1.3基因工程的应用2010.3

1.用于提高动物生长速度
2.用于改善畜产品的品质
如转基因牛分泌的乳汁，乳糖含量降低，营养成分不变
3.用转基因的动物生产药物
转基因牛
• 乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)
• 就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？ 转基因动物的乳腺。 • 什么叫转基因动物？ 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。
课程标准：举例说出基因工程的应用
一、植物基因工程硕果累累
转基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力,以及改 良农作物的品质和利用植物生产药物等方面.
1.抗虫转基因植物
2.抗病转基因植物
3.其他抗逆转基因植物
转鱼抗寒蛋白基 因的番茄
转黄瓜抗青枯病基因 的甜椒
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
• 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。 • 举例
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
SCID的基因工程治疗
基因工程与环境监测 （一）
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。
• 为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场 所呢？
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。
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 （一）
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%!
4.用转基因的动物作器官移植 的供体 5.基因工程药品异军突起
• 在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、 干扰素直接生物体的哪些结构中提取？
药品直接从生物的组织、细胞或血液中提取。
• 传统生产方法的缺点 由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。
• 可利用什么方法来解决上述问题？ 利用基因工程方法制造“工程菌”，可 高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。
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。
基因工程与食品业
• 基因工程为食品工业中提供了什么前景？ 基因工程为人类开辟新的食物来源。 1）鸡蛋白基因在大肠杆菌和酵母菌中 表达获得成功。这表明，未来能用发酵罐 培养的大肠杆菌或酵母菌来生产人类所需 要的卵清蛋白。
2）用基因工程的方法从微生物中获得 人们所需要的糖类、脂肪和维生素等产品。
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。
基因工程干扰素 ( 二）
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。
其它基因工程药物
人 造 血 液 及 其 生 产
• 基因工程药品 —— 生长激素
治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射 生长激素。而生长激素的获得很困难。以前， 要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底 部摘取垂体，并从中提取生长激素。 现可利用基因工程方法，将人的生长激 素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。 人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长 激素，相当于6万具尸体的全部产量。
用于基因治疗的基因种类
1.用正常基因代替缺陷基因，或依靠其表达 产物来弥补病变基因带来的缺陷。如血友病、 地中海贫血病的治疗。 2.反义基因。用mRNA分子与病变的mRNA 分子进行互补，阻断蛋白质的合成。 3.自杀基因。编码可杀死癌变细胞的蛋白酶 基因。
• 什么叫显微注射技术？
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。
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 Nhomakorabea法治疗。
SCID患者生存在无菌环境中
基因治疗SCID的过程
体外基因治疗 体内基因治疗
• 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。其基本原理是：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。
三、基因治疗曙光初照
• 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；
• 基因探针：
基因探针就是一段与目的基因或DNA
互补的特异核苷酸序列。它包括整个基因， 或基因的一部分；可以是DNA本身，也可 以是由之转录而来的RNA。
4.利用转基因改良植物的品质
提高观赏价值
基因工程在农业上的应用：
1）高产、稳产和具优良品质的品种 用基因工程的方法可以改善粮食作物的蛋 白质含量。如“转基因高赖氨酸玉米”植株。 2）抗逆性品种
将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐 碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体 内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗 虫棉。
胰 岛 素 生 产 车 间
基因工程胰岛素 （二）
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。
• 基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么？
繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率 和高质量的皮毛等优良品质的转基因动物。 该过程的重要步骤是通过感染或显微注射 技术将重组DNA转移到动物受精卵中。
将人的生长激素基因 和牛的生长素基因分别注 射到小白鼠受精卵中，得 到的“超级小鼠”。
二、动物基因工程前景广阔