第三节 基因工程的应用
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课件45张PPT。第三节 基因工程的应用一 原核细胞的基因结构编码区非编码区非编码区编码区上游编码区下游调控遗传信息的表达
(调控序列)一 原核细胞的基因结构与RNA聚合酶结合位点RNA聚合酶是一种蛋白质，能识别并与调控序列中的结合位点结合，能催化DNA转录为RNA一 原核细胞的基因结构与RNA聚合酶结合位点RNA聚合酶一 原核细胞的基因结构与RNA聚合酶结合位点RNA聚合酶A G G U C A C G U C G一 原核细胞的基因结构与RNA聚合酶结合位点A G G U C A C G U C G二 真核细胞的基因结构编码区非编码区非编码区编码区下游调控遗传信息的表达
(调控序列)外显子
(能编码蛋白质)内含子
(不能编码蛋白质)植物方面
提高植物的抗虫、抗病、抗逆性
改良植物的品质
动物方面
提高动物生长速度
改善畜产品的品质
用转基因动物生产药物
用转基因动物作器官移植的供体
研制药物
基因治疗各类分别用什么方法主要在抗病虫害、抗逆性、提高品质等方面的转基因作物。至1998年4月，世界各国批准进行的大田实验已达4387项。植物基因工程硕果累累转基因植物与目的基因的关系植物基因工程常用的方法是什么？将重组DNA分子导入受体细胞导入植物细胞补充归纳导入方法（重组DNA分子导入农杆菌，再让农杆菌感染植物细胞）将目的基因导入植物细胞农杆菌转化法
基因枪法
花粉管通道法导入动物的方法抗虫抗病抗逆性抗旱
抗冻（寒）
抗除草剂
调节细胞的渗透压改良植物的品质 2002年，中国转基因棉花达到150万公顷，已经占到棉花产量的1／3. 我国大豆食用油近七成是“转基因”产品 与杂交育种、诱变育种相比较，基因工程育种的优点有哪些？
目的性强、克服远源杂交不亲和性、育种周期短动物基因工程前景广阔提高生长速度比较：普通鲤鱼和转生长激素基因鲤鱼
比较：混有激素的饲料饲养鲤鱼 导入生长激素基因的转基因鲤鱼改良畜产品转基因动物的乳腺。就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？ 是指把人或哺乳动物的某种基因导入到哺乳动物(如鼠、兔、羊和猪)的受精卵里，目的基因若与受精卵染色体DNA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。这样一种新的个体，称为转基因动物。 什么叫转基因动物？ 1）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。
2）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，具有稳定的生物活性。
3）从乳汁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。为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？ 用动物乳腺作为反应器，生产高价值的蛋白质（如教材中列举的血清白蛋白、抗凝血酶等）比工厂化生产的优越之处有哪些？ 既可以解决乳腺生物反应器的优越性问题，而且显示了社会需求是乳腺生物反应器这一创新成果产生的动力。
优点：
①产量高；②质量好；
③成本低；④易提取。 用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？ 获取目的基因（例如血清白蛋白基因）→构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）→显微注射导入哺乳动物受精卵中→形成胚胎→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，转入的基因才能表达）。 用口径为1μm的DNA注射器，将大量的目的基因片段注入到受精卵的核内，然后把经过注射的受精卵移植到另一只雌性动物的子宫内，使受精卵发育为转基因动物。什么叫显微注射技术？目前：
培养出了包括猪、牛、羊、马、鸡、鱼等多种动物的转基因动物，涉及的基因有生长激素基因、抗冻基因、抗病毒基因等。
生产贵重药物——乳腺生物反应器，如：红细胞生成素（肿瘤化疗的辅助药物）、乳铁蛋白（促进铁的吸收）、1-抗胰蛋白酶（治疗囊性纤维化及肺气肿）、凝血因子VIII及IX（治疗血友病）人血清白蛋白（治疗烧伤）等。到2005年为止，年产值可达350亿美圆。用转基因动物做器官移植的供体基因工程药物异军突起基因工程方法生产蛋白质药物的优势是非常明显的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。与传统的制药相比有以下优越性：
（1）利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。
（2）可以解决传统制药中原料来源的不足。例如，胰岛素是治疗糖尿病患者的药物，一名糖尿病患者每年需用的胰岛素需要从40头牛或50头猪的胰脏中才能提取到。1978年科学家用2 000 L大肠杆菌发酵液得到100 g胰岛素，相当于从1 000 kg猪胰脏中提取的量。又如，生长素是治疗侏儒症患者的药物，治疗一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑下垂体中提取生长素。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。
（3）降低生产成本，减少生产人员和管理人员。转基因工程菌干扰素（由效应T细胞产生）课本P11
疾病的治疗：基因工程药物、基因治疗。
基因治疗：指利用遗传学的原理治疗人类的疾病。
目前人类基因治疗主要集中在遗传性疾病、肿瘤及某些传染性疾病。至1997年初，全世界共记录了2103例基因治疗病例（美国1700例）。其中68%是治疗肿瘤的，19%是治疗遗传病的，12%治疗传染性疾病等。
第一例基因治疗的疾病是1990年9月每个FDA批准的用ada（腺苷脱氨酶）基因治疗SCID（严重型联合型免疫缺陷症。第一例接受治疗的是一位4岁的女孩，第二例是一位9岁的女孩。基因治疗基因治疗是根本性的治疗
取代致病基因
导入能增强人体免疫能力的基因
体外基因治疗
复合型免疫缺陷症
体内基因治疗
遗传性囊性纤维化病
畅想假如你拥有了基因工程技术， 你最想用于哪方面？如何操作？
(调控序列)一 原核细胞的基因结构与RNA聚合酶结合位点RNA聚合酶是一种蛋白质，能识别并与调控序列中的结合位点结合，能催化DNA转录为RNA一 原核细胞的基因结构与RNA聚合酶结合位点RNA聚合酶一 原核细胞的基因结构与RNA聚合酶结合位点RNA聚合酶A G G U C A C G U C G一 原核细胞的基因结构与RNA聚合酶结合位点A G G U C A C G U C G二 真核细胞的基因结构编码区非编码区非编码区编码区下游调控遗传信息的表达
(调控序列)外显子
(能编码蛋白质)内含子
(不能编码蛋白质)植物方面
提高植物的抗虫、抗病、抗逆性
改良植物的品质
动物方面
提高动物生长速度
改善畜产品的品质
用转基因动物生产药物
用转基因动物作器官移植的供体
研制药物
基因治疗各类分别用什么方法主要在抗病虫害、抗逆性、提高品质等方面的转基因作物。至1998年4月，世界各国批准进行的大田实验已达4387项。植物基因工程硕果累累转基因植物与目的基因的关系植物基因工程常用的方法是什么？将重组DNA分子导入受体细胞导入植物细胞补充归纳导入方法（重组DNA分子导入农杆菌，再让农杆菌感染植物细胞）将目的基因导入植物细胞农杆菌转化法
基因枪法
花粉管通道法导入动物的方法抗虫抗病抗逆性抗旱
抗冻（寒）
抗除草剂
调节细胞的渗透压改良植物的品质 2002年，中国转基因棉花达到150万公顷，已经占到棉花产量的1／3. 我国大豆食用油近七成是“转基因”产品 与杂交育种、诱变育种相比较，基因工程育种的优点有哪些？
目的性强、克服远源杂交不亲和性、育种周期短动物基因工程前景广阔提高生长速度比较：普通鲤鱼和转生长激素基因鲤鱼
比较：混有激素的饲料饲养鲤鱼 导入生长激素基因的转基因鲤鱼改良畜产品转基因动物的乳腺。就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？ 是指把人或哺乳动物的某种基因导入到哺乳动物(如鼠、兔、羊和猪)的受精卵里，目的基因若与受精卵染色体DNA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。这样一种新的个体，称为转基因动物。 什么叫转基因动物？ 1）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。
2）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，具有稳定的生物活性。
3）从乳汁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。为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？ 用动物乳腺作为反应器，生产高价值的蛋白质（如教材中列举的血清白蛋白、抗凝血酶等）比工厂化生产的优越之处有哪些？ 既可以解决乳腺生物反应器的优越性问题，而且显示了社会需求是乳腺生物反应器这一创新成果产生的动力。
优点：
①产量高；②质量好；
③成本低；④易提取。 用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？ 获取目的基因（例如血清白蛋白基因）→构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）→显微注射导入哺乳动物受精卵中→形成胚胎→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，转入的基因才能表达）。 用口径为1μm的DNA注射器，将大量的目的基因片段注入到受精卵的核内，然后把经过注射的受精卵移植到另一只雌性动物的子宫内，使受精卵发育为转基因动物。什么叫显微注射技术？目前：
培养出了包括猪、牛、羊、马、鸡、鱼等多种动物的转基因动物，涉及的基因有生长激素基因、抗冻基因、抗病毒基因等。
生产贵重药物——乳腺生物反应器，如：红细胞生成素（肿瘤化疗的辅助药物）、乳铁蛋白（促进铁的吸收）、1-抗胰蛋白酶（治疗囊性纤维化及肺气肿）、凝血因子VIII及IX（治疗血友病）人血清白蛋白（治疗烧伤）等。到2005年为止，年产值可达350亿美圆。用转基因动物做器官移植的供体基因工程药物异军突起基因工程方法生产蛋白质药物的优势是非常明显的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。与传统的制药相比有以下优越性：
（1）利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。
（2）可以解决传统制药中原料来源的不足。例如，胰岛素是治疗糖尿病患者的药物，一名糖尿病患者每年需用的胰岛素需要从40头牛或50头猪的胰脏中才能提取到。1978年科学家用2 000 L大肠杆菌发酵液得到100 g胰岛素，相当于从1 000 kg猪胰脏中提取的量。又如，生长素是治疗侏儒症患者的药物，治疗一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑下垂体中提取生长素。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。
（3）降低生产成本，减少生产人员和管理人员。转基因工程菌干扰素（由效应T细胞产生）课本P11
疾病的治疗：基因工程药物、基因治疗。
基因治疗：指利用遗传学的原理治疗人类的疾病。
目前人类基因治疗主要集中在遗传性疾病、肿瘤及某些传染性疾病。至1997年初，全世界共记录了2103例基因治疗病例（美国1700例）。其中68%是治疗肿瘤的，19%是治疗遗传病的，12%治疗传染性疾病等。
第一例基因治疗的疾病是1990年9月每个FDA批准的用ada（腺苷脱氨酶）基因治疗SCID（严重型联合型免疫缺陷症。第一例接受治疗的是一位4岁的女孩，第二例是一位9岁的女孩。基因治疗基因治疗是根本性的治疗
取代致病基因
导入能增强人体免疫能力的基因
体外基因治疗
复合型免疫缺陷症
体内基因治疗
遗传性囊性纤维化病
畅想假如你拥有了基因工程技术， 你最想用于哪方面？如何操作？