资源简介

(共26张PPT)
基因工程的应用
第14单元 基因工程
农牧业
医药卫生
食品工业
转基因抗虫植物
转基因抗病植物
转基因抗除草剂植物
改良植物的品质
提高动物的生长速率
改善产品的品质
细胞因子
抗体
疫苗
激素
食品工业用酶
食品工业用氨基酸
食品工业用维生素
改良动植物品种，提高作物和畜产品的产量
传统食品工业生产中需要用到的酶等是从动物体内获取的，产量少，成本低，不能日益增长的市场需求。
在传统的蛋白质类药物生产中，是直接从生物的组织、细胞或血液中提取而来的，因为受到原料来源的限制，产量低，价格贵，远不能满足患者的需求。
①转基因农作物
b.转基因作物的优点
第1：减少化学杀虫剂的施用量，减少环境污染
第2：增加作物产量
第3：增加经济效益
a.全世界转基因作物种植面积呈增加趋势
②转基因动物
每年都有令人瞩目的转基因研究成果，有些成果正在进入实用化和商业化开发的阶段。
一、基因工程在农牧业方面的应用
①转基因抗虫植物
转基因抗虫水稻(绿色植株)与对照(被害虫侵害的黄色植株)
转基因抗虫棉花
转基因抗虫玉米
转基因抗虫大豆
转基因抗虫水稻
转基因抗虫马铃薯
导入外源抗虫基因
②转基因抗病植物
转基因抗病毒甜椒
转基因抗病毒番木瓜
转基因抗病毒烟草
转基因抗病毒甜椒
导入某些病毒、真菌等的抗病基因
③转基因抗虫植物
施用除草剂后的转基因抗除草剂玉米田
转基因抗除草剂玉米
转基因抗除草剂大豆
转基因抗除草剂油菜
转基因抗除草剂甜菜
导入降解或抵抗某种除草剂的基因
④改良植物的品质
富含赖氨酸的转基因玉米
导入富含赖氨酸的蛋白质的基因
导入与植物花青素代谢相关的基因
颜色变异的
转基因矮牵牛
⑤提高动物的生长速率
外源生长激素基因
受精卵
早期胚胎
代孕母体
转基因动物
显微注射
培养
胚胎移植
分娩
导入外源生长激素的基因
转生长激素基因的鲤鱼(下)
非转基因鲤鱼（上）
⑥改善畜产品的品质
导入乳糖酶的基因
乳糖酶基因
牛受精卵
早期胚胎
代孕母体
转基因奶牛
显微注射
培养
胚胎移植
分娩
二、基因工程在医药卫生领域的应用
①微生物制药
药物蛋白基因
载体
重组载体
微生物细胞
转基因微生物
药物蛋白
导入
提取
②利用哺乳动物批量生产药物——乳腺（房）生物反应器
药用蛋白基因
乳腺中特异表达的基因的启动子
重组载体
哺乳动物受精卵
早期胚胎
代孕母体
转基因动物
培养
胚胎移植
分娩
显微注射
乳汁中含有药物蛋白
乳房生物反应器需处于生殖期的雌性动物才可生产药用蛋白，而膀胱生物反应器则是任何生长期的雌雄动物均可生产。
③建立移植器官的工厂
猪与人：
A.内脏构造、大小、血管分布与人的极为相似
B.与灵长类动物相比，猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少
利用基因工程技术对猪的器官进行改造，采用的方法是在器官供体的基因组中导人某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，然后再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。
三、基因工程在食品工业方面的应用
凝乳酶基因
载体
重组载体
微生物细胞
转基因微生物
凝乳酶
导入
提取
大肠杆菌
黑曲霉
酵母菌
用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌。
使用凝乳酶来凝聚固化奶中的蛋白质
四、基因工程在其他方面的应用
利用经过基因改造的微生物来生产生物能源
环境保护方面
利用基因工程培育出可以降解多种污染物的“超级细菌”来处理环境污染。
能源方面
蛋白质工程的原理和应用
蛋白质工程的定义：是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。
它是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，是包含多学科的综合科技工程。
用细菌“画”的画
一、蛋白质工程崛起的缘由
1.缘由
基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质(天然蛋白质)
天然蛋白质不一定完全符合人类生产和生活的需要
需要对天然蛋白进行改造产生更符合人类需要的蛋白质
二、蛋白质工程基本的原理
1.蛋白质工程的目标
根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。
2.蛋白质工程的思路
预期的蛋白质功能
合成新的基因
设计预期的蛋白质结构
推测应有的氨基酸序列
找到相应的核苷酸序列
所需蛋白质
改造基因易于操作且改造后可遗传。
三、蛋白质工程的应用
1.医药工业方面
①产生速效胰岛素
②产生易保存的干扰素
③生产人鼠嵌合抗体
通过基因定点突变
一个氨基酸的改变或两个氨基酸位置互换
通过基因定点突变
一个氨基酸的改变
通过基因片段的拼接
两条多肽片段拼接
三、蛋白质工程的应用
2.工业方面的应用
枯草杆菌蛋白酶突变体
枯草杆菌蛋白酶具有水解蛋白质的作用，因此常被用于洗涤剂工业、丝绸工业等。
广泛用于改进酶的性能或开发新的工业用酶
三、蛋白质工程的应用
3.农业方面的应用
①改造某些参与调控光合作用的酶
科学家正在尝试改造某些参与调控光合作用的酶，以提高植物光合作用的效率，增加粮食的产量。
还有科学家将蛋白质工程作为设计优良微生物农药的新思路，通过改造微生物蛋白质的结构，使它防治病虫害的效果增强。
②改造微生物蛋白质结构，防治害虫
项目 基因工程 蛋白质工程
区 别 过程
结果
联系 获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定
预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→推测氨基酸序列→推测相应核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质
生产自然界中没有的蛋白质
生产自然界中已有的蛋白质
蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程二者都是通过基因表达产生特定的蛋白质。
转基因产品的安全性
基因污染：指人工组合的基因，通过转基因作物或家养动物扩散到其他栽培作物或自然野生物种并成为后者基因的一部分。
基因污染的途径：
①转基因植物的相关基因通过花粉传播而进入附近的野生植物或邻近的非转基因农作物。
②转基因作物在自然条件下存活并发育成为野生的、杂草化的转基因植物。
③土壤微生物或动物肠道微生物吸收转基因作物后获得外源基因。
防止基因污染的方法：
①将来自玉米的的α-淀粉酶基因与目的基因一起转入植物中。由于α-淀粉酶可以阻断淀粉储藏使花粉失去活性，因而可以防止转基因花粉的传播。
②将目的基因转入叶绿体基因组或线粒体基因组中。花粉中含有精子，其几乎不含细胞质，而受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞，将目的基因整合到受体细胞的叶绿体基因组或线粒体基因组中后，就不会通过花粉转移到自然界中的其他植物。
基因污染：指人工组合的基因，通过转基因作物或家养动物扩散到其他栽培作物或自然野生物种并成为后者基因的一部分。
THANKS!

展开更多......

收起↑