高三生物(基因工程的成果与发展前景).ppt

在目的基因的检测过程中，检测的对象是什么？,思考,4.目的基因的检测和表达,检测：通过检测标记基因的有无，来判断目的基因是否导入。 表达：通过特定性状的产生与否来确定目的基因是否表达。,4.目的基因的检测和表达,【例】下图是将人的生长激素基因导入细菌D细胞内，产生“工程菌”的示意图。所用的载体为质粒A。已知细菌D细胞内不含质粒，也不含质粒A上的基因，质粒A导入细菌后，其上的基因能得到表达。,（1）图中A和B产生的C叫 ， 它通常在体外完成，此过程必须用到的工具酶为 （2）目前把C导入细菌时效率不高，在导入前一般要用 处理细菌，以增大细菌细胞细胞壁的通透性。,重组DNA（质粒）,限制性内切酶、DNA连接酶,CaCl2,（3）在导入完成后得到的细菌，实际上有的根本没有导入质粒，有的导入了普通质粒，只有少数导入的是C。所以在基因工程的操作步骤中必须要有 这一步骤。,目的基因的检测与表达,（4）如何鉴别得到的细菌是否导入了质粒A或重组质粒，请设计一简单方案。 （5）若把已导入了普通质粒A或重组质粒的细菌放在含四环素的培养基上培养，含普通质粒A的细菌 ；含重组质粒的细菌 。原因 。,将得到的细菌接种在含氨苄青霉素的培养基上，能生长的就导入了，反之则没有。,能生长,不能生长,目的基因的导入，破坏了四环素抗性基因。,基因工程与医药卫生,生产基因工程药品,生物医药产业的发展历史 1.天然药物，如中草药、中成药 2.化学方法合成新的药物 3. 基因工程药物,基因工程与医药卫生,1、生产基因工程药品,微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。如利用大肠杆菌生产胰岛素、干扰素、白细胞介素2等。既增加产量，又降低成本。,生产基因工程产品的,生物反应器,生产基因工程药品 细菌基因工程 细胞基因工程 转基因动物,动物乳房生物反应器,同大肠杆菌生产系统相比，动物乳房反应器系统具有很多优点。 第一，动物的基因形式和人类相同，从人类染色体上切下来的任何基因都可以直接转移到动物体内，使分离和克隆基因的手续相对简单一些。 第二，用动物乳房生产外源蛋白质，产量很高。目前在初乳中已经达到70 g/L，在常乳中达到35 g/L。,第三，动物乳腺细胞可以使任何基因正确表达，并正确进行后加工。因此，动物乳腺细胞所生产出来的蛋白质与天然产品在结构上没有区别，活性也没有区别。 此外，乳房是一个相对独立的系统，血液中的蛋白质有时可以进入奶中，但奶中的蛋白质永远不会进入血液。因此，在乳房中生产的任何蛋白质，即使是生理功能很强的激素类蛋白质，也不会影响动物本身的健康。,第四，乳中的蛋白质种类较少，主要是酪蛋白、乳球蛋白、白蛋白和从血液中扩散而来的少量血清蛋白及免疫球蛋白。因此，提纯重组基因在奶中表达的目标蛋白，相对要容易一些。 第五，用乳房生产同类产品是一个农业过程，如果不考虑产品提纯，则不需要复杂设备，也不需要素质很高的操作人员。牛、羊吃的是草料，生产的是奶，奶中的珍贵蛋白完全是常规奶的高附加值产品，其生产成本之低没有其他系统可以相比。,第六，用乳房生物反应器生产产品可以对市场做出灵活反应。由于牛、羊体内重组的外源基因是可以遗传给后代的，因此，在市场对产品需求旺盛时可扩大畜群；市场缩小时可以减少畜群头数；需要等待市场时可以用保存精液或胚胎的方法保种，使所受经济损失不大。 第七，该系统可以充分利用可再生产的天然资源，对环境造成的不良影响很轻微。 第八，该系统除了可用来生产药物外，也可用来生产食品和保健品，其他系统则不行。,基因工程与医药卫生,2.用于基因诊断与基因治疗 基因诊断：用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。 基因治疗：把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。,DNA探针（DNA probe）,定义：带有特殊碱基序列的单链DNA或RNA分子，可以用放射性物质或免疫性物质标记，通过杂交，DNA探针常用于检测互补的碱基序列。,基因治疗 (实例）,1990年9月14日，一名4岁的美国小姑娘成为联邦政府批准的接受基因疗法的第一个病人。她患有一种遗传病重症复合免疫缺损症（SCID），原因是她的腺苷脱氨酶基因缺陷，不能产生腺苷脱氨酶。导致出现免疫细胞发育障碍，免疫功能低下，极易感染，不治疗通常难活过1周岁。,基因治疗 过程简析,基因工程在农业方面的应用 一是通过基因工程技术获得高产、稳产和具有优良品质的农作物； 二是用基因工程的方法培育出具有各种抗逆性的作物新品种。,基因工程与农牧业、食品工业,植物基因的转移方法 农杆菌的质粒、显微注射法、基因枪法,基因工程在畜牧业上的应用 一方面是培育体型巨大品质优良的动物 更重要的是利用转基因动物技术获得人类所需的各类物质。,基因工程与农牧业、食品工业,基因工程与农牧业、食品工业,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,转鱼抗寒基因的番茄,基因工程与农牧业、食品工业,生长快、肉质好的转基因鱼(中国),乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷),基因工程与农牧业、食品工业,基因工程与环境保护,1、环境监测 基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。,2、环境污染治理 基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。,喷洒工程菌清除石油污染,1、有些转基因食物含的一些物质，可能会影响人体健康。 2、大量的转基因生物进入自然界后很可能会与野生物种进行杂交，产生一些超级生物，从而造成基因污染。 3、如有些作物插入抗虫基因，杀死环境中有益的生物。,基因工程的弊端,基因芯片,基因芯片是最重要的一种生物芯片，是指将大量探针分子固定于支持物上，然后与标记的样品进行杂交，通过杂交信号的强弱判断靶分子的数量。 用该技术可将大量的探针同时固定于支持物上，所以一次可对大量核酸分子进行检测分析，解决了传统核酸杂交技术操作复杂、自动化程度低、检测目的分子数量少、效率低等不足。它能在同一时间内分析大量的基因，使人们准确高效地破译遗传密码。,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。,