1、植物基因工程技術：植物基因工程技術：1.提高農作物的抗逆能力提高農作物的抗逆能力 2.改良農作物的品質改良農作物的品質 3.利用植物生產藥物利用植物生產藥物 抗蟲棉葉抗蟲棉葉 子子 正常棉葉子正常棉葉子 抗蟲害的玉米 基因 Bt毒蛋白基因 蛋白酶抑制劑基因 淀粉酶抑制劑基因 植物凝集素基因 消化不 良 不吸收 Bt毒蛋白 水解成 有毒多肽 使用化學農藥的缺點：使用化學農藥的缺點： 造成環境污染造成環境污染 損害人類健康損害人類健康 增加生產成本增加生產成本 抗煙草花葉病毒轉基 因甜椒 抗病毒轉基因西葫蘆 轉黃瓜抗青枯(細菌)病基因的馬鈴薯 抗病毒抗病毒 病毒外殼蛋白基因病毒外殼蛋白基因 病毒的

2、復制酶基因病毒的復制酶基因 抗真菌抗真菌 幾丁質酶基因幾丁質酶基因 抗毒素合成基因基因抗毒素合成基因基因 基因基因 抗煙草花葉病毒的轉基因煙草 耐寒、耐旱轉基因水稻 基因基因 調節細胞滲透壓的基因 魚的抗凍蛋白基因 抗除草劑基因 抗旱、抗鹽堿 耐寒煙草，番茄 抗除草劑大豆、玉米 我國科學家在實驗田觀察 轉魚抗凍蛋白基因的番茄 轉基因抗除草劑玉米 富含賴氨酸的轉基因玉米不會引起過敏的轉基因大豆 糧食 問題難保鮮 解決控制番茄成熟的基因（延遲番茄 成熟） 果蔬 問題營養成分不平衡，如大豆、玉米 解決 導入含必需AA多Pro的編碼基因 改變AA合成過程中關鍵酶活性 4.利用轉基因改良植物的品質利用轉

3、基因改良植物的品質 含大量維生素的轉基因 玉米 轉基因紫色西紅柿 轉 基 因 矮 牽 牛 轉基因藍玫瑰 觀賞花卉觀賞花卉 問題 解決 顏色單調，變色困難 花青素有關調節基因 轉入熒光酶的轉基因煙草苗 二二、動物基因工程前景廣闊、動物基因工程前景廣闊 轉入外源生長激素基因的“超級小鼠” 綿羊：生長速度提高30%，體積增 加50% 鯉魚：9個月后，體重增1.5kg 問題問題 乳糖不消化乳糖不消化 腸乳糖腸乳糖 酶基因酶基因 對策對策正常牛正常牛 轉基因牛轉基因牛 導導 入入 顯微注射技術顯微注射技術 牛奶中乳糖含量減少，牛奶中乳糖含量減少， 其他營養成分不受影響其他營養成分不受影響 構建構建 表達

4、表達 載體載體 2.2.用于改善畜產品的品質用于改善畜產品的品質 乳腺生物反應器乳腺生物反應器 對對 策策 設想：讓牛奶中產出生長激素、抗凝血蛋白、血清白蛋白、設想：讓牛奶中產出生長激素、抗凝血蛋白、血清白蛋白、- -抗胰蛋白酶等抗胰蛋白酶等 （把哺乳動物變成成（把哺乳動物變成成“批量生產藥物的工廠）批量生產藥物的工廠） 藥用蛋白基藥用蛋白基 因因 + 乳腺蛋白基因乳腺蛋白基因 啟動子啟動子 （只在乳腺中且在泌乳（只在乳腺中且在泌乳 期表達）期表達） 構建基因表達載體構建基因表達載體 導入導入_細胞細胞 受精卵受精卵 顯微注射技顯微注射技 術術 送回母體發育成新個體送回母體發育成新個體 新個體

5、泌乳期乳汁中產藥新個體泌乳期乳汁中產藥 乳汁中含有人生長激素的轉基乳汁中含有人生長激素的轉基 因牛因牛( (阿根廷阿根廷) ) 產量高、質量好、成本低、易提取產量高、質量好、成本低、易提取 3.3.用轉基因的動物生產藥物用轉基因的動物生產藥物 含有人凝血因子的轉基因羊 乳腺生物反應器生產抗凝血酶蛋 白 例例1、繼哺乳動物乳腺發生器研發成功后，膀胱生物發生器的研究、繼哺乳動物乳腺發生器研發成功后，膀胱生物發生器的研究 也取得了一定進展。最近，科學家培養出一種轉基因小鼠，其膀胱也取得了一定進展。最近，科學家培養出一種轉基因小鼠，其膀胱 上皮細胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。請回答：上皮細胞可

6、以合成人的生長激素并分泌到尿液中。請回答： （1）將人的生長激素基因導入小鼠受體細胞，常用方法是）將人的生長激素基因導入小鼠受體細胞，常用方法是 _。 （2）進行基因轉移是，通常要將外源基因轉）進行基因轉移是，通常要將外源基因轉_ 中，原因是中，原因是 。 （3）通常采用）通常采用 技術檢測外源基因是否插入了小鼠技術檢測外源基因是否插入了小鼠 的基因組的基因組 （4）在研制膀胱生物反應器時，應使外源基因在小鼠的）在研制膀胱生物反應器時，應使外源基因在小鼠的 細胞中特異表達。細胞中特異表達。 顯微注射顯微注射 受精卵受精卵 受精卵具有全能性，可使外源基因在相應組織細胞表達受精卵具有全能性，可使外

7、源基因在相應組織細胞表達 DNA分子雜交分子雜交 膀胱上皮膀胱上皮 具特殊用途的豬和小鼠具特殊用途的豬和小鼠 器官移植問題器官移植問題1、供體器官少、供體器官少 2、排斥反應強、排斥反應強 1、抑制抗原決定基因、抑制抗原決定基因 表達的調控因子表達的調控因子 用豬的器官做供體用豬的器官做供體 抑制抗原決抑制抗原決 定基因表達定基因表達 2、去除抗原決定基因、去除抗原決定基因 （受精卵）（受精卵） 克隆技術克隆技術 導入豬受導入豬受 精卵精卵 培育出沒有免疫排斥培育出沒有免疫排斥 反應的反應的轉基因克隆豬轉基因克隆豬 第一種第一種基因工程藥物基因工程藥物 基基 因因 工工 程程 制制 藥藥 重組

8、人胰島素重組人胰島素 傳統傳統提取提取 胰島素、胰島素、 干擾素干擾素 提取部位提取部位 細胞、組織、血液等細胞、組織、血液等 提取量提取量 少少 缺點缺點 材料少、提取難、成本高材料少、提取難、成本高 改進改進 “工程菌工程菌” 提取部位提取部位 “工程菌工程菌” （大腸桿菌、酵母菌）（大腸桿菌、酵母菌） 提取量提取量 多多 優點優點 高效、高質量、低成本高效、高質量、低成本 菌優點：菌優點： 繁殖快繁殖快 單細胞單細胞 遺傳物質少遺傳物質少 基因工程藥物發酵設備 胰島素是胰島素是治療糖尿病治療糖尿病的的特效藥特效藥。一般臨床上使用的胰島。一般臨床上使用的胰島 素主要從素主要從豬、牛等家畜的

9、胰腺豬、牛等家畜的胰腺中提取，一名糖尿病患者每年中提取，一名糖尿病患者每年 需用的胰島素需要從需用的胰島素需要從40頭牛或頭牛或50頭豬的胰臟中才能提取到。頭豬的胰臟中才能提取到。 1978年，科學家將動物體內的年，科學家將動物體內的胰島素基因與大腸桿菌胰島素基因與大腸桿菌DNA 分子重組分子重組，用，用2000ml 大腸桿菌發酵液得到大腸桿菌發酵液得到100kg胰島素。胰島素。 1982年，美國一家基因公司用基因工程方法生產的胰島素投年，美國一家基因公司用基因工程方法生產的胰島素投 入市場，售價降低了入市場，售價降低了30%50%。 基因工程藥品基因工程藥品 胰島素胰島素 治療治療侏儒癥侏儒

10、癥的唯一方法，是向人體注射生長激素。而生的唯一方法，是向人體注射生長激素。而生 長激素的獲得很困難。治療一名侏儒癥患者每年需要從長激素的獲得很困難。治療一名侏儒癥患者每年需要從80具具 尸體的腦下尸體的腦下垂體垂體中提取生長激素。中提取生長激素。 現可利用基因工程方法，將人的現可利用基因工程方法，將人的生長激素基因導入大腸生長激素基因導入大腸 桿菌桿菌中，使其生產生長激素。人們從中，使其生產生長激素。人們從 450 L大腸桿菌培養液大腸桿菌培養液 中提取的生長激素，相當于中提取的生長激素，相當于6萬具尸體的全部產量。萬具尸體的全部產量。 基因工程藥品基因工程藥品 生長激素生長激素 干擾素是干擾

11、素是病毒侵入細胞后產生病毒侵入細胞后產生的一種的一種糖蛋白糖蛋白。干擾素幾。干擾素幾 乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一種乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一種抗病毒抗病毒的特效藥。此的特效藥。此 外干擾素對治療某些癌癥和白血病也有一定療效。外干擾素對治療某些癌癥和白血病也有一定療效。 傳統的干擾素生產方法是從人血液中的傳統的干擾素生產方法是從人血液中的白細胞內提取白細胞內提取， 每每300L血液只能提取出血液只能提取出1mg干擾素。干擾素。19801982年，科學家年，科學家 用基因工程方法在用基因工程方法在大腸桿菌及酵母菌細胞內獲得了干擾素大腸桿菌及酵母菌細胞內獲得了干擾素， 是傳統的生產量的是

12、傳統的生產量的12萬倍。萬倍。1987年上述干擾素大量投放市場。年上述干擾素大量投放市場。 基因工程藥品基因工程藥品 干擾素干擾素 基因工程干擾素 傳統疫苗存在許多缺點：生產過程需傳統疫苗存在許多缺點：生產過程需大量繁殖病原體大量繁殖病原體，對工，對工 作人員作人員健康造成很大威脅健康造成很大威脅；病原體的減毒、滅活有可能；病原體的減毒、滅活有可能不夠不夠 徹底徹底，導致接種者，導致接種者直接感染直接感染。 基因工程疫苗基因工程疫苗：將起關鍵作用的、序列保守的蛋白質基因重：將起關鍵作用的、序列保守的蛋白質基因重 組到細菌或真核細胞內，生產蛋白質，制作成疫苗。它不使組到細菌或真核細胞內，生產蛋白

13、質，制作成疫苗。它不使 用病原體本身，所以用病原體本身，所以安全安全。 基因工程藥品基因工程藥品 基因工程基因工程疫苗疫苗 基因工程乙肝疫苗 也稱為也稱為DNADNA診斷診斷或或基因探針技術基因探針技術，即在，即在DNADNA水平分析水平分析 檢測某一基因，從而對特定的疾病進行診斷。檢測某一基因，從而對特定的疾病進行診斷。 探針制備：探針制備：放射性同位素放射性同位素( (如如32 32P) P)、熒光分子、熒光分子等標記的等標記的 DNADNA分子；分子； 原原 理：利用理：利用DNADNA分子雜交原理分子雜交原理； 四四、基因治療曙光初照、基因治療曙光初照 基因探針就是一段與目的基因或基因

14、探針就是一段與目的基因或DNADNA互補的互補的特異核特異核 苷酸序列苷酸序列。它包括整個基因，或基因的一部分；可以是。它包括整個基因，或基因的一部分；可以是 DNADNA本身，也可以是由之轉錄而來的本身，也可以是由之轉錄而來的RNARNA。 DNA DNA分子雜交是基因診斷最基本的方法之一。其基本分子雜交是基因診斷最基本的方法之一。其基本 原理是：原理是：互補的互補的DNADNA單鏈單鏈能夠在一定條件下能夠在一定條件下結合成雙鏈結合成雙鏈， 即能夠進行雜交。這種結合是即能夠進行雜交。這種結合是特異特異的，即嚴格按照堿基互的，即嚴格按照堿基互 補配對進行。因此，當用一段補配對進行。因此，當用一

15、段已知基因的核苷酸序列作為已知基因的核苷酸序列作為 探針探針，與被測基因進行接觸，若兩者的堿基完全配對成雙，與被測基因進行接觸，若兩者的堿基完全配對成雙 鏈，則表明被測基因中含有已知的基因序列。鏈，則表明被測基因中含有已知的基因序列。 在在診斷遺傳性疾病診斷遺傳性疾病方面發展迅速。目前已經可以對幾方面發展迅速。目前已經可以對幾 十種遺傳病進行產前診斷。十種遺傳病進行產前診斷。 1 1） 珠蛋白的珠蛋白的DNADNA探針探針 鐮刀狀細胞貧血癥鐮刀狀細胞貧血癥 2 2）苯丙氨酸羧化酶基因探針）苯丙氨酸羧化酶基因探針 苯丙酮尿癥苯丙酮尿癥 3 3）白血病患者細胞中分離出的癌基因制備的）白血病患者細胞

16、中分離出的癌基因制備的DNADNA探針探針 白白 血病血病 基因治療的概念：基因治療的概念： 將正常基因導入病人體內，使該基因的將正常基因導入病人體內，使該基因的 表達產物發揮功效，從而達到治療疾表達產物發揮功效，從而達到治療疾 病的病的目的目的 免疫系統發揮正常作用的必須免疫系統發揮正常作用的必須物質物質 腺苷酸腺苷酸脫氨酶（脫氨酶（ADAADA） 腺苷酸脫氨酶基因腺苷酸脫氨酶基因 1990年，美國醫學家安德森對一例患腺苷脫氨酶(ADA)缺乏癥的4歲女孩謝德爾進 行基因治療。該女孩由于先天缺乏ADA基因，自身不能生產ADA，先天免疫功能不全， 只能生活在無菌的隔離帳里。他們將含有這個女孩自己

17、的白血球的溶液輸入她左臂的 一條靜脈血管中，這種白血球都已經過改造，有缺陷的基因已經被健康的基因所替代。 在以后的10個月內她又接受了7次這樣的治療，同時也接受特定抗體的治療。經治療 后，免疫功能日趨健全，能夠走出隔離帳，過上了正常人的生活。 美國醫學家安德森謝德爾，1999 基因治療的分類基因治療的分類 體外基因治療體外基因治療：先從病人：先從病人體內體內獲取某種細胞，例如獲取某種細胞，例如T 淋巴細胞，進行培養，然后，在淋巴細胞，進行培養，然后，在體外體外完成基因轉移，完成基因轉移， 再篩選成功轉移的細胞再篩選成功轉移的細胞擴增培養擴增培養，最后重新輸入患者，最后重新輸入患者 體內。體內。

18、 體內基因治療體內基因治療：直接向人體組織細胞中轉移基因的治：直接向人體組織細胞中轉移基因的治 病方法。病方法。 環境監測環境監測 環境的凈化環境的凈化 基因工程在環保方面有什么應用？ 例如：用例如：用DNA探針探針可以檢測可以檢測飲用水中病毒飲用水中病毒的含量。此方的含量。此方 法的特點是法的特點是快速、靈敏快速、靈敏，1噸水中有噸水中有10個病毒也能檢測出來。個病毒也能檢測出來。 通過基因工程方法怎樣進行環境監測？ 1）用基因工程產物）用基因工程產物“超級細菌超級細菌”分解石油，可以大大提分解石油，可以大大提 高細菌分解石油的效率。具體方法：將能分解三種烴類的高細菌分解石油的效率。具體方法

19、：將能分解三種烴類的假單假單 孢桿菌孢桿菌的基因都轉移到能分解另一種烴類的假單孢桿菌內，創的基因都轉移到能分解另一種烴類的假單孢桿菌內，創 造出了能同時分解四種烴類的造出了能同時分解四種烴類的“超級細菌超級細菌”。 2）用基因工程培養出）用基因工程培養出“吞噬吞噬”汞和降解土壤汞和降解土壤中中DDT的的細菌細菌， 以及能夠以及能夠凈化鎘污染凈化鎘污染的的植物植物。 3）通過基因重組構建新的）通過基因重組構建新的殺蟲劑殺蟲劑，取代生產過程中耗能多、，取代生產過程中耗能多、 易造成環境污染的農藥，并試圖通過基因工程易造成環境污染的農藥，并試圖通過基因工程回收和利用工業回收和利用工業 廢物廢物。 通過基因工程方法怎樣凈化被污染的環境？ 抗蟲害的玉米 基因 Bt毒蛋白基因 蛋白酶抑制劑基因 淀粉酶抑制劑基因 植物凝集素基因 消化不 良 不吸收 Bt毒蛋白 水解成 有毒多肽 使用化學農藥的缺點：使用化學農藥的缺點： 造成環境污染造成環境污染 損害人類健康損害人類健康 增加生產成本增加生產成本 抗蟲害的玉米 基因 Bt毒蛋白基因 蛋白酶抑制劑基因 淀粉酶抑制劑基因 植物凝集素基因 消化不