优质实用课件推选——基因工程的应用.ppt
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1、基因工程的应用,专题基因工程,学习目标 1、举例说出植物基因工程的成果 2、举例说出动物基因工程的成果 3、举例说出基因工程药品 4、概括出基因治疗的原理及过程 5、说出基因芯片的概念,植物基因工程硕果累累,哪些转基因作物已进入大规模商业化应用阶段?,转基因大豆、玉米、棉花和油菜,一、植物基因工程,转基因工程技术主要应用方面:用于提高农作物的抗逆能力(如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等),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、抗逆转基因植物 4、利用转基因改良植物的品质,(一)抗虫转基因植物,1.虫害给农作物带来了哪些影响? 传统农业
2、如何防治害虫? 有哪些不足?,2.现在已有哪些抗虫植物问世?,抗虫棉叶子,正常棉叶子,3. 抗虫基因,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,请阅读P18生物资料技术卡,了解一些抗虫基因的抗虫机理。,4.抗虫棉的目的基因是什么?目的基因从何而来?,(二)抗病转基因植物,1.什么是病原微生物?有哪些种类?,引起生物生病的微生物,主要有病毒、真菌和细菌等,2.为什么说常规育种很难培育出抗病毒的新 品种?,3.抗病毒转基因植物中使用最多的是什么基因?,病毒外壳蛋白基因(coat protein,CP); 病毒的复制酶基因,3.在抗真菌转基因植物中使用什么基因?,几丁质
3、酶基因和抗毒素合成基因,抗烟草花叶病毒转基因甜椒,(三)其他抗逆转基因植物,1.哪些环境条件会造成农作物低产、减产?,盐碱、干旱、低温和涝害等,2.盐碱和干旱对农作物的危害与什么有关?,细胞内的渗透压调节,在抗盐碱和抗干旱作物中使用了什么基因?,调节细胞渗透压的基因,3.转基因耐寒的烟草和番茄中哪种目的基因提高了其抗寒能力?目的基因从何而来?,鱼的抗冻蛋白基因,其他抗逆转基因植物,耐寒、耐旱转基因水稻,4.抗除草剂基因有何用途?,喷洒除草剂时,杀死田间的杂草而不损伤作物,(四)利用转基因改良植物的品质,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
4、。 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。,你知道哪些食品中缺少必需氨基酸? 如何用转基因的方法加以改良?,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,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,转基因延熟番茄的目的基因是什么?,控制番茄果实成熟的基因,乙烯是催熟果实的一种激素,在其形成过程中需要乙烯形成酶。通过基因工程可以获得能
5、抑制乙烯形成酶基因表达的植物新品种,这些转基因植物的果实既保持了原有的品质,又延长了储藏期。,延长果实的储藏期,转基因矮牵牛,优点: 提高花卉的观赏价值,转基因矮牵牛,转基因蓝玫瑰,异想天开,一、植物基因工程硕果累累 应用:提高农作物的抗逆能力(如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等),以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面. (一)抗虫转基因植物 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 (二)抗病转基因植物 病毒外壳蛋白(coat protein,CP)基因; 病毒的复制酶基因 几丁质酶基因和抗毒素合成基因 (三)其他抗逆转基因植物 调节细胞渗透压的基
6、因、鱼的抗冻蛋白基因 、抗除草剂基因 (四)利用转基因改良植物的品质 必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因、 与植物花青素代谢有关的基因、荧光酶基因等,二、动物基因工程前景广阔,(一)用于提高动物生长速度,动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等,导入外源生长激素基因,(二)用于改善畜产品的品质,有些人对牛奶中的乳糖不能完全消化或食用后会出现过敏、腹泻、恶心等不适症状,科学家将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组,使获得的转基因牛分泌的乳汁,在其他营养成分不受影响的情况下,乳糖的含量大大减低。,乳糖,乳糖酶,半乳糖,(三)用转基因的动物生产药物(重点),设问:就基因药物而言,最理想的
7、表达场所是哪里?,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呢? 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。 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。 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。,将药物蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起,通过显微注射等方法,导入哺乳动物的受精卵中,将受精卵送入母体,使其发育成转基因动物。转基因动物进入泌乳期后,可以通过分泌乳汁生产所需要的药品,称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。,乳腺生物反应器,乳腺生物反应器
8、的优点:产量高;质量好;成本低;易提取。,获取目的基因(例如血清白蛋白基因) 构建基因表达载体(在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子) 显微注射导入哺乳动物受精卵中 形成胚胎 将胚胎送入母体动物 发育成转基因动物(只有在产下的雌性个体中,转入的基因才能表达)。,思考:用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的?,用转基因的动物生产药物,人治疗性抗体转基因奶牛,含有人凝血因子的转基因羊,(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
9、因克隆猪器官,导入人基因具特殊用途的猪和小鼠,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 导入 肠乳糖酶基因 (三)用转基因的动物生产药物 乳腺生物反应器:将药物蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起,通过显微注射等方法,导入哺乳动物的受精卵中,将受精卵送入母体,使其发育成转基因动物 (四)用转基因动物作器官移植的供体 方法: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猪器官,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
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