1、知识回顾,1、基因工程的基本工具: 、 、 。2、基因工程的步骤： 、 、 、 。3、获取目的基因的方法： 。4、获取目的基因与切割质粒要用 限制性内切酶切割，以获得 。5、常用的载体有： 。6、将目的基因导入受体细胞的方法： （1）将目的基因导入植物细胞： 。 （2）将目的基因导入动物细胞： 。 （3）将目的基因导入微生物细胞： 。 7、目的基因是否导入检测方法： （1）目的基因是否整合到受体细胞染色体DNA上，常用的方法： （2）目的基因是否转录出MRNA，常用的方法： （3） 目的基因是否表达出蛋白质，常用的方法：,限制性内切酶,DNA连接酶,运载体,目的基因的获取,基因表达载体的构建,
2、目的基因的导入,目的基因的检测和鉴定,从基因文库中获取,人工合成法和PCR技术的扩增,同一种,同样的黏性末端,质粒、噬菌体和动植物病毒,农杆菌转化法、花粉管通道法和基因枪法,显微注射法,氯化钙处理法,基因工程的应用,基因工程可以应用于哪里领域？,遗传育种,疾病治疗,环境保护,一、植物基因工程成果,转基因工程技术突破了传统杂交育种的局限性，开辟了生产疫苗的新途径。,(一)抗虫转基因植物(二)抗病转基因植物(三)抗逆转基因植物(四)利用转基因改良植物的品质(五)开辟了生产疫苗的新途径,抗虫转基因植物,方法：,目的基因：,从某些生物中分离出具有杀虫活性的基因，将其导入作物中，使其具有抗虫性,Bt毒蛋
3、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,成果：,转基因抗虫棉；转基因抗虫水稻等。,转基因抗虫水稻（绿色植株）与对照（黄色枯萎植株）,抗虫棉（左）和普通棉（右）,优点：减少环境污染、减低生产成本、提高产量,典型例子：转基因抗虫棉Bt毒蛋白基因,目的基因,病毒外壳蛋白基因病毒的复制酶基因,成果：,抗烟草花叶病毒的转基因烟草抗病毒的转基因小麦等。,抗病转基因植物,抗病毒基因：,抗毒素合成基因,抗真菌基因：,引起植物生病的病原微生物有： 病毒、真菌和细菌,哪些环境条件会造成农作物低产、减产？,抗逆基因,调节渗透压的基因,抗冻蛋白基因,抗除草剂基因,调节细胞渗透压，使植物抗干旱、抗
4、盐碱,使植物抗寒,使植物抗除草剂,抗逆转基因植物,盐碱、干旱、低温和涝害等,成果：,A.利用调节细胞渗透压的基因，提高作物抗旱和抗盐碱能力；B.将鱼的抗冻蛋白基因转入番茄，提高番茄的抗冻能力。C.将抗除草剂基因导入农作物中，在喷洒除草剂时，杀死杂草而不杀死农作物。,人体（或其它脊椎动物）必不可少，而机体内又不能合成的，必须从食物中补充的氨基酸，称必需氨基酸。 必需氨基酸共有种：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨 酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。 如果饮食中经常缺少必需氨基酸，可影响健康。 另外12种氨基酸是人体细胞能够合成的叫做非必需氨基酸。,利用转基因改良植物的品质,你知道哪些
5、食品中缺少必需氨基酸？如何用转基因的方法加以改良？试举例说明？,将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物(改变必需氨基酸合成途径中某种关键酶的活性),不会引起过敏的转基因大豆,成果：,控制番茄果实成熟基因的转基因番茄,转基因蓝玫瑰,转入与植物花青素代谢有关的基因,用植物生产药物,生产乙肝疫苗的胡萝卜,练习：德国科学家最近培育出一种可以生产乙肝疫苗的转基因胡萝卜，通过生吃或者榨汁食用，就可以达到接种疫苗的效果如图为乙肝疫苗的转基因胡萝卜生产部分过程的示意图 （1）图中过程c的产物是_，此过程需要_酶的作用要检测目的基因是否整合到受体细胞染色体DNA上，最简便的方法 ，更精确的方法是_ （2）导
6、入疫苗基因的胡萝卜细胞若要获得愈伤组织，除需要温度、遮光、适当的营养和pH值条件外，还需将该受体细胞置于_条件下进行培养；若要获得胡萝卜幼苗，需适时调整_（植物激素名称）的浓度比例进行诱导,1、下列有关转基因植物的说法错误的是 A、用基因工程培育的抗虫植物也能抗病毒 B、可以克服远缘杂交的障碍 C、比传统育种所需要的时间短 D、可用来培育高产、稳产、耐贮存的作物,A,思考：1.细菌的基因之所以能“嫁接”到棉花细胞内，原因是 。,组成细菌和棉花的DNA分子的空间结构和化学组成相同,二、动物基因工程前景广阔,（一）用于提高动物生长速度,导入外源生长激素基因,（二）用于改善畜产品的品质,优点：避免食
7、物过敏、腹泻、恶心等不适,将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，转基因牛的乳汁中乳糖的含量大大降低。,（三）用于提高动物的抗病能力,（四）用转基因的动物生产药物（重点）,方法：乳腺生物反应器 膀胱生物反应器,注意：雌性个体才能生产药物,就基因药物而言，最理想的表达场所是转基因动物的乳腺。,为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所？,（1）乳腺是一个外分泌腺器官，乳汁不进入体内循环，不会影响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，转基因动物又可大量繁殖,知识拓展,乳腺生物
8、反应器：,指以转基因雌性动物个体的乳腺分泌乳汁来生产所需药品。,利用转基因动物生产药物 乳腺生物反应器,药用蛋白基因,目的基因：,用途：,多肽类药物、基因工程疫苗、抗体、酶制剂,操作过程：,优点：,产量高；质量好成本低；易提取,（四）用转基因动物作器官移植的供体,利用基因工程对猪的器官进行改造,方法：将器官供体基因组导入 ，以抑制的 表达或设法除去 ，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官,某种调节因子,抗原决定基因,抗原决定基因,继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物发生器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到
9、尿液中。请回答：（1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是_。（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入_中，原因是_。（3）通常采用_DNA分子杂交_技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组（4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的_膀胱上皮细胞_细胞中特异表达。（5）膀胱生物发生器比乳腺生物反应器有什么优点？,显微注射法,受精卵,细胞大，易操作；具全能性,1.在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素等直接从生物体的哪些结构中提取？,从生物的组织、细胞或血液中提取。,2.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。,三、基因工程药品异军突起工程菌,3.可利用
10、什么方法来解决上述问题？,利用基因工程方法制造转基因的工程菌，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。,工程菌:用基因工程方法，使外源基因得到 高效率表达的菌类细胞株系。,基因工程药品包括：细胞因子（即淋巴因子如白细胞介素2、干扰素）、抗体、疫苗、激素等,工程菌象一座能生产贵重药品的活的细菌工厂,基因工程药物,蛋白质,治疗糖尿病,动物胰脏中提取,大肠杆菌细胞,糖蛋白,治疗病毒性肝炎和肿瘤,人血液中提取,酵母菌细胞,乙肝抗原(蛋白质),预防乙肝,酵母菌细胞,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，每100kg胰腺只能提取45g胰岛素。用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，远不能满
11、足社会需要。 1979年，科学家将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌DNA分子重组，并在大肠杆菌内实现了表达。,基因工程药品 胰岛素,干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖蛋白。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。,基因工程药品 干扰素,治疗侏儒症的唯一方法，是注射生长激素。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
12、 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,目前我国生产的基因工程药物有胰岛素、干扰素、乙肝疫苗等。,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。 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,四、基因治疗曙光初照,2、基因治疗,1）概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，是治疗遗传病的最有效的手段。 (利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法),2)实例：,将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋巴
13、细胞中，再将这种淋巴细胞转入患者体内。,对严重复合型免疫缺陷症的治疗,1990年9月14日，安德森对一例患ADA缺乏症的4岁女孩进行基因治疗。这个4岁女孩由于遗传基因有缺陷，自身不能生产ADA，先天性免疫功能不全，只能生活在无菌的隔离帐里。他们将这个女孩的白血球进行基因改造，使有缺陷的基因被健康的基因替代，然后把含正常白血球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中。在以后的10个月内她又接受了7次这样的治疗， 同时也接受酶治疗。后来，她的免疫功能日趋健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活，并进入普通小学上学。,3)、基因治疗的类型,4)、基因治疗的发展现状：处于初期的临床试验阶段,5)、用于基因治疗
14、的基因种类：正常基因、反义基因和自杀基因,五、基因芯片,从正常人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出标准图谱；从病人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出病变图谱。 通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNA信息。 基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。,原理：DNA分子杂交,六、基因工程与环境保护,1）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。此方法的特点是快速、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？,课堂小结,农业上,医学上,抗虫转基因植物,抗病转基因植物,抗逆转基因植物,改良作物品质、提高作物产量,基因工程药物,基因治疗,基因工程应用,工程菌,乳腺生物反应器,
