人教版高三生物課件高三生物《基因工程的應(yīng)用》.ppt

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基因工程的應(yīng)用 一 基因工程與遺傳育種 1 傳統(tǒng)的遺傳育種方法有哪些 雜交育種誘變育種單倍體育種多倍體育種 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 時(shí)間長(zhǎng) 遠(yuǎn)緣親本難以雜交 優(yōu)良性狀的重組只能限制于同種生物之間 2 基因工程技術(shù)如何解決不同生物之間優(yōu)良性狀的重組 3 到目前為止 基因工程技術(shù)解決了哪些不同生物之間優(yōu)良性狀的重組 轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花 轉(zhuǎn)入蘇云金桿菌的一個(gè)抗蟲基因 是中國目前最主要的轉(zhuǎn)基因作物 轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒 轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯 不會(huì)引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆 轉(zhuǎn)基因植物 1 高產(chǎn) 優(yōu)質(zhì)的農(nóng)作物 2 抗逆性品種抗鹽堿 抗寒 抗干旱3 提高農(nóng)作物的營養(yǎng)價(jià)值 提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度 生長(zhǎng)快 耐不良環(huán)境 肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚 中國 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物 乳汁中含有人生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因牛 阿根廷 轉(zhuǎn)基因的動(dòng)物生產(chǎn)藥物 導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級(jí)羊和超級(jí)小鼠 超級(jí)動(dòng)物 改善畜產(chǎn)品的品質(zhì) 導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠 轉(zhuǎn)基因的動(dòng)物作器官移植的供體 二 基因工程與疾病治療 1 基因工程生產(chǎn)藥物 2 基因治療 胰島素從豬 牛等動(dòng)物的胰腺中提取 100Kg胰腺只能提取4 5g的胰島素 其產(chǎn)量之低和價(jià)格之高可想而知 將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌 每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素 使其價(jià)格降低了30 50 胰島素 通過基因工程的方式創(chuàng)造了能合成人干擾素的大腸桿菌 每1Kg的培養(yǎng)液可提取20 4 mg干擾素 干擾素治療病毒感染簡(jiǎn)直是 萬能靈藥 過去從人血中提取 300L血才提取1mg 其 珍貴 程度自不用多說 干擾素 干擾素是病毒侵入細(xì)胞后產(chǎn)生的一種糖蛋白 干擾素幾乎能抵抗所有病毒引起的感染 是一種抗病毒的特效藥 此外干擾素對(duì)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 1987年上述干擾素大量投放市場(chǎng) 基因工程藥品 干擾素 我國第一個(gè)基因重組新藥 干擾素 安達(dá)芬 安達(dá)芬具有抗病毒 抑制腫瘤細(xì)胞增生 調(diào)節(jié)人體免疫功能的作用 廣泛用于病毒性疾病治療和多種腫瘤的治療 是當(dāng)前國際公認(rèn)的病毒性疾病治療的首選藥物和腫瘤生物治療的主要藥物 其它基因工程藥物 人造血液 白細(xì)胞介素 乙肝疫苗等通過基因工程實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn) 均為解除人類的病苦 提高人類的健康水平發(fā)揮了重大的作用 人造血液及其生產(chǎn) 我國生產(chǎn)的基因工程藥品 乙肝疫苗白細(xì)胞介素 2干擾素人生長(zhǎng)激素等 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的乳腺 就基因藥物而言 最理想的表達(dá)場(chǎng)所是哪里 是指把人或哺乳動(dòng)物的某種基因?qū)氲讲溉閯?dòng)物 如鼠 兔 羊和豬 的受精卵里 目的基因若與受精卵染色體DNA整合 細(xì)胞分裂時(shí) 該基因隨染色體的倍增而倍增 使每個(gè)細(xì)胞中都帶有目的基因 使性狀得以表達(dá) 并穩(wěn)定地遺傳給后代 從而獲得基因產(chǎn)品 這樣一種新的個(gè)體 稱為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物 什么叫轉(zhuǎn)基因動(dòng)物 1 乳腺是一個(gè)外分泌器官 乳汁不進(jìn)入體內(nèi)循環(huán) 不會(huì)影響轉(zhuǎn)基因動(dòng)物本身的生理代謝反應(yīng) 2 從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物 產(chǎn)量高 易提純 表達(dá)的蛋白質(zhì)已經(jīng)過充分的修飾加工 具有穩(wěn)定的生物活性 3 從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產(chǎn)物的同時(shí) 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物又可無限繁殖 為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達(dá)場(chǎng)所呢 2 基因治療 1 概念 向目標(biāo)細(xì)胞引入正常功能的基因 以糾正或補(bǔ)償基因的缺陷 達(dá)到治療的目的 2 實(shí)例 1990年 美國重度免疫缺陷癥的臨床基因治療 1990年9月14日 安德森對(duì)一例患腺甘脫氨酶缺乏癥 ADA缺乏癥 的4歲女孩進(jìn)行基因治療 這個(gè)4歲女孩由于遺傳基因有缺陷 自身不能生產(chǎn)ADA 先天性免疫功能不全 只能生活在無菌的隔離帳里 他們將這個(gè)女孩的白血球進(jìn)行基因改造 使有缺陷的基因被健康的基因替代 然后把含正常白血球的血液輸入她左臂的一條靜脈血管中 在以后的10個(gè)月內(nèi)她又接受了7次這樣的治療 同時(shí)也接受酶治療 后來 她的免疫功能日趨健全 能夠走出隔離帳 過上了正常人的生活 并進(jìn)入普通小學(xué)上學(xué) ADA缺乏癥 一種嚴(yán)重的免疫缺陷癥 腺苷脫氨酶的缺乏可使T淋巴細(xì)胞因代謝產(chǎn)物的累積而死亡 從而導(dǎo)致嚴(yán)重的聯(lián)合性免疫缺陷癥 SCID 通常導(dǎo)致嬰兒出生幾個(gè)月后死亡 ADA缺乏癥的基因治療 ADA缺乏癥的基因治療 1 基因工程物 基因工程與疾病治療 2 基因診斷 3 基因治療 胰島素 干擾素 乙肝疫苗 基因探針檢測(cè)病毒 診斷遺傳病 把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中 達(dá)到治療疾病的目的 基因診斷 1 概念 用放射性同位素 32P 熒光分子等標(biāo)記的DNA分子做探針 利用DNA分子雜交原理 鑒定被檢測(cè)標(biāo)本上的遺傳信息 達(dá)到檢測(cè)疾病的目的 2 原理 DNA分子雜交 3 DNA探針 概念 用已知序列的DNA片段作為探針與待測(cè)樣品的DNA序列進(jìn)行核酸分子雜交 用于對(duì)待測(cè)核酸樣品中特定基因順序的探測(cè) DNA探針的必備條件 A 必須是單鏈 B 帶有容易被檢測(cè)出來的標(biāo)記物 基因診斷 1 概念 用放射性同位素 32P 熒光分子等標(biāo)記的DNA分子做探針 利用DNA分子雜交原理 鑒定被檢測(cè)標(biāo)本上的遺傳信息 達(dá)到檢測(cè)疾病的目的 2 原理 DNA分子雜交 3 DNA探針的必備條件 A 必須是單鏈 B 帶有容易被檢測(cè)出來的標(biāo)記物 5 實(shí)例 病毒的檢測(cè) 肝炎病毒 腸道病毒 單純孢疹病毒等 遺傳性疾病的檢測(cè) 鐮刀型細(xì)胞貧血癥 苯丙酮尿癥等 A 制作基因探針 4 基因診斷的過程 B 將待測(cè)基因加熱成單鏈 C 兩者混合雜交 DNA分子雜交原理 互補(bǔ)的DNA單鏈能夠在一定條件下結(jié)合成雙鏈 即能夠進(jìn)行雜交 這種結(jié)合是特異的 即嚴(yán)格按照堿基互補(bǔ)配對(duì)進(jìn)行 因此 當(dāng)用一段已知基因的核苷酸序列作為探針 與被測(cè)基因進(jìn)行接觸 若兩者的堿基完全配對(duì)成雙鏈 則表明被測(cè)基因中含有已知的基因序列 正常人患者DNADNA 正常人患者DNADNA 1 制作基因探針2 將待測(cè)基因加熱成單鏈3 兩者混合雜交 應(yīng)用 基因診斷 生物芯片 從正常人的基因組中分離出DNA 與DNA芯片雜交就可以得出標(biāo)準(zhǔn)圖譜 從病人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出病變圖譜 通過比較 分析這兩種圖譜 就可以得出病變的DNA信息 基因芯片診斷技術(shù)以其快速 高效 敏感 經(jīng)濟(jì) 平行化 自動(dòng)化等特點(diǎn) 將成為一項(xiàng)現(xiàn)代化診斷新技術(shù) 體外核酸擴(kuò)增技術(shù) 優(yōu)點(diǎn) 具有特異 敏感 產(chǎn)率高 快速 簡(jiǎn)便 重復(fù)性好 易自動(dòng)化等 能在一個(gè)試管內(nèi)將所要研究的目的基因或某一DNA片段于數(shù)小時(shí)內(nèi)擴(kuò)增至十萬乃至百萬倍 使肉能直接觀察和判斷 可從一根毛發(fā) 一滴血 甚至一個(gè)細(xì)胞中擴(kuò)增出足量的DNA供分析研究和檢測(cè)鑒定 應(yīng)用 基因診斷 PCR法 三 基因工程與生態(tài)環(huán)境保護(hù) 1 環(huán)境監(jiān)測(cè) 基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測(cè)環(huán)境中的病毒 細(xì)菌等污染 1t水中只有10個(gè)病毒也能被DNA探針檢測(cè)出來 2 環(huán)境污染治理 基因工程做成的 超級(jí)細(xì)菌 能吞食和分解多種污染環(huán)境的物質(zhì) 通常一種細(xì)菌只能分解石油中的一種烴類 用基因工程培育成功的 超級(jí)細(xì)菌 卻能分解石油中的多種烴類化合物 有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞 鎘等重金屬 分解DDT等毒害物質(zhì) 可降解的新型塑料帶 基因工程與環(huán)境保護(hù) 用DNA探針檢測(cè)水中病毒的含量 分解四種烴類的 超級(jí)菌 吞噬汞和降解土壤中DDT的細(xì)菌可降解的塑料袋 1 環(huán)境監(jiān)測(cè) 2 環(huán)境凈化