《基因工程的成果》PPT課件.ppt

1、基因工程簡介,第三章 第四節(jié),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(hù),（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,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(xì)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(diǎn),由于受原料來源的限制，價(jià)格十分昂貴。,可利用什么方法來解決上述問題？,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。,（一）基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生,胰島素是治療糖尿病的

2、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(jià)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(shí)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(jià)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,干擾素是病毒侵入細(xì)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(xì)胞內(nèi)提取，每300L血液只能

3、提取出1mg干擾素。19801982年，科學(xué)家用基因工程方法在大腸桿菌及酵母菌細(xì)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。,基因工程藥品 干擾素,（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 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,（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

4、的表達(dá)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(xì)胞分裂時(shí)，該基因隨染色體的倍增而倍增，使每個細(xì)胞中都帶有目的基因，使性狀得以表達(dá)，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,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(shí)，轉(zhuǎn)基因動物又可無限繁殖。,為什么

5、乳腺能成為基因藥物最理想的表達(dá)場所呢？,（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(jìn)行診斷。 探針制備：放射性同位素(如32P)、熒光分子等標(biāo)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,基因探針：,基因探針就是一段與目的基因或DNA互補(bǔ)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,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(bǔ)的DNA單鏈能夠在一定條件下結(jié)合成雙鏈，即能夠

6、進(jìn)行雜交。這種結(jié)合是特異的，即嚴(yán)格按照堿基互補(bǔ)配對進(jìn)行。因此，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。,（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(jìn)行產(chǎn)前診斷。,1）珠蛋白的DNA探針 鐮刀狀細(xì)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(xì)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,基因治療：,是指是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的。,患半乳糖血癥的患者，由于細(xì)胞

7、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(xué)家在體外做了試驗(yàn)，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(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些組織細(xì)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。,（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(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。,（二）基因工程與農(nóng)牧業(yè),繁殖具

8、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。,基因工程在畜牧養(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),用口徑為1m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(dá)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。,基因工程為食品工業(yè)中提供了什么前景？,（三）基因工程與環(huán)境保護(hù),1）用于環(huán)境監(jiān)測。 2）用于被污染環(huán)境的凈化。,基因工程在環(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(diǎn)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(jìn)行環(huán)境監(jiān)測？,1）用基因工程產(chǎn)物“超級細(xì)菌”分解石油，可以大大提高細(xì)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(shí)分解四種烴