尸體的全部產(chǎn)量?；蚬こ趟幤贰L激素（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生治療侏儒癥的唯一方法27（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生轉(zhuǎn)基因動物的乳腺。就基因藥物而言，最理想的表達場所是哪里？是指把人或哺乳動物的某種基因?qū)氲讲溉閯游?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，細胞分裂時，該基因隨染色體的倍增而倍增，使每個細胞中都帶有目的基因，使性狀得以表達，并穩(wěn)定地遺傳給后代，從而獲得基因產(chǎn)品。這樣一種新的個體，稱為轉(zhuǎn)基因動物。什么叫轉(zhuǎn)基因動物？（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生轉(zhuǎn)基因動物的乳腺。就基因藥物而言，最28（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生1）乳腺是一個外分泌器官，乳汁不進入體內(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。為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達場所呢？（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生1）乳腺是一個外分泌器官，乳29（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生基因診斷：也稱為DNA診斷或基因探針技術(shù)，即在DNA水平分析檢測某一基因，從而對特定的疾病進行診斷。探針制備：放射性同位素(如32P)、熒光分子等標記的DNA分子；原理：利用DNA分子雜交原理；（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生基因診斷：也稱為DNA診30（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生基因探針：基因探針就是一段與目的基因或DNA互補的特異核苷酸序列。它包括整個基因，或基因的一部分；可以是DNA本身，也可以是由之轉(zhuǎn)錄而來的RNA。（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生基因探針：基因探針就是一31（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生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：互補的DNA單鏈能夠在一定條件下結(jié)合成雙鏈，即能夠進行雜交。這種結(jié)合是特異的，即嚴格按照堿基互補配對進行。因此，當用一段已知基因的核苷酸序列作為探針，與被測基因進行接觸，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。（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生DNA分子雜交原理：DN32（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生基因診斷技術(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)可以對幾十種遺傳病進行產(chǎn)前診斷。1）β—珠蛋白的DNA探針→鐮刀狀細胞貧血癥2）苯丙氨酸羧化酶基因探針→苯丙酮尿癥3）白血病患者細胞中分離出的癌基因制備的DNA探針→白血病舉例（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生基因診斷技術(shù)在什么方面發(fā)展迅速？33（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生基因治療：是指是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募毎?，達到治療疾病的目的。患半乳糖血癥的患者，由于細胞內(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，美國科學家在體外做了試驗，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胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些組織細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。（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生基因治療：是指是把健康的34（二）基因工程與農(nóng)牧業(yè)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）抗逆性品種將細菌的抗蟲、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。（二）基因工程與農(nóng)牧業(yè)基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用：1）高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)35（二）基因工程與農(nóng)牧業(yè)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)移到動物受精卵中?；蚬こ淘谛竽琉B(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用主要是什么？將人的生長激素基因和牛的生長素基因分別注射到小白鼠受精卵中，得到的“超級小鼠”。（二）基因工程與農(nóng)牧業(yè)繁殖具有抗病能力、高產(chǎn)36（二）基因工程與農(nóng)牧業(yè)用口徑為1μm的DNA注射器，將大