1、一一、植物基因工程、植物基因工程一、植物基因工程一、植物基因工程 转基因工程技术主要用于提高农作物的转基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力抗逆能力,以及以及改良农作物的品质改良农作物的品质和利用植和利用植物物生产药物生产药物等方面。等方面。(一一)抗虫转基因植物抗虫转基因植物(二二)抗病转基因植物抗病转基因植物(三三)抗逆转基因植物抗逆转基因植物(四四)利用转基因改良植物的品质利用转基因改良植物的品质（一）抗虫转基因植物（一）抗虫转基因植物抗虫棉抗虫棉抗虫害的玉米抗虫害的玉米（一）抗虫转基因植物（一）抗虫转基因植物优点：减少环境污染、减低生产成本、提高产量优点：减少环境污染、减低生产成本、
2、提高产量例子：棉花、水稻、玉米、马铃薯、番茄等等例子：棉花、水稻、玉米、马铃薯、番茄等等主要杀虫基因：主要杀虫基因：Bt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（二）抗病转基因植物（二）抗病转基因植物（二）抗病转基因植物（二）抗病转基因植物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
3、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（病毒外壳蛋白（coat protein，CP）基因；）基因；病毒的复制酶基因病毒的复制酶基因（三）抗逆转基因植物（三）抗逆转基因植物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？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？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？盐碱、干旱、低温和涝害等盐碱、干旱、低温和涝害等细胞内的渗透压调节细胞内的渗透压调节调节细胞渗透压的基因调节细胞渗透压的基因 转黄瓜抗青枯病基
4、因的马铃薯转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯4.4.特点：特点：导入另一种生导入另一种生物的优良性状物的优良性状基因，获得新基因，获得新性状抵抗恶劣性状抵抗恶劣环境因素，从环境因素，从根本上改变作根本上改变作物的特性物的特性5.5.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 6.6.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（四）利用转基因改良植物的品质（四）利用转基因改良植物的品质将必需
5、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不会引起过敏的转基因大豆不会引起过敏的转基因大豆基因工程在农业上的应用：基因工程在农业上的应用：1）高产、稳产高产、稳产和具和具优良品质优良品质的品种的品种 用基因工程的方法可以改善粮食作物的蛋用基因工程的方法可以改善粮食作物的蛋白质含量。如白质含量。如“转基因高赖氨酸玉米转基因高赖氨酸玉米”植株。植株。2）抗逆性抗逆性品种品种 将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物
6、碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。如转基体内，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫棉。因抗虫棉。二、动物基因工程前景广阔二、动物基因工程前景广阔发展较迟，应用方面广发展较迟，应用方面广1、提高、提高生长速生长速度度2、改善、改善畜产品畜产品的品质的品质3、生产、生产药物药物4、作为、作为器官移器官移植的供植的供体体特点特点1.用于提高动物生长速度用于提高动物生长速度原因：外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长更快原因：外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长更快转基因鲤鱼转基因鲤鱼 繁殖具有繁殖具有抗病能力抗病能力、高产仔率高产仔率、高产奶率高产奶率
7、和和高高质量的皮毛质量的皮毛等优良品质的等优良品质的转基因动物转基因动物。该过程的重要步骤是通过该过程的重要步骤是通过显微注射技术显微注射技术将重组将重组DNA转移到动物受精卵中。转移到动物受精卵中。2.用于改善畜产品的品质用于改善畜产品的品质乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)优点：避免食物过敏、腹泻、恶心等不适优点：避免食物过敏、腹泻、恶心等不适将肠乳糖酶基因将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，导入奶牛基因组，转基因牛的乳汁转基因牛的乳汁中乳糖的含量大中乳糖的含量大大降低。大降低。3.用转基因的动物生产药物（重点）用转基因的动物生产药物（重点）优点：产量高、质量好、优点：产量高、质量好、成本
8、低、易提取成本低、易提取方法：方法：乳腺生物反应器乳腺生物反应器 注意：雌性个体才能生产药物注意：雌性个体才能生产药物就基因药物而言，最理想的表达场所是转基因就基因药物而言，最理想的表达场所是转基因动物的乳腺。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？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，乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。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，从乳汁中获取目的基因产物，产量高产量高，易提纯易提纯，表达的蛋白质已经过充分的表达的蛋白质已经过充分的修
9、饰加工修饰加工，具有稳定的，具有稳定的生物活性。生物活性。从乳汁中从乳汁中源源不断源源不断获得目的基因的产物的同时，获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可无限繁殖。转基因动物又可无限繁殖。转基因动物作器官移植的供体转基因动物作器官移植的供体选择猪的器官做人的器选择猪的器官做人的器官替代品的原因：官替代品的原因：其内脏构造、大小、血其内脏构造、大小、血管分布与人相似；管分布与人相似；体内隐藏的致病基因少。体内隐藏的致病基因少。4.用转基因的动物作器官移植的供体用转基因的动物作器官移植的供体为解决免疫排异反应采为解决免疫排异反应采取的方法：取的方法：向器官供体的基因组中导向器官供体的基因组中导入
10、某种调节因子，以抑制抗入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达；原决定基因的表达；设法除去抗原决定基因。设法除去抗原决定基因。1.基因工程胰岛素基因工程胰岛素v将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L2000L培养液就能产培养液就能产生生100g100g胰岛素！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还胰岛素！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了贵的药品产量问题，还使其价格降低了30%-50%!30%-50%!三、基因工程药品异军突起三、基因工程药品异军突起2.基因工程干扰素基因工程干扰素v基因工程人干扰素-1b（安达芬）是
11、我国第一个全国产化基因工程人干扰素-1b，具有抗病毒，抑制肿瘤细胞增生，调节人体免疫功能的作用，广泛用于病毒性疾病治疗和多种肿瘤的治疗，是当前国际公认的病毒性疾病治疗的首选药物和肿瘤生物治疗的主要药物。3.其它基因工程药物其它基因工程药物v人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程实现工业化生产，均为解除人类的病苦，提高人类的健康水平发挥了重大的作用。（1）基因诊断：）基因诊断：也称为也称为DNADNA诊断诊断或或基因探针技术基因探针技术，即在，即在DNADNA水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行水平分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。诊断。探针制备：探针制备：放射性同位素放射
12、性同位素(如如3232P)P)、荧光分子、荧光分子等标记的等标记的DNADNA分子；分子；原理：利用原理：利用DNADNA分子杂交原理分子杂交原理；四、基因治疗曙光初照四、基因治疗曙光初照基因诊断技术在什么方面发展迅速？基因诊断技术在什么方面发展迅速？举例举例珠蛋白的珠蛋白的DNADNA探针探针 镰刀状细胞贫血症镰刀状细胞贫血症苯丙氨酸羧化酶基因探针苯丙氨酸羧化酶基因探针 苯丙酮尿症苯丙酮尿症白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的DNADNA探针探针 白血病白血病（2）基因治疗的类型）基因治疗的类型体外基因治疗：体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，进先从病
13、人体内获得某种细胞，进行培养，然后在行培养，然后在体外完成基因转移体外完成基因转移，再筛选成功，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。体内基因治疗：体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。（如将治疗囊性纤维病的正常基因的治病方法。（如将治疗囊性纤维病的正常基因转入患者肺组织）转入患者肺组织）（3）基因治疗的发展现状：）基因治疗的发展现状：处于初期的临床试验阶段处于初期的临床试验阶段（4）用于基因治疗的基因种类：）用于基因治疗的基因种类：正常基因、反义基正常基因、反义基因和自杀基因因和自杀基因五、基
14、因工程与食品业五、基因工程与食品业基因工程为人类开辟基因工程为人类开辟新的食物来源新的食物来源。1）鸡蛋白基因鸡蛋白基因在大肠杆菌和酵母菌中表达获在大肠杆菌和酵母菌中表达获得成功。这表明，未来能用发酵罐培养的大肠杆得成功。这表明，未来能用发酵罐培养的大肠杆菌或酵母菌来生产人类所需要的菌或酵母菌来生产人类所需要的卵清蛋白卵清蛋白。2）用基因工程的方法）用基因工程的方法从微生物中获得从微生物中获得人们所人们所需要的需要的糖类糖类、脂肪脂肪和和维生素维生素等产品。等产品。基因工程为食品工业中提供了什么前景？基因工程为食品工业中提供了什么前景？六、基因工程与六、基因工程与环境监测环境监测v基因工程做成
15、的基因工程做成的DNADNA探针能够十分灵敏地检测环探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。境中的病毒、细菌等污染。1t1t水中只有水中只有1010个病毒也能被个病毒也能被DNADNA探针检测出来探针检测出来六、基因工程与环境监测六、基因工程与环境监测v利用基因工程培育的指示生物能十分灵敏地反映利用基因工程培育的指示生物能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。甚至还可以吸收和转化污染物。七、基因工程与环境污染治理七、基因工程与环境污染治理v基因工程做成的基因工程做成的“超级细菌超级细菌”能吞食和分解多种能吞食和分解多种污染环境的物质。污染环境的物质。通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的培育成功的“超级细菌超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDTDDT等毒害物质。等毒害物质。
