基因工程专题1-3
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文档简介
(共36张PPT)
专题1 基因工程
基因工程应用
蛋白质工程的崛起
香 蕉 鱼
最新款的摩托车
1. 植物基因工程硕果累累
（1）抗虫转基因植物
抗虫基因主要是：Bt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
我国的转基因抗虫棉
（2）抗病转基因植物
抗病基因主要是：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因；
抗真菌：几丁质酶基因和抗毒素合成基因
例如：抗烟草花叶病毒转基因烟草、抗病毒转基因小麦、甜椒、番茄
（3）抗逆转基因植物
其它抗逆基因有调节渗透压的基因（抗盐碱、干旱）、抗冻蛋白基因（抗寒番茄）、抗除草剂基因。
（4）利用转基因改良植物的品质
通过基因工程提高植物的氨基酸产量，如：提高豆类的蛋氨酸含量，提高大米、玉米、小麦的赖氨酸含量
转基因耐储存的番茄可以延长1-2个月的储存时间
转基因矮牵牛，提高观赏价值
异想天开：做路灯的发光树
2. 动物基因工程前景广阔
（1）用于提高动物生长速度
外源生长素基因
（2）用于改善畜产品的品质
牛奶中乳糖导致部分人腹泻
肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使细胞合成乳糖酶，分解掉牛奶中的乳糖
（3）用转基因动物生产药物
抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、ａ-抗凝蛋白酶等
设问:就基因药物而言，最理想的表达场所（器官）是哪里？
转基因动物的乳腺。
（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。
设问:为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？
1，将药物蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起。
2，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，使其发育成转基因动物。
3，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
乳腺生物反应器或乳房生物反应器操作步骤：
乳腺生物反应器的优点：①产量高；②质量好；③成本低；④易提取。
（4）用转基因动物作器官移植的供体
将器官供体基因组导入调节因子，以抑制抗原决定簇基因表达或设法除去抗原决定簇基因，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆动物器官。
3.基因工程药物异军突起
我国自行生产：白细胞介素-2、干扰素、乙肝疫苗等20多种基因工程药物
用大肠杆菌和酵母菌作为工程细胞生产出干扰素
神奇的基因芯片
基因探针：一段与目的基因或DNA互补的特异核苷酸序列。
基因诊断：
也称为DNA诊断或基因探针技术，即在DNA水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。
探针制备：放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子；
原 理：利用DNA分子杂交原理；
DNA分子杂交是基因诊断最基本的方法之一。
DNA分子杂交原理：
基本原理：
互补的DNA单链能够在一定条件下结合成双链，即能够进行杂交。这种结合是特异的，即严格按照碱基互补配对进行。因此，当用一段已知基因的核苷酸序列作为探针，与被测基因进行接触，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。
基因诊断技术在什么方面发展迅速？
在诊断遗传性疾病方面发展迅速。目前已经可以对几十种遗传病进行产前诊断。
1）β—珠蛋白的DNA探针 → 镰刀状细胞贫血症
2）苯丙氨酸羧化酶基因探针 → 苯丙酮尿症
3）白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的DNA 探针 → 白血病
举例
4.基因治疗曙光初照
思考
什么是基因治疗？
基因治疗分有哪几种？
用于基因治疗的基因有哪些种类？
基因治疗是把正常的基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病最有效的手段。
种类：体内基因治疗、体外基因治疗。
基因治疗
基因治疗种类
基因治疗的体内治疗：即直接将基因导入体内的治疗方法。可分为（1）异位导入，将基因导入非病变的细胞，如皮下、肌肉等；（2）原位导入，将基因导入直接病变的部位，如肿瘤细胞、骨髓细胞等。该法简单。
基因治疗的体外治疗（回输）：即将病人的部分组织或细胞取出，在体外培养导入基因后，再回输入体内。该法操作复杂，但效果可靠。
正常基因
病人细胞培养
病人
筛选
输入
病毒载体
病毒DNA
病毒DNA
有功能的人类基因
调节因子
蛋白质编码序列
基因治疗的体外治疗
用于基因治疗的基因种类
A.从健康人体上分离得到的功能正常的基因，用以取代病变基因，或依靠其表达产物。
B.反义基因。即通过产生的mRNA分子，与病变基因产生的mRNA 进行互补，来阻断蛋白质合成。
C.自杀基因：编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因。
基因治疗面临的问题
1.人类基因组的运转机制没完全解释清楚（调控机制、疾病的分子机理）。
2.安全性问题（如外源基因的插入会不会引起新的基因突变，病毒载体会不会对人体带来危害等）。
3.伦理问题。
4.技术问题。
转基因食品
安全吗
基因工程与环境监测（一）
基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。
1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来
基因工程与环境监测（二）
利用基因工程培育的指示生物能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。
基因工程与环境污染治理
基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。
通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。
专题1 基因工程
基因工程应用
蛋白质工程的崛起
香 蕉 鱼
最新款的摩托车
1. 植物基因工程硕果累累
（1）抗虫转基因植物
抗虫基因主要是：Bt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
我国的转基因抗虫棉
（2）抗病转基因植物
抗病基因主要是：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因；
抗真菌：几丁质酶基因和抗毒素合成基因
例如：抗烟草花叶病毒转基因烟草、抗病毒转基因小麦、甜椒、番茄
（3）抗逆转基因植物
其它抗逆基因有调节渗透压的基因（抗盐碱、干旱）、抗冻蛋白基因（抗寒番茄）、抗除草剂基因。
（4）利用转基因改良植物的品质
通过基因工程提高植物的氨基酸产量，如：提高豆类的蛋氨酸含量，提高大米、玉米、小麦的赖氨酸含量
转基因耐储存的番茄可以延长1-2个月的储存时间
转基因矮牵牛，提高观赏价值
异想天开：做路灯的发光树
2. 动物基因工程前景广阔
（1）用于提高动物生长速度
外源生长素基因
（2）用于改善畜产品的品质
牛奶中乳糖导致部分人腹泻
肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使细胞合成乳糖酶，分解掉牛奶中的乳糖
（3）用转基因动物生产药物
抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、ａ-抗凝蛋白酶等
设问:就基因药物而言，最理想的表达场所（器官）是哪里？
转基因动物的乳腺。
（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。
设问:为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？
1，将药物蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起。
2，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，使其发育成转基因动物。
3，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
乳腺生物反应器或乳房生物反应器操作步骤：
乳腺生物反应器的优点：①产量高；②质量好；③成本低；④易提取。
（4）用转基因动物作器官移植的供体
将器官供体基因组导入调节因子，以抑制抗原决定簇基因表达或设法除去抗原决定簇基因，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆动物器官。
3.基因工程药物异军突起
我国自行生产：白细胞介素-2、干扰素、乙肝疫苗等20多种基因工程药物
用大肠杆菌和酵母菌作为工程细胞生产出干扰素
神奇的基因芯片
基因探针：一段与目的基因或DNA互补的特异核苷酸序列。
基因诊断：
也称为DNA诊断或基因探针技术，即在DNA水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。
探针制备：放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子；
原 理：利用DNA分子杂交原理；
DNA分子杂交是基因诊断最基本的方法之一。
DNA分子杂交原理：
基本原理：
互补的DNA单链能够在一定条件下结合成双链，即能够进行杂交。这种结合是特异的，即严格按照碱基互补配对进行。因此，当用一段已知基因的核苷酸序列作为探针，与被测基因进行接触，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。
基因诊断技术在什么方面发展迅速？
在诊断遗传性疾病方面发展迅速。目前已经可以对几十种遗传病进行产前诊断。
1）β—珠蛋白的DNA探针 → 镰刀状细胞贫血症
2）苯丙氨酸羧化酶基因探针 → 苯丙酮尿症
3）白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的DNA 探针 → 白血病
举例
4.基因治疗曙光初照
思考
什么是基因治疗？
基因治疗分有哪几种？
用于基因治疗的基因有哪些种类？
基因治疗是把正常的基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病最有效的手段。
种类：体内基因治疗、体外基因治疗。
基因治疗
基因治疗种类
基因治疗的体内治疗：即直接将基因导入体内的治疗方法。可分为（1）异位导入，将基因导入非病变的细胞，如皮下、肌肉等；（2）原位导入，将基因导入直接病变的部位，如肿瘤细胞、骨髓细胞等。该法简单。
基因治疗的体外治疗（回输）：即将病人的部分组织或细胞取出，在体外培养导入基因后，再回输入体内。该法操作复杂，但效果可靠。
正常基因
病人细胞培养
病人
筛选
输入
病毒载体
病毒DNA
病毒DNA
有功能的人类基因
调节因子
蛋白质编码序列
基因治疗的体外治疗
用于基因治疗的基因种类
A.从健康人体上分离得到的功能正常的基因，用以取代病变基因，或依靠其表达产物。
B.反义基因。即通过产生的mRNA分子，与病变基因产生的mRNA 进行互补，来阻断蛋白质合成。
C.自杀基因：编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因。
基因治疗面临的问题
1.人类基因组的运转机制没完全解释清楚（调控机制、疾病的分子机理）。
2.安全性问题（如外源基因的插入会不会引起新的基因突变，病毒载体会不会对人体带来危害等）。
3.伦理问题。
4.技术问题。
转基因食品
安全吗
基因工程与环境监测（一）
基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。
1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来
基因工程与环境监测（二）
利用基因工程培育的指示生物能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。
基因工程与环境污染治理
基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。
通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。