基因工程的应用课件

例如，许多栽培作物由于自身缺少抗病毒 的基因，因此，用常规育种的方法很难培育出 抗病毒的新品种，而基因工程技术，为培育抗 病毒植物品种开辟了新的途径。目前，人们已 经获得抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒 的转基因小麦、甜椒、番茄等多种作物。
抗病转基因植物所采用的基因，使用最多 的是病毒外壳蛋白（CP）基因和病毒的复制酶 基因；抗真菌转基因植物中可使用的基因有几 丁质酶基因和抗毒素合成基因。
一、植物基因工程硕果累累
1、在农业中的应用发展迅速
抗虫
抗病
提高作物的抗逆能力 抗盐碱、干旱 抗寒
抗除草剂
2、主要用于
其他抗逆性
改良农作物的品质
生产药物
一、植物基因工程硕果累累： 植物基因工程在农业中的应用发展迅速。
从1996-2001年，在短短的5年中，全世界转基 因作物的种植面积就增长了30倍。
动物基因工程技术可以提高动物生 长速率。由于外源生长激素基因的表达可 以使转基因动物生长得更快，因此，科学 家们将这类基因导入动物体内，以提高动 物生长速率。
例如，将外源生长激素基因导入绵羊 体内，转基因绵羊的生长速率比一般的绵 羊提高了30%，体型增大50%；
将外源生长激素基因导入鲤鱼，9个月 后有的转基因鲤鱼比对照重1.5kg。
抗虫转基因植物
近几年来，我国拥有自主知识产权的转基 因抗虫棉的研究和应用，取得了突飞猛进的发 展，从1998年占据市场份额的10%，已经提高到 2000年的64.4%，居主导地位。仅2002年我国抗 虫棉的栽培面积已达95×104hm2，增加收益约 20亿元人民币。
抗病转基因植物
植物像人一样也会生病。引起植物生病的 微生物称为病原微生物，主要有病毒、真菌、 细菌等。
以转基因植物研究、开发和应用为标志的 农业技术革命，已经在一些国家展开。2001年， 就世界范围来看，转基因植物种植面积首次突 破5×106hm2。其中，转基因大豆、棉花、油菜、 玉米已经入大规模商业化应用阶段，这四种转 基因作物种植面积占相关作物种植面积的比例 已达到：大豆63%，玉米19%，棉花13%，油菜5%。
转鱼抗寒蛋白基因的番茄
转基因抗除草剂植物
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
利用转基因改良植物的品质
二、动物基因工程前景广阔
1.用于提高动物生长速度 2.用于改善畜产品的品质 3.用转基因动物生产药物 4.用于转基因动物作器官移植的供体
1.用于提高动物生长速度：
什么是工程菌?
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 称为“工程菌”。
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。
• 将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每 2000L培养液就决了这种比黄金还 贵的药品产量问题，还使其价格降低了 30%-50%!
用于改善畜产品的品质
如，将肠乳糖酶基因导入奶牛， 转基因奶牛分泌的乳汁，乳糖含 量降低，营养成分不变。
用转基因的动物生产药物
药用蛋白基因 导入 受精卵 发育成 转基因动物
分泌
乳汁 （含药用蛋白）
乳腺生物反应器
• 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。
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。
• 基因工程药品 —— 干扰素
干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖 蛋白。干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感 染，是一种抗病毒的特效药。此外干扰素对 治疗某些癌症和白血病也有一定疗效。
传统的干扰素生产方法是从人血液中的 白细胞内提取，每300L血液只能提取出1mg 干扰素。1980-1982年，科学家用基因工程 方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰 素，是传统的生产量的12万倍。1987年上述 干扰素大量投放市场。
• 基因工程药品 ——乙肝疫苗
传统的乙肝疫苗生产：
具体方法： 从乙肝病毒携带者的血液中提取
特点： 生产周期长，产量低、价格昂贵。
现代的乙肝疫苗生产： 细菌细胞
具体方法：乙肝病 毒基因
哺乳动
乙肝 疫苗
物细胞
成就：我国研制的生物工程乙肝疫苗于1992年投放市 场，并在预防乙肝中发挥了重要的作用。
• 基因工程药品 —— 生长激素
• 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。
用转基因的动物作器官移植的供体：
目前，人体移植器官短缺是一个世界性的 难题，用其它动物的器官替代，又会出现免疫 排斥现象。现在，科学家正试图利用基因工程 方法对一些动物的器官进行改造，采用的方法 是将器官供体基因组导入某种调节因子，以抑 制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定 基因，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥 反应的转基因克隆器官。
三、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。