基因工程與轉(zhuǎn)基因生物

1、◆胰島素是有效治療糖尿病的藥物，一般臨床上使用的胰島素主要從豬、牛等家畜的胰腺中提取，每100kg胰腺只能提取4~5g胰島素，因此價格昂貴，遠(yuǎn)不能滿足社會需要。,◆胰島素針劑平均價格大約為80元/支，進口的胰島素泵的價格為4萬～5萬元，國產(chǎn)的接近3萬元。,◆目前全球糖尿病患者已超過2億人，我國患者已超過3000萬。,◆胰島素的化學(xué)本質(zhì)是什么？,蛋白質(zhì),◆蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的最終決定因素是什么？◆通過哪些基本過程來決定？,DNA,基因工程

2、 與 轉(zhuǎn)基因生物,基因工程，從其本質(zhì)看，就是借“雞”生“蛋”。,,,DNA,蛋白質(zhì),如何獲得這只“雞”呢？,1、目的基因的獲取,一、基因工程的步驟,“化學(xué)剪刀” ——限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱限制酶）,,大腸桿菌(E.coli)的一種限制酶能專一識別GAATTC序列，并在G和A之間切開,一般來說，外源基因都無法直接進入另一種生物細(xì)胞，即使人工設(shè)法將其注入細(xì)胞，也會被細(xì)胞內(nèi)的核酸酶分解。,如何將外源基因送入細(xì)胞中呢？,,質(zhì)粒

3、,◆閉合環(huán)狀DNA分子,◆基因工程最常用的載體,“分子運輸車”——載體,①細(xì)菌等生物體內(nèi)的質(zhì)粒②噬菌體或某些動植物病毒,◆載體的化學(xué)本質(zhì)：DNA分子,◆常用的載體,DNA連接酶,一、基因工程的步驟,2、目的基因與載體的重組,※導(dǎo)入的成功概率極低：10-7,3、重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞,一、基因工程的步驟,4、篩選含目的基因的受體細(xì)胞并使之表達(dá),一、基因工程的步驟,1、目的基因的獲取,2、目的基因與載體的重組,3、重組DNA分子導(dǎo)入受

4、體細(xì)胞,4、篩選含目的基因的受體細(xì)胞并使之表達(dá),過程演示,一、基因工程的步驟,如何使植物像螢火蟲那樣發(fā)光？,提示：螢火蟲之所以會發(fā)光，是因為螢火蟲體內(nèi)有熒光素（蛋白質(zhì)）。,請你設(shè)計一個實驗方案：,基因工程又叫DNA重組技術(shù)，是指依據(jù)預(yù)先設(shè)計的藍(lán)圖，用人工方法將某種生物的基因接合到另一種生物的基因組DNA中并使其表達(dá)，使后者獲得新的遺傳性狀，產(chǎn)生出人類所需要的產(chǎn)物，或創(chuàng)造出新的生物類型的現(xiàn)代生物技術(shù)。,二、基因工程的概念（P.57頁）,三

5、、基因工程的類型,按轉(zhuǎn)入的外源基因所在的表達(dá)系統(tǒng)分為：,微生物基因工程,植物基因工程,動物基因工程,,,◆具有抗性基因的農(nóng)作物，如抗蟲棉,1、基因工程與農(nóng)業(yè)—— 培育人類所需的植物新品種,◆具有大豆高蛋白基因的水稻,四、基因工程的應(yīng)用前景,利用基因工程培育抗蟲棉的簡要過程,普通棉花(無抗蟲特性),蘇云金芽孢桿菌,棉花細(xì)胞(含抗蟲基因),棉花植株(有抗蟲特性),載體,◆培育轉(zhuǎn)基因動物：抗病能力強、高產(chǎn)仔率、高產(chǎn)奶率、具有

6、高質(zhì)量的皮毛等,2、基因工程與醫(yī)藥工業(yè),◆微生物藥廠：生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品如胰島素、干擾素等,四、基因工程的應(yīng)用前景,將人的生長激素基因注射到小白鼠受精卵中，得到的“超級小鼠”,1979年，科學(xué)家將動物體內(nèi)的胰島素基因與大腸桿菌DNA分子重組，并在大腸桿菌內(nèi)實現(xiàn)了表達(dá)。1982年，美國一家基因公司用基因工程方法生產(chǎn)的胰島素投入市場，售價降低了30%~50%。,基因工程藥品 —— 胰島素,干擾素幾乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一

7、種抗病毒的特效藥。此外干擾素對治療某些癌癥和白血病也有一定療效。 傳統(tǒng)的干擾素生產(chǎn)方法是從人血液中的白細(xì)胞內(nèi)提取，每300L血液只能提取出1mg干擾素。1980~1982年，科學(xué)家用基因工程方法在大腸桿菌及酵母菌細(xì)胞內(nèi)獲得了干擾素，是傳統(tǒng)的生產(chǎn)量的12萬倍。,基因工程藥品 —— 干擾素,治療侏儒癥的唯一方法，是向人體注射生長激素。而生長激素的獲得很困難。以前，要獲得生長激素，需解剖尸體，從大腦的底部摘取垂體，并從中提取

8、生長激素。 現(xiàn)可利用基因工程方法，將人的生長激素基因?qū)氪竽c桿菌中，使其生產(chǎn)生長激素。人們從 450 L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長激素，相當(dāng)于6萬具尸體的全部產(chǎn)量。,基因工程藥品 —— 生長激素,3、基因工程與醫(yī)學(xué)——基因治療,四、基因工程的應(yīng)用前景,1990.9.14. 全世界第一例基因治療案例獲得成功 P.65頁,據(jù)統(tǒng)計，自1990年以來，已有1076項基因治療的臨床試驗在全世界20多個國家開展。,我國第四軍

9、醫(yī)大學(xué)教授楊安鋼等，在世界上首次利用經(jīng)基因修飾的人體淋巴細(xì)胞，成功地在體外阻斷了HIV的感染途徑。專家認(rèn)為，這種全新的基因治療方法，為人類治療病毒性感染疾病開啟了希望之門。,2003年10月，全球第一個基因治療產(chǎn)品“今又生”即“重組人p53腺病毒注射液”在留美歸國博士彭朝暉的帶領(lǐng)下研制成功。該藥品是由5型腺病毒載體DNA和人p53腫瘤抑制基因重組，注射后能特異地引起腫瘤細(xì)胞程序性死亡，或者使腫瘤細(xì)胞處于嚴(yán)重冬眠狀態(tài)，但對正常細(xì)胞基本無影

10、響。,①環(huán)境監(jiān)測,◆用DNA探針可以檢測飲用水中病毒的含量。此方法的特點是快速、靈敏，1噸水中有10個病毒也能檢測出來。,4、基因工程與環(huán)境保護,四、基因工程的應(yīng)用前景,②凈化環(huán)境,◆用基因工程培養(yǎng)出“吞噬”汞和降解土壤中DDT的細(xì)菌，以及能夠凈化鎘污染的植物。,五、轉(zhuǎn)基因生物產(chǎn)品的安全性,轉(zhuǎn)基因生物是否會對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響？,轉(zhuǎn)基因食品是否會對人類健康造成損害（如致敏）？,◆雙刃劍,◆知情權(quán),◆選擇權(quán),1.以下說法正確的是

11、 （ ）A、所有的限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列B、質(zhì)粒是基因工程中唯一的運載體 C、運載體必須具備的條件之一是：具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接D、基因控制的性狀都能在后代表現(xiàn)出來,C,練習(xí),2.基因工程是在DNA分子水平上進行設(shè)計施工的。在基因操作的基本步驟中，不進行堿基互補配對的步驟是 （ ）A、人工合成目的基因B、目的基因與運載體結(jié)合C、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

12、 D、目的基因的檢測和表達(dá),C,3．1987年，美國科學(xué)家將螢火蟲的螢光素基因轉(zhuǎn)入煙草植物細(xì)胞，獲得高水平的表達(dá)。長成的植物通體光亮，堪稱自然界的奇跡。這一研究成果表明 （ ）①螢火蟲與煙草植物的DNA結(jié)構(gòu)基本相同②螢火蟲與煙草植物共用一套遺傳密碼③煙草植物體內(nèi)合成了螢光素④基因能夠控制蛋白質(zhì)的合成A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④,