1、基因工程的应用,一、植物基因工程硕果累累,植物基因工程技术： 1.提高农作物的抗逆能力 2.改良农作物的品质 3.利用植物生产药物,1.抗虫转基因植物,抗虫棉叶子,正常棉叶子,抗虫害的玉米,（1）使用化学农药缺点： 造成环境污染 损害人类健康 增加生产成本,（2）杀虫的基因主要是： Bt毒蛋白基因 蛋白酶抑制剂基因 淀粉酶抑制剂基因 植物凝集素基因等,2.抗病转基因植物,抗烟草花叶病毒转基因甜椒,抗病毒转基因西葫芦,（1）抗病毒的基因： 病毒外壳蛋白基因 病毒的复制酶基因,（2）抗真菌的基因： 几丁质酶基因 抗毒素合成基因,3.其他抗逆转基因植物,耐寒、耐旱转基因水稻,我国在抗逆基因的分离、克
2、隆和转化等方面的研究已取得一定进展，克隆了耐盐碱相关基因，通过遗传转化已获得了耐1NaCl的苜蓿，耐O8NaCl的草莓，耐2NaCl的烟草。抗逆基因工程作物已进入田间试验阶段。我国科学家刘岩等获得了耐盐性明显提高的转基因玉米植株。我国科学家张荃等获得了耐盐性提高的转基因番茄。,4.利用转基因改良植物的品质,含大量维生素的转基因玉米,抗癌抗衰老的紫色西红柿,转入维生素A合成酶基因的大米,转基因矮牵牛,转基因蓝玫瑰,转入荧光酶的转基因烟草苗,1.用于提高动物生长速度,二、动物基因工程前景广阔,转入外源生长激素基因的“超级小鼠”,转入外源生长激素基因的鲤鱼,过敏、腹泻、恶心等,缺乏乳糖酶,将肠乳糖酶
3、基因导入奶牛的基因组,改善方法:,原因:,不适症:,2.用于改善畜产品的品质,（1）方法：乳腺生物反应器,表达载体构建 （药用蛋白基因+乳腺蛋白基因的启动子等）,乳腺生物反应器的生产过程：,显微注射导入哺乳动物受精卵中,发育成转基因动物,泌乳期分泌乳汁生产药品,3.用转基因的动物生产药物,乳腺生物反应器生产抗凝血酶蛋白,人治疗性抗体转基因奶牛,含有人凝血因子的转基因羊,（2）优点：产量高、质量好、 成本低、易提取,注意： 雌性个体才能生产药物,生产贵重药物乳腺生物反应器，如：红细胞生成素（肿瘤化疗的辅助药物）、乳铁蛋白（促进铁的吸收）、1-抗胰蛋白酶（治疗囊性纤维化及肺气肿）、凝血因子VIII
4、及IX（治疗血友病）人血清白蛋白（治疗烧伤）等。到2005年为止，年产值可达350亿美元。,4.用转基因的动物作器官移植的供体,导入人基因具特殊用途的猪和小鼠,（1）方法：将器官供体基因组导入某种调节因子，抑制或除去抗原决定基因。,（2）预期成果：结合克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官。,假如某位心脏病人换上 了经过改造的猪的心脏， 在生活中会受到歧视吗？,三、基因工程药品异军突起,基因工程肝炎疫苗,基因工程药物发酵设备,胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺中提取，一名糖尿病患者每年需用的胰岛素需要从40头牛或50头猪的胰脏中才能提取到。1978年，科学
5、家将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌DNA分子重组，用2000ml 大肠杆菌发酵液得到100kg胰岛素。1982年，美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰岛素投入市场，售价降低了30%50%。,基因工程药品 胰岛素,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。治疗一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑下垂体中提取生长激素。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 生长激素,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，
6、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。19801982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 干扰素,基因工程艾滋病疫苗,基因工程干扰素,基因工程乙肝疫苗,传统疫苗存在许多缺点：生产过程需大量繁殖病原体，对工作人员健康造成很大威胁；病原体的减毒、灭活有可能不够彻底，导致接种者直接感染。 基因工程疫苗：将起关键作用的、序列保守的蛋白质基因重组到细菌或真核细胞内，生产蛋白质，制作成疫苗。
7、它不使用病原体本身，所以安全，还可以把不同病原体的抗原基因重组到同一受体细胞，生产多价疫苗。,基因工程药品 基因工程疫苗,1、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。,基因探针：,基因探针就是一段与目的基因或被测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。,四、基因治疗曙光初照,探针制备：放射性同位素、荧光分子等标记的DNA分子； 原理：利用DNA分子杂交原理；,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
8、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）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,2、基因治疗,1）原理：,把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，达到治疗疾病的目的。,2）实例：,复合型免疫缺陷症,病因：,腺苷酸脱氨酶基因缺失,缺乏腺苷酸脱氨酶,免疫功能下降,治疗方法：,提取患者的淋巴细胞,导入正常的腺苷酸脱氨酶基因,筛选出能够产生腺苷
9、酸脱氨酶的淋巴细胞,将该淋巴细胞扩增后转入患者体内,半年后，血液检测,被改造的淋巴细胞、腺苷酸脱氨酶,患者产生抗体的功能显著改善,患者体内含有转基因淋巴细胞,3）基因治疗的方法,体外基因治疗：,从病人体内获得某种细胞，进行培养，然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。,直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。,体内基因治疗：,4）用于基因治疗的基因种类 正常基因：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。 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，来阻断非正常蛋白质的合成。 自杀基因：即编码可以
10、杀死癌变细胞的蛋白酶基因。,首例基因治疗的受益者 （美国1990年）,到1998年底，世界范围内累计3134人接受了基因转移试验,1990年美国国立卫生研究院治愈一位“重症联合免疫缺陷综合症”的4岁女孩,基因治疗：用一个正常的基因来代替缺陷基因,ADA基因缺陷 ADA：腺苷酸脱氨酶,五、基因工程与食品业,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。,基因工程为食品工业中提供了什么前景？,六、基因工程与环境保护,1
11、）用于环境监测。 2）用于被污染环境的净化。,基因工程在环保方面有什么应用？,例如：用DNA探针可以检测饮用水中病毒的含量。特点：是快速、灵敏，1吨水中有10个病毒也能检测出来。,通过基因工程方法怎样进行环境监测？,1）“超级细菌” 分解石油，可以大大提高细菌分解石油的效率。 方法：将能分解三种烃类的假单孢杆菌的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解四种烃类的“超级细菌”。2）“吞噬”汞和降解土壤中DDT的细菌，以及能够净化镉污染的植物。 3）杀虫剂：通过基因重组构建新的杀虫剂，取代生产过程中耗能多、易造成环境污染的农药，并试图通过基因工程回收和利用工业废物。,通过基因工程方法怎样净化被污染的环境？,
