1、程勤基因工程的应用上课用1.1.虫害给农作物带来了哪些影响虫害给农作物带来了哪些影响?传统农业如何传统农业如何 防治害虫防治害虫?有哪些不足有哪些不足?2 2.如何获得抗虫植物？现在有哪些抗虫植物问世如何获得抗虫植物？现在有哪些抗虫植物问世?3.3.抗虫基因有哪些？抗虫基因有哪些？BtBt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等请阅读请阅读P18P18生物资料技术卡生物资料技术卡,了解一些抗虫基因了解一些抗虫基因的抗虫机理。的抗虫机理。1.1.抗虫棉的目的基因是什么抗虫棉的目的基因是什么?目的基因从何而目的
2、基因从何而来来?对哺乳动物有害吗？对哺乳动物有害吗？2.2.将抗虫基因将抗虫基因导入植物细胞中用的最多的方导入植物细胞中用的最多的方法是什么？法是什么？我国的科学家将抗虫基因导入棉我国的科学家将抗虫基因导入棉花用了什么独创的方法花用了什么独创的方法?思考思考 1.1.细菌的基因之所以能细菌的基因之所以能“嫁接嫁接”到棉花细到棉花细胞内，原因是胞内，原因是 。组成细菌和棉花的组成细菌和棉花的DNADNA分子的空间结构分子的空间结构和化学组成相同和化学组成相同 2.利用基因工程培育抗虫棉，与诱变育种利用基因工程培育抗虫棉，与诱变育种和杂交育种相比，有什么优点？是属于哪和杂交育种相比，有什么优点？是
3、属于哪种变异？种变异？3 3.抗虫棉能抗病吗？抗虫棉能抗病吗？1.1.什么是病原微生物？有哪些种类？什么是病原微生物？有哪些种类？引起生物生病的微生物，引起生物生病的微生物，主要有病毒、真菌和细菌等主要有病毒、真菌和细菌等2.2.为什么说常规育种很难培育出抗病毒的新品种？为什么说常规育种很难培育出抗病毒的新品种？3.3.在抗病转基因植物中使用最多的是什么基因？在抗病转基因植物中使用最多的是什么基因？病毒外壳蛋白基因；病毒外壳蛋白基因；病毒的复制酶基因病毒的复制酶基因4.4.在抗真菌转基因植物在抗真菌转基因植物中中使用什么基因？使用什么基因？几丁质酶基因和抗毒素合成基因几丁质酶基因和抗毒素合成基
4、因 1.1.哪些环境条件会造成农作物低产、减产？哪些环境条件会造成农作物低产、减产？盐碱、干旱、低温和涝害等盐碱、干旱、低温和涝害等2.2.盐碱和干旱对农作物的危害与什么有关？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细胞内的渗透压调节3.3.在抗盐碱和抗干旱作物中使用了什么基因？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调节细胞渗透压的基因 4.4.转基因耐寒的烟草和番茄中哪种目的基因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？提高了其抗寒能力？目的基因从何而来？鱼的抗冻蛋白基因鱼的抗冻蛋白基因 （3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产物
5、的同时，转基因动物又可无限繁殖。（1）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。虫害给农作物带来了哪些影响?传统农业如何 防治害虫?有哪些不足?（三）其他抗逆转基因植物RNA以自身为模板自我复制 D.（3）降低生产成本，减少生产人员和管理人员。如何获得抗虫植物？现在有哪些抗虫植物问世?利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料。三、基因工程药品异军突起设问:就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。获取目的基因（例如血
6、清白蛋白基因）C能产生白蛋白的动物构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）设问:就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？如何获得抗虫植物？现在有哪些抗虫植物问世?5.5.抗除草剂基因有何用途？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喷洒除草剂时，杀死田间的杂草而不损伤作物人体（或其它脊椎动物）必不可少，而机人体（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。氨基酸，称必需氨基酸。必需氨基酸共有种：赖氨酸、色氨酸、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
7、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。异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。如果饮食中经常缺少必需氨基酸，可影响如果饮食中经常缺少必需氨基酸，可影响健康。健康。另外另外1212种氨基酸是人体细胞能够合成的叫种氨基酸是人体细胞能够合成的叫做非必需氨基酸。做非必需氨基酸。你知道哪些食品中缺少必需氨基酸？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？试举例说明？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改变必需氨基酸合成途径中某种关键酶的活性)转
8、基因延熟番茄的目的基因是什么？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控制番茄果实成熟的基因转基因矮牵牛的目的基因是什么？转基因矮牵牛的目的基因是什么？与植物花青素代谢有关的基因与植物花青素代谢有关的基因异想天开异想天开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。体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移的治病方法。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。将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大减低。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
9、品质和利用植物生产药物等方面.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。几丁质酶基因和抗毒素合成基因（1）利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。（二）用于改善畜产品的品质DNA分子杂交是基因诊断最基本的方法之一。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。将抗虫基因导入植物细胞中用的最多的方法是什么？我国的科学家将抗虫基因导入棉花用了什么独创的方法?（三）用转基因的动物生产药物由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。5、用于基因治疗的基因种类：正常基因、反义基因和自杀基因此外干
10、扰素对治疗癌症和某些白血病也有一定疗效。当用一段已知基因的核苷酸序列作为探针，与被测基因进行接触，若两者的碱基完全配对成双链，则表明被测基因中含有已知的基因序列。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。可利用什么方法来解决上述问题？科学家将菜豆储存蛋白的科学家将菜豆储存蛋白的转移到向日转移到向日葵中，培育出了葵中，培育出了“向日葵豆向日葵豆”植物。这植物。这一过程不涉及一过程不涉及 C C A.DNAA.DNA按照碱基互补配对原则自我复制按照碱基互补配对原则自我复制 B.DNAB.DNA以其一条链为模板合成以其一条链为模板合成RNARNA C.RNA C.RNA以
11、自身为模板自我复制以自身为模板自我复制 D.D.按照按照RNARNA密码子的排列顺序合成蛋白质密码子的排列顺序合成蛋白质 动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等导入外源生长激素基因导入外源生长激素基因举例说明举例说明将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，转基因牛将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大减低。分泌的乳汁中乳糖的含量大大减低。上海医学遗传研究所成功培育出第一头携上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使可大大提高基因表达水平的
12、新方法，使 转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高3030多倍，转基因动物（多倍，转基因动物（B B）A A提供基因的动物提供基因的动物 B B基因组中增加外源基因的动物基因组中增加外源基因的动物 C C能产生白蛋白的动物能产生白蛋白的动物 D D能表达基因信息的动物能表达基因信息的动物 将将 基因与基因与 等等调控组件重组在一起，通过调控组件重组在一起，通过 等方法，等方法，导入哺乳动物的导入哺乳动物的 中，将中，将 其其 送入母体，送入母体，使其发育成转基因动物。转基因动物进入泌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乳期后
13、，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。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乳腺生物反应器的优点：乳腺生物反应器的优点：产量高；产量高；质量好；质量好；成本低；成本低；易提取。易提取。药物蛋白药物蛋白乳腺蛋白基因的启动子乳腺蛋白基因的启动子显微注射显微注射受精卵受精卵淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等5、用于基因治疗的基因种类：正常基因、反义基因和自杀基因Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、此外干扰素对治疗癌症和某些白血病也有一定疗效。（培育高产、稳产和具优良品质的品种）调节细胞渗透压的基因用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，远不
14、能满足社会需要。显微注射导入哺乳动物受精卵中（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入_中，原因是_。DNA按照碱基互补配对原则自我复制 B.提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物、器官移植等。利用微生物生产药物的优越性何在?主要有病毒、真菌和细菌等Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物、器官移植等。（3）降低生产成本，减少生产人员和管理人员。利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。控制番茄果实成熟的基因传统的干扰素生产方法是从人血液中的
15、白细胞内提取，每300L血液只能提取出1mg干扰素。在抗病转基因植物中使用最多的是什么基因？体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，进行培养，然后在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。获取目的基因（例如血清白蛋白基因）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）特异表达的启动子）显微注射导入哺乳动物受精卵中显微注射导入哺乳动物受精卵中形成胚胎形成胚胎将胚胎送入母体动物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
16、表达）。中，转入的基因才能表达）。思考思考:用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器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？的操作过程是怎样的？继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物发生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尿液中。请回答长激素并分泌到尿液中。请回答（1 1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是方法是_。（2 2）进行基
17、因转移时，通常要将外源基因转入）进行基因转移时，通常要将外源基因转入_中，原因是中，原因是_。（3 3）通常采用）通常采用_技术检测外源基因是否插入技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组了小鼠的基因组（4 4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的鼠的_细胞中特异表达细胞中特异表达显微注射法显微注射法受精卵受精卵具全能性，可使外源基因在相应的组织细胞中表达具全能性，可使外源基因在相应的组织细胞中表达DNA杂交杂交膀胱上皮细胞膀胱上皮细胞利用基因工程对猪的器官进行改造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方法：将器官供体基因组导入
18、 ，以抑制的以抑制的 表达或设法除表达或设法除去去 ，再结合克隆技术，培育出，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没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官某种调节因子某种调节因子抗原决定基因抗原决定基因抗原决定基因抗原决定基因 小结小结 基因工程的应用基因工程的应用 植物基因工程植物基因工程 提高农作物的抗逆能力（如抗除草剂、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）抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）,以及以及改良农作物的品质和利用植物生产药物改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面等方面.动物基因工程动物基因工程 提高动物生长速度、改善畜产品品质、提高动物生长
19、速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物、器官移植等。用转基因动物生产药物、器官移植等。基因工程药品包括：细胞因子（即淋巴因子基因工程药品包括：细胞因子（即淋巴因子如白细胞介素如白细胞介素22、干扰素）、抗体、疫苗、干扰素）、抗体、疫苗、激素等激素等利用微生物生产药物的优越性何在利用微生物生产药物的优越性何在?利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。有以下优越性：白质类药物。有以下优
20、越性：（1 1）利用活细胞作为表达系统，表达效率高，）利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。（药品。（2 2）可以解决传统制药中原料来源的）可以解决传统制药中原料来源的不足。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动不足。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料。（物或人体上获取原料。（3 3）降低生产成本，）降低生产成本，减少生产人员和管理人员。减少生产人员和管理人员。把正常基因导入病人体内，使该基因的表达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，是治产物发挥功能，从而达
21、到治疗疾病的目的，是治疗遗传病的最有效的手段。疗遗传病的最有效的手段。2、实例：、实例：将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋巴细胞中，再将这种淋巴细胞转入患者体内。巴细胞中，再将这种淋巴细胞转入患者体内。(1)对严重复合型免疫缺陷症的治疗对严重复合型免疫缺陷症的治疗 1990 1990年年9 9月月1414日，安德森对一例患日，安德森对一例患ADAADA缺乏症缺乏症的的4 4岁女孩进行基因治疗。这个岁女孩进行基因治疗。这个4 4岁女孩由于遗岁女孩由于遗传基因有缺陷，自身不能生产传基因有缺陷，自身不能生产ADAADA，先天性免，先天性免疫功能不全，只能生活在无菌的
22、隔离帐里。他疫功能不全，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。在血球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中。在以后的以后的1010个月内她又接受了个月内她又接受了7 7次这样的治疗，次这样的治疗，同时也接受酶治疗。后来，她的免疫功能日趋同时也接受酶治疗。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，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。并进入普通小学上学。取患者取患者骨髓骨
23、髓分离干分离干细胞细胞病毒病毒正常基因正常基因导入正常基导入正常基因的干细胞因的干细胞注入患注入患者体内者体内3 3、基因治疗的类型、基因治疗的类型体外基因治疗：先从病人体内获得某种细体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，进行培养，然后在体外完成基因转移，胞，进行培养，然后在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。新输入患者体内。体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移的治病方法。（如将治疗囊性纤维病的移的治病方法。（如将治疗囊性纤维病的正常基因转入患者肺组织）正常基因转入患者肺组织）4 4、
24、基因治疗的发展现状：处于初期的临床、基因治疗的发展现状：处于初期的临床试验阶段试验阶段5 5、用于基因治疗的基因种类：正常基因、用于基因治疗的基因种类：正常基因、反义基因和自杀基因反义基因和自杀基因知识回顾：基因诊断知识回顾：基因诊断此外干扰素对治疗癌症和某些白血病也有一定疗效。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。在抗盐碱和抗干旱作物中使用了什么基因？5、用于基因治疗的基因种类：正常基因、反义基因和自杀基因在抗盐碱和抗干旱作物中使用了什么基因？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。从正常人的基
25、因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出标准图谱；基因工程药品 干扰素转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍，转基因动物（B）此外干扰素对治疗癌症和某些白血病也有一定疗效。这一过程不涉及 C A.D、目的基因的检测和表达乳腺生物反应器的优点：产量高；（培育高产、稳产和具优良品质的品种）盐碱、干旱、低温和涝害等DNA按照碱基互补配对原则自我复制 B.引起生物生病的微生物，利用微生物生产药物的优越性何在?（三）其他抗逆转基因植物一、植物基因工程硕果累累将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋巴细胞中，再将这种淋巴细胞转入患者体内。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。按
26、照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质在抗盐碱和抗干旱作物中使用了什么基因？当用一段已知基因的核苷酸序列作为探针，与被测基因进行接触，若两者的碱基完全配对成双链，则表明被测基因中含有已知的基因序列。C、将目的基因导入受体细胞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。转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍，转基因动物（B）从生物的组织、细胞或血液中提取。（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入_中，原因是_。控制番茄果实成熟的基因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。抗除草剂基因有何用途？基因工程药品 生长激素1971年，美
27、国科学家在体外做了试验，用带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患者的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞能够利用半乳糖了。方法：将器官供体基因组导入 ，DNA分子杂交是基因诊断最基本的方法之一。设问:就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？盐碱、干旱、低温和涝害等在抗盐碱和抗干旱作物中使用了什么基因？此外干扰素对治疗癌症和某些白血病也有一定疗效。C能产生白蛋白的动物利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。（三）用转基因的动物生产药物（培育高产、稳产和具优良品质的品种）请阅读P18生物资料技术卡,了解一些抗虫
28、基因的抗虫机理。（三）用转基因的动物生产药物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；在抗盐碱和抗干旱作物中使用了什么基因？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）。提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物、器官移植等。抗虫棉的目的基因是什么?目的基因从何而来?对哺乳动物有害吗？设问:就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？设问:就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？利用基因工程培育抗虫棉，与诱变育种和杂交育种相比，有什么优点？是属于哪种变异？(1)对严重复合型免疫缺陷症的治疗Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、5、用于基因治疗的基因
29、种类：正常基因、反义基因和自杀基因（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入_中，原因是_。总结：基因工程在农业上的应用五、基因芯片五、基因芯片 从正常人的基因组中分离出从正常人的基因组中分离出DNADNA与与DNADNA芯片杂交就芯片杂交就可以得出标准图谱；从病人的基因组中分离出可以得出标准图谱；从病人的基因组中分离出DNADNA与与DNADNA芯片杂交就可以得出病变图谱。芯片杂交就可以得出病变图谱。通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNADNA信息。信息。基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、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平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。技术。
