生物：1.3基因工程的应用(精品)课件

酶
，这类 。
蛋白质
例题分析（一）续
（2）人们正在着力研究转基因固氮植物（如固氮 水稻、固氮小麦等），某科学家将根瘤菌、细 胞中的固氮基因，通过基因工程方法转移到水 稻植株细胞中，经检测，转基因水稻具备了固 氮功能。据上述材料分析： ①固氮基因已经整合到水稻细胞的 DNA 中。 ②写出水稻细胞中固氮基因得到表达的反应式。
产量高，质量好，成本低， 易提取。
2、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？
操作有大致过程如下：
获取目的基因 （如血清白蛋白 基因） 形成胚胎 构建基因表达载体 （在白蛋白基因前加 特异表达的启动子） 显微注射导入贤哺 乳动物受精卵中
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）
产的菌~~比如啤酒生产场的酵母菌，生物制药中的相关菌种。）也发挥着 一定的功能，可以提高发酵的效率。
基因治疗可以分为体细胞基因治疗、生殖细胞 基因治疗和增强细胞基因治疗. 体细胞基因治疗是应用体细胞基因工程技术将某个 基因植入人体,从医学上校正该病人的遗传缺陷. 生殖细胞基因治疗是将外源正常基因转入精子、卵 子或受精卵,矫正有缺陷的基因而达到治疗遗传病的 目的.理论上讲,生殖细胞基因治疗既可治疗遗传病 患者,又可使其后代不再患这种遗传病,是一种使遗 传病得到根治的方法.与生殖细胞基因治疗相关的是 增强细胞基因治疗或增强基因工程.增强基因工程可 改变体细胞的遗传物质,也可以改变卵子、精子或早 期胚胎细胞的遗传物质,从纠正疾病基因变为改变人 的正常
转鱼抗寒基因的番茄
转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯
不会引起过敏的转基因大豆
超级动物
• 导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠
特殊动物
• 导入人基因具特殊用途的猪和小鼠
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
我国研究人员正在制备用于 基因治疗的基因工程细胞
SCID的基因工程治疗
• 重症联合免疫缺陷（SCID）
患者缺乏正常的人体免疫功
能，只要稍被细菌或者病毒 感染，就会发病死亡。这个 病的机理是细胞的一个常染 色体上编码腺苷酸脱氨酶
（简称ADA）的基因（ada）
发生了突变。可以通过基因
工程的方法治疗。
SCID患者生存在无菌环境中
基 因 工 程 的 成 果 和发展前景
1. 基因工程与医药卫生 2. 基因工程与农牧业、食品工业 3. 基因工程与环境保护
基因工程与医药卫生
基因工程药品的生产
许多药品的生产是从生物组织中提取的。 受材料来源限制产量有限，其价格往往十分 昂贵。 微生物生长迅速，容易控制，适于大规 模工业化生产。若将生物合成相应药物成分 的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应 的药物，不但能解决产量问题，还能大大降 低生产成本。
类、植物及哺乳 动物 鱼
抗除草剂 植物 含甜味基因植物 人
人
生产胰岛素的工 人胰岛素基因 程菌
在培育转基因植物的研究中， 卡那霉素抗性基因（kan）常作为 标记基因，只有含卡那霉素抗性基 因的细胞才能在卡那霉素培养基上 生长。下图为获得抗虫棉的技术流 程。
A 构 重 组 土壤农 B 含重组质粒 建 质粒 导 杆菌 培 养 土壤农杆菌 含 kan 入 选择 侵 质粒 染 D C 检 愈 伤 诱 导离 体 棉 花 转基因抗 再 生 测 虫植株 植株 分 组织 选择 叶片组织 化
胰 岛 素 生 产 车 间
基因工程干扰素（一）
• 干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去从 人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍贵”程度 自不用多说。
干扰素分子结构
干扰素生产车间
基因工程干扰素( 二）
• 基因工程人干扰素α-2b（安达芬） 是我国第一个全国产化基 因工程人干扰素α-2b，具有抗病毒，抑制肿瘤细胞增生，调 节人体免疫功能的作用，广泛用于病毒性疾病治疗和多种肿 瘤的治疗，是当前国际公认的病毒性疾病治疗的首选药物和 肿瘤生物治疗的主要药物。
抗 虫 基因
• 基因工程培育抗虫棉的简要过程：
苏云金芽孢杆菌
提取
普通棉花(无抗虫特性) 棉花细胞(含抗虫基因) 棉花植株(有抗虫特性)
抗虫基因
与运载体DNA拼接 导入
例题分析（一）
农业上大量使用化肥存在许多负面影响，
生物固氮已成为一项重要研究课题，实验
证明，生物固氮是某些微生物（如根瘤菌、 蓝藻等）将空气中的N2固定为NH3的过程。 （1）与人工合成NH3所需的高温、高压条 件相比，生物固氮的顺利进行是因为根瘤 菌、蓝藻体内含有特定的 物质的化学本质是
DNA（固氮基因）
转录
RNA
翻译
ห้องสมุดไป่ตู้蛋白质
例题分析（二）
• 干扰素是治疗癌症的重要物质，人血液中每升只能提 取0.05μg干扰素，因而其价格昂贵，平民百姓用不 起。但美国有一家公司用遗传工程方法合成了价格低 廉、药性一样的干扰素，其具体做法是：
（1）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的 基因 _______，并使之与一种叫做质粒的DNA结合，然后移 干扰素 植到酵母菌内，从而用酵母菌来_________。
其它基因工程药物
• 人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工 程实现工业化生产，均为解除人类的病苦，提高 人类的健康水平发挥了重大的作用。
人 造 血 液 及 其 生 产
基因诊断与基因治疗
• 运用基因工程设计制造 的“DNA探针”检测肝炎 病毒等病毒感染及遗传
缺陷，不但准确而且迅
速。通过基因工程给患 有遗传病的人体内导入 正常基因可“一次性” 解除病人的疾苦。
基因治疗SCID的过程
基因工程与农牧业、食品工业
运用基因工程技术，不但 可以培养优质、高产、抗性好 的农作物及畜、禽新品种，还 可以培养出具有特殊用途的动、 植物。
转基因鱼
• 生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼(中国)
转基因牛
• 乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
巩固练习--------导与 练第10页
基因工程胰岛素（一）
• 胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠 从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取 4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。
胰 岛 素 分 子 结 构
基因工程胰岛素（二）
• 将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培 养液就能产生100g胰岛素！大规模工业化生产不 但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使 其价格降低了30%-50%!
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。
应用2：生产基因工程药物：糖尿病是患者胰 脏的胰岛B细胞不能分泌胰岛素，血糖过高而 致。科学家们把人的胰岛素基因送到大肠杆菌 的细胞里，让胰岛素基因和大肠杆菌的遗传物 质相结合。人的胰岛素基因在大肠杆菌的细胞 里指导大肠杆菌合成人的胰岛素。随着大肠杆 菌的繁殖，胰岛素基因也一代代的相传，子代 大肠杆菌也能够合成胰岛素。这种带上人工给 予的新的遗传性状的细菌，被称为基因工程菌。 除生产胰岛素外，还有包括细胞因子、抗体、 疫苗、激素等。除此之外，在发酵工程中工程菌（工业上进行生
转基因生物 抗虫棉
目的基因 Bt毒蛋白基因
目的基因从何来 苏云金芽孢杆菌
抗真菌立枯丝核 几丁质酶基因和抗 植物和微生物 、 毒素合成基因 真菌 菌的烟草 抗碱和干旱作物 调节细胞渗透压的 细菌、真菌、藻
耐寒的番茄 抗除草剂大豆 抗除草剂基因 增强甜味的水果 甜味基因 降低乳糖的奶牛 肠乳糖酶基因
基因 抗冻蛋白基因
出芽 （2）酵母菌能用__________方式繁殖，速度很快，所 以，能在较短的时间内大量生产 产生干扰素 。利用 这种方法不仅产量高，并且成本也较低。
什么叫做乳腺生物反应器？
什么叫做工程菌？ 什么叫基因治疗？
1、用动物乳腺作为反应器，生产高 价值的蛋白质（如血清白蛋白、抗凝 血酶等)比工厂生产的优越之处有哪 些？
用基因工程的方法，使外源基 因得到高效表达的菌类细胞株 系一般称为“工程菌”。
应用1：治理海洋石油泄漏：采用生物工 程技术将多种微生物的降解性基因从细胞 中取出，然后组装到一个细胞中，使这个 菌株集多种微生物的降解性功能的降解性 基因从细胞中取出，然后组装到一个细胞 中，使这个菌株集多种微生物的降解性功 能于一身，同时可以降解多种化合物。这 样的菌株我们称为工程菌。