PBL 教学之基因工程的应用 小组成员： 黄洁 江平 李从新 王丽 王明 王婷 徐发胜 徐笑 于龙龙 赵文杰 主讲者： 小组成员： 黄洁 江平 李从新 王丽 王明 王婷 徐发胜 徐笑 于龙龙 赵文杰 主讲者： 2010.5.5-2010.6.

基因工程应用 什么是基因工程，基因工程原理？ 基因工程的基本方法？ 总括基因工程的应用方向？ 基因工程的应用前景？ 基因工程的安全问题？

一 、基因工程简介 什么是基因工程？ 基因工程的基本方法？ 所谓基因工程（genetic engineering)是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术。是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。它克服了远缘杂交的不亲和障碍. 原理：基因重组 基因工程的基本方法？ （1）获取目的基因：从生物体中直接获取、 PCR反应合成DNA、直接从基因文库中获取等。

DNA A C G T C G T A G C A T G C 目的基因 G C A T T G C A 观察与思考

有表达产物 无表达产物 （2）基因工程表达载体的构建 质粒、基因 切口质粒和目的基因 重组DNA 限制酶 3）目的基因导入受体细胞 质粒、基因 切口质粒和目的基因 重组DNA 3）目的基因导入受体细胞 方法：显微注射法、花粉管介导法、 病毒载体介导法、化学转化法、电击法等。 （4）目的基因的检测和表达 处理的受体细胞中真正摄入了目的基因的很少，必须将它从中检测出来。 限制酶 Dna连接酶 无表达产物 有表达产物

二、总括基因工程的应用方向 基因工程在医药工业中的应用： 1 ）利用微生物生产蛋白类药物 ：干扰素、促红细胞生成素（EPO）等 2 ）利用转基因动物：乳腺生物反应器生产药物，器官移植，克隆等。 3）基因治疗方法治疗疾病：血友病的治疗（缺陷凝血因子VIII ）等。 基因工程在工农业中的应用： 1）提高植物抗虫、抗病、抗利性的能力，如利用苏云金芽袍杆菌BT晶体毒蛋白基因制造出抗虫的棉花和水稻。 2）预选动物性别，品种改良生产玩赏动物等。如：瘦肉型猪新品种的研究成功。 3）基因工程与发酵和食品工业 酶制剂方面的应用：蛋白酶、淀粉酶等酶的生产 ；改造传统发酵食品的品质、风味。如：酱油酿造菌（羧肽酶和碱性蛋白酶－增加酱油氨基酸含量） 基因工程在环保中的应用： 利用“超级细菌“来解决由石油泄漏所致的石油污染问题，和来降低水体富营养华所产生的问题等。

生产发酵产品

（一）基因工程在医药工业中的应用： 生产基因工程药物：利用微生物、动物细胞、植物细胞生产出的药物。 1）药物种类： a 激素类及神经递质类药物：生长激素释放抑制因子、胰岛素、生长激素 b细胞因子类药物：干扰素 、白细胞介素 c酶类及凝血因子类药物：单克隆抗体、基因治疗药物等。 2）生产药物的方法：获得目的基因→构建重组质粒→构建基因工程菌或细胞→培养工程菌或细胞→产品分离纯化→除菌过滤→半成品和成品检验→包装 3）基因工程药物特点极其注意事项： 特点：具有一定的生物活性或生理功能，能够参与、影响和调控人体代谢和生理功能等特点。 注意事项：分子量不是定值、结构确证难、全过程的质量控制等。

疫苗的生产： 定义： 1)a.泛指所有用减毒或杀死的病原生物(细菌、病毒、立克次体等)或其抗原性物质所制成，用于预防接种的生物制品 b.用细菌、病毒、肿瘤细胞等制成的可使机体产生特异性免疫的生物制剂 2) 疫苗的分类： 细菌类疫苗：由细菌、霉形体等制成的疫苗。 病毒性疫苗：由病毒制成的疫苗称为病毒性疫苗。 3）疫苗的接种方法：注射法 、滴鼻、点眼法 、口服免疫法等。 4）疫苗的成分：抗原 其他成分（如消毒剂、稳定剂等等） 目的：确保疫苗的稳定性，保持疫苗持续有效

克隆：是利用生物技术由无性生殖产生与原个体有完全相同基因组之后代的过程. 含义是无性繁殖。 1）克隆的过程：基因克隆可概括为分、切、连、转、选。 A母羊细胞 去核 融合（新细胞） B母羊细胞 保留核 母羊C 克隆羊D 2）克隆的应用;制备单克隆抗体、克隆种子、克隆农作物等。 单克隆抗体的制备

培育克隆农作物 克隆种子

器官移植：是将健康的器官移植到通常是另一个人体内使之迅速恢复功能的手术，广义的器官移植包括细胞移植和组织移植。。 1）器官移植的应用：在常用的移植器官有肾、心、肝、胰腺等；在先进国家中，肾移植到1990年底全球已施行234559例次（中国5000余次）。 2）基因工程在器官移植的应用：开展异种器官移植研究是世界公认的解决器官短缺重要途径之一；通过转基因手段培育出“基因猪”，而“基因猪”正在进一步的实现成为人体器官移植的可能。此项领域中，基因工程猪又因具有解剖、生理及形态学上与人类器官相似的优势而备受青睐。 3）转基因动物在器官移植中的应用;利用基因工程技术制造表达人源蛋白的转基因动物，使之克服异种器官移植中的超急性排斥反应. 基因工程猪

（二）基因工程在发酵工业和环境保护中的应用 基因工程菌：就是采用cell融合到生物中，使之获得广谱的降解能力，基因工程菌在与土著生物菌群发生竞争时，必须有足够的存活时间，基因方能稳定地表达出特定的基因产物——特异的酶。 a制备：剪切 拼接 导入 表达 筛选 b影响基因工程菌的因素：培养基 接种量 温度 溶解氧 ph值等。 基因工程菌发酵： a.传统发酵：传统的发酵是以非纯种或纯种微生物进行的自然发酵。 b.基因工程发酵：通过ＤＮＡ的组装，创造出新的“基因工程菌”和超级菌以及”超级细胞“。然后通过微生物或细胞的发酵生产出对人有益的物质产品。 c.基因工程在发酵工业中的应用: 酶制剂方面的应用蛋白酶、淀粉酶 改造传统发酵食品的品质、风味。

.b. 基因工程菌发酵过程 菌种筛选

发酵设备

富营养化

基因工程与环境保护： b.基因工程在环境保护方面的意义: a相关应用：环境监测和环境污染的净化。 基因工程在水体富营养化和赤潮方面的应用：利用基因工程菌修复富营养化水体。 光合细菌经人工分离、筛选和提纯曾养，可制成含30亿/ml以上菌体的菌液，应用于净化水体。 基因工程解决石油污染的应用：利用生物修复技术创造出能够降解石油中难分解物质的生物菌来。 b.基因工程在环境保护方面的意义: 1.在基因工程菌的处理下，水体的营养物质浓度不断降低，浊度下降，透明度升高，水质得到了明显的改善. 2.净化水质，提高其降解效率，从而防止赤潮的发生。

（三）基因工程在农业和动物中的应用： 农作物的品种改良：转基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力,以及改良农作物的品质 1、抗虫转基因植物 2、抗病转基因植物 3、抗逆转基因植物 4、利用转基因改良植物的品质 主要抗虫基因： Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、等。典型例子：转基因抗虫棉——Bt毒蛋白基因 主要抗病，抗真菌基因：病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因、几丁质酶基因、抗毒素合成基因. 抗逆基因：抗冻蛋白基因、抗水涝基因等。

中椒105号 极地乌贼

优点： 改善粮食作物的营养成分含量，如氨基酸、蛋白质 不会引起过敏的转基因大豆

动物的品种改良：提高生长速度、改善畜产品的品质、作为器官移植的供体。 1）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 2）用于改变产品品质：

优点：避免食物过敏、腹泻、恶心等不适 转基因牛的乳汁，降低乳糖含量

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优点： 提高 花卉 的 观赏 价值 以及提 高其实 用价值

三、基因工程的应用前景  “科学技术是第一生产力”，一个新时代的诞生科学技术发展为基础。基因工程作为21世纪最前沿科技发展前景广阔。 摘要 首先起源于20世纪70年代，1983年世界上首例转基因烟草问世，1994年首例转基因作物——转基因耐储藏番茄在美国被批准投放市场。 由资料统计表明 ，1996年已有７个转基因作物（烟草、棉花、大豆、玉米、油菜、番茄和马铃薯 2006年全球转基因作物种植面积突破1亿公顷，达1.02亿公顷。 2008年全球转基因农作物种植面积为1.25亿公顷。

1996-2005年转基因作物种植增加 2007年转基因作物种植分布情况

  与世界上出现的任何新生事物一样，转基因作物的发展决不会一帆风顺，但是前途依然是光明的  第一美国转基因作物的种植面积处在不断增长之中，比5年前增加了24培。通过美国的示范作用和人类对相关知识的进一步了解和掌握，转基因作物可以带来的好处肯定会逐步被绝大多数的人所接受。 第二、随着生物技术的不断完善，数年后肯定会出现可以同时给农场主和消费者都带来巨大好处的新型转基因作物品种。 第三、世界各国的相关法律强化了对转基因作物的管理，但并不是绝对禁止。世界各国的共性在于：强化管理的根本目的是为了确保转基因作物得到健康有序的发展。 。 结论： 基因工程前景光明

四、基因工程的安全问题 1)基因工程与生物和环境安全 2)转基因生物与食物安全 焦点：食物安全、生物安全、环境安全、伦理问题 转基因植物可能会扩散到种植区以外，成为杂草： 遗传污染的产生，超级杂草不可控制的散布，新病毒的产生。使真正的遗传多样性消失甚至最终导致整个自然界的崩溃重组合。 2)转基因生物与食物安全 担心出现新的过敏原 安全性检测问题等。

3)基因工程与伦理问题 接受基因治疗首先要将自己的遗传隐私公布与医生，担心自己的信息公开化，导致自己在以后工作、保险受到歧视。 一般名众对基因药物了解胜少，违背了医学上的知情同意原则。 从有性繁殖到无性繁殖，一旦扩及人类自身，家庭随之失去了其生存的基础和意义.这会涉及每个人，因此影响深远，而且夫妻、父子、母子等基本的社会人伦关系也会相应消失.从哲学上讲，这是对人性的否定与襄读.同时，克隆技术无疑会影响到基因的多样性，这会危机人类自身生存，会消融人类的多元性、复杂性和整体性.

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生物科学系生理学PBL：基因工程的应用 The End 制作解说: xxxxx 请您多多指教！