1 / 42

第 11 章 遗传工程

第 11 章 遗传工程. 什么是遗传工程 一、 奇异植物 二、植物疫苗 三、生物导弹 四、试管婴儿 五 、 克隆动物. 概念： 应用类似于工程设计的方法对生物遗传物质进行控制和改变， 创造新生物类型、新基因产物、改进群体遗传组成或生态系统的过程 。 类型：根据控制对象可分为 5 类： 1 . 基因工程 (gene engineering) ： 基因 2 . 染色体工程( chromosomal engineering)： 染色体移植及增减 3. 细胞工程( cell engineering)： 细胞质细胞器移植、核移植

kacy
Download Presentation

第 11 章 遗传工程

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 第11章 遗传工程 • 什么是遗传工程 • 一、奇异植物 • 二、植物疫苗 • 三、生物导弹 • 四、试管婴儿 • 五、克隆动物 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  2. 概念：应用类似于工程设计的方法对生物遗传物质进行控制和改变，创造新生物类型、新基因产物、改进群体遗传组成或生态系统的过程。概念：应用类似于工程设计的方法对生物遗传物质进行控制和改变，创造新生物类型、新基因产物、改进群体遗传组成或生态系统的过程。 类型：根据控制对象可分为5类： 1. 基因工程(gene engineering)：基因 2. 染色体工程(chromosomal engineering)：染色体移植及增减 3. 细胞工程(cell engineering)：细胞质细胞器移植、核移植 4. 群体遗传工程(population genetic engineering)：群体遗传改良 5. 生态遗传工程(ecosystem genetic engineering)：人造生物链，改进生态系统。 以前三者较为常见。∆ 什么是遗传工程(genetic engineering)？ Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  3. 一、奇异植物(bizarrerie plant) • 1、扫雷植物(mine-sweeping Plant) • 联合国估计目前世界上共有多达1亿颗地雷，而且大部分分布在其人民过着和平生活的国家. • 丹麦科学家哥本哈根大学教授卡斯滕·迈尔等(2004)培育扫雷植物--转基因水芹。 • 原理:转基因水芹对泥土中地雷释放出的二氧化氮气体非常敏感，只要在有这种气体的地方生长3到5星期，它的叶子颜色就会由绿变红，从而指示人们避开地雷埋藏地。 • 实际上，这是一种基因工程指示植物。 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  4. 基因工程的主要步骤 http://etc.sjtu.edu.cn/biology Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  5. 水芹(cress) http://www.buyi.gov.cn 人工栽培的水芹 http://jinju.kbs.co.kr Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  6. 指示植物(indicator plant)在自然界也广泛存在。如铜草(copper grass)。 • 铜草是一种唇形科植物，在其蓬勃生长的地方，地底下就有丰富的铜。 • 在赞比亚的卡伦瓜地区，人们发现到处长着开着紫红色花朵的铜草，一勘探，地底下果然有一个大铜矿，储铜量达９亿吨！∆ http://www.yy168.com Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  7. 2、抗虫植物(Plant resistant to pest) • 虫害是制约农作物高产的重要因素，世界每年因虫害造成的损失约占农作物总产量的15%以上。 • 化学农药的施用：不好！Why? • 副作用，高成本，污染环境，害虫产生抗药性。。 • 抗虫新品种可从根本上解决问题 • 目前全世界最常改良的性状中抗虫占第二位(24%)。仅次于抗病性。 • 人们已从细菌中、植物本身以及昆虫体内发现并分离到许多抗虫基因，已有许多抗虫转基因植物在生产上使用。 ∆ Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  8. 植物抗虫基因的类型 • 目前被利用的，主要有两类: • I类是从细菌中分离出来的抗虫基因，如苏云金杆菌毒蛋白基因(Bacinus thuringiensis, Bt基因)。 • II类是从植物中分离出来的抗虫基因，如蛋白酶抑制剂基因(Protease Inhibitors，PI基因)、淀粉酶抑制剂基因、外源凝集素基因等。 • 其中Bt基因和PI基因在农业上利用最广∆ Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  9. (1)Bt毒蛋白作物 • Bt：苏云金杆菌Bacinus thuringiensis的简称。 • 我国1991年开始Ｂt 转基因植物研究，并成功导入棉花、烟草、甘蓝等25种以上植物。 • 目前全世界已获得50多种不同的抗虫转基因植物，技术趋向成熟，成果向商品化、实用化阶段深入，并开展大规模的田间推广试验。 ∆ http://www.cls.zju.edu.cn 苏云金杆菌的芽孢和伴孢晶体 杀虫剂 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  10. 一些Bt植物 http://www.weh.gov.cn http://www.hensf.gov.cn Bt植物叶片 http://www.genomics.org.cn Bt棉花 http://www.ncjsps.com Bt番茄 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  11. (2)蛋白酶抑制剂基因(PI基因) • 特点：PI是自然界最为丰富的蛋白质之一，存在于植物贮藏器官，如种子和块茎中。具有抗虫谱广、对人畜无副作用及昆虫不易产生耐受性。 • 类型：在植物界，现已发现近10个蛋白酶抑制剂家族，其中最主要的是胰蛋白酶抑制剂。 • 原理：PI同昆虫消化道内的蛋白消化酶形成复合物，阻断或削弱蛋白酶的水解作用，使昆虫厌食或消化不良致死。 • 应用：目前已应用于抗虫烟草、水稻、大豆等作物。∆ Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  12. PI转基因水稻 转基因大米尚未在中国商业化种植， 也尚未得到政府批准上市！ 三亚转基因水稻基地 http://www.nanfangdaily.com.cn/ Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  13. 3、抗除草剂植物(Plant resistant to herbicide) • 抗除草剂转基因植物是植物基因工程中的热点。 • 自从1983年第一个转基因植物问世以来，至今已有约30种植物培育出抗除草剂的作物品种： • 如抗磺酰脲类的油菜、水稻、烟草、棉花、番茄等 • 抗草甘膦类的水稻、玉米、大豆、棉花等 • 抗草丁膦类的玉米、小麦、水稻、棉花、大豆、油菜、马铃薯等。 • 到2006年底，在全球转基因作物种植面积近1亿公顷中，转基因抗除草剂作物的种植面积占78%，位居第一。∆ Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  14. 一些抗除草剂植物 机械化喷施除草剂 抗除草剂玉米 http://www.donggang.gov.cn http://www.zjk.heagri.gov.cn 抗除草剂小米 http://www.chinacountry.com/ Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  15. 抗除草剂转基因植物的危险 • 当转基因抗除草剂作物广为种植时，一种潜在的和必然出现的危险包括两个方面： • 1、抗除草剂基因漂移、交流、扩散到其他生物中。 • 2、转基因抗除草剂作物自身的杂草化。 ∆ Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  16. 二、植物疫苗(Plant vaccine) • 植物病害一直是作物生产毁灭性打击因素。如小麦锈病、马铃薯晚疫病等等。 • 动物使用疫苗抵抗病害。举例？ • 植物呢？这是十分诱人的研究领域。 • 最近，法国国家科研中心和海洋研究所通力合作，以海洋生物为原料成功研制出一种新型农药——“IODUS40”植物疫苗。∆ Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  17. 成分：从海洋生物“昆布”中获得的“昆布素”。成分：从海洋生物“昆布”中获得的“昆布素”。 • 特点：具有生物降解性，无毒，能事先引起农作物的生物防御反应，提高农作物的“免疫力”和抗病能力，使农作物能时刻做好准备，顶住病虫的“袭击”。 • 应用：预防由真菌引起的小麦倒伏病等农作物病虫害。 • 前景：据开发公司GOEMAR估计，“IODUS40”可使全法国化学农药使用量降低25%，即3000吨杀虫剂，这会大大降低环境污染程度，使法国向绿色生态农业更进一步。现在，“IODUS40”已获得法国农业部颁发的使用许可证。∆ Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  18. 海洋生物---昆布 生物类群？ http://www.fjsq.gov.cn 昆布属植物 http://www.china-seaweed.com 昆布干品 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  19. 德国联邦农林生物学研究所：野生蓼属灌木叶和常青藤叶，有某种物质可激发植物内在的抗病菌能力，从而增加了对真菌和细菌的抗病性。德国联邦农林生物学研究所：野生蓼属灌木叶和常青藤叶，有某种物质可激发植物内在的抗病菌能力，从而增加了对真菌和细菌的抗病性。 常春藤 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  20. 导弹：指依靠自身的动力装置推进，由控制系统控制其飞行并导向目标的一种武器导弹：指依靠自身的动力装置推进，由控制系统控制其飞行并导向目标的一种武器 “爱国者”导弹 地对空 “战斧”式巡航导弹 地对地 http://www.ccrf.gov.cn http://www.southcn.com “小牛”导弹 空对地 http://big5.chinataiwan.org Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  21. 三、生物导弹(biological missile)—单克隆抗体 • 单克隆抗体(Monoclonal Antibody)：是由一个B细胞无性系产生的针对一个抗原决定簇所产生的单一的、特异的抗体。 • 发明者：德国乔治.克勒和英国塞莎尔.米尔基坦(1975). • 小鼠淋巴B细胞 骨髓瘤细胞 • 杂交瘤细胞。 • 可以体外大量培养，或注射到动物体内产生腹水癌，并从腹水中提取大量单克隆抗体。该技术被称为淋巴杂交瘤技术。 • 该成果于1984年获得诺贝尔生理学和医学奖。 ∆ Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  22. http://4a.njau.edu.cn/bio/4 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  23. 1984年诺贝尔生理学或医学奖创立抗原选择抗体学说，发明单克隆抗体技术1984年诺贝尔生理学或医学奖创立抗原选择抗体学说，发明单克隆抗体技术 www.ynu.edu.cn/nobel/shenglixue.html 德国乔治.克勒1946-1995 Georges J.F. Köhler 英国米尔斯坦1927- César Milstein 丹麦杰尼1911-1994 Niels K. Jerne 英国医学研究委员会 分子生物实验室 巴塞尔免疫研究所 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  24. 单克隆抗体的意义 1、医学诊断：由于不同疾病病原物都有其特异的单克隆抗体，因此用单克隆抗体可快速而且正确地诊断出人、动植物的各种疾病。 2、疾病治疗：在单克隆抗体上带上药物，它将与病原物或癌细胞专一性结合，特异地杀死病原物或癌细胞，使病人或发病的动植物恢复健康。避免化疗、放疗等负作用。 3、检测工具：可跟踪或标记特定蛋白质、特定核苷酸序列、特定病原物等。在生理学、遗传育种、生化、系统学等领域广泛应用∆ Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  25. 单克隆抗体为什么被称为生物导弹？ 由于高度专一性只杀死靶细胞！ 只要能进入血液，就能通过血液循环到达靶位置， 与靶结合和沉淀下来， 使得单克隆抗体不断涌向靶位置， 最后导致靶细胞被杀死！ “目标在哪里、就打向哪里！” Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  26. 人类第3大疾病 • 目前，我国每八对夫妻中就有一对不能生育，育龄人群的不孕不育比例约为10%-15%。 • 20年前，我国育龄人群中的不孕不育比例只占到2%-5%。 • 世界各国已婚人群中不孕不育的比例在8%至30%间，大多数国家为10%到15%。 • 据世界卫生组织预测，不孕不育将成为仅次于肿瘤和心脑血管病的第三大疾病。 http://www.mpsky.com.cn Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  27. 四、试管婴儿(test-tube baby) • 概念：是在体外(如试管内)将人的卵子与精子结合所形成的合子移植到人体内，并发育成个体，然后分娩出来的婴儿。 • 1978年在英国剑桥诞生世界上第1个试管婴儿。 • 1988年北京医学院诞生我国第1个试管婴儿∆ http://images.gd.sina.com.cn http://www.oursci.org http://www.spermwindow.com 世界上第1个试管婴儿，英国，Louise joy Brown Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  28. 形形色色的精子库：美国、英国中国：湖南、江苏、广东、上海、山西、河南、四川等形形色色的精子库：美国、英国中国：湖南、江苏、广东、上海、山西、河南、四川等 http://news.tom.com http://news.china.com 广东精子库 1999年，成都成立国内首家“名人精子库” 美国最大的精子库 湖南精子库 http://www.hn-ivf.cn Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  29. 试管婴儿的意义 • 1、是人类繁殖技术的补充。可解决不育夫妇要孩子的问题。 • 2、是研究人类繁殖规律、个体发育等的方法之一。∆ 三胞胎试管婴儿，牡丹江妇产医院 http://big5.cri.cn http://cn.yimg.com/ Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  30. 试管婴儿的问题 • 试管婴儿可能有基因缺陷。其原因是： (1)干扰了受精初期的“标记”过程。 (2)体外单一卵子与单一精子的结合，比自然条件下的选择性降低，增加了合子基因缺陷的概率。 (3)精子及卵子的采集、冷冻保存、解冻及体外杂交等过程可能导致某些异常变异的发生。 • 英国科学家审查了146个患有贝威氏综合征婴儿的出生背景，发现其中有六名(试管婴儿总数的2%左右)是试管婴儿。而非正常生育婴儿的发病率为0.1%以下。 • 贝威氏综合征：过度成长、低血糖、腹壁缺陷以及肾脏畸形。∆ Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  31. 试管婴儿对人类伦理的冲击 • 生理妈妈与遗传妈妈的分离：体外试管受精后的合子可移植到非亲妈妈体内发育(称为借腹怀胎)，导致婴儿有生理和遗传两个妈妈。 • 男妈妈：最近人造子宫的研究取得进展，尽管目前还远未成熟，但是最终将使人造子宫成为现实。人造子宫将使男人怀胎成为可能。 • 单亲婴儿：不结婚，也可通过试管受精拥有自己的孩子。 • 无亲婴儿：试管受精后，合子在体外人造子宫完成发育，形成无亲婴儿。 • 上述情况均会对人类社会的伦理产生重大影响∆ Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  32. 长寿与永生 • 追求长生是人的一种奢望，历代帝王长生不死的欲望更为强烈。 • 炼制丹药，以求长生不老，早在春秋战国时代就有了，到了秦汉时代更加盛行。秦始皇就曾千方百计地寻求“仙人不死之药”。 • 其实，人人都有长生不死的心理期盼。 http://iptv.zjol.com.cn 人能获得永生吗？ 世界上最长寿的人116岁 广西巴马长寿乡 Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  33. 五、克隆动物(animal clone) • 高等异交动物的无性繁殖问题，一直是难题。 • 直到20世纪50年代美国胚胎学家用蛙卵，去核后再把囊胚期的一个细胞核移入去核卵，使被核置换的卵发育成了个体---胚胎细胞核移植。 • 核移植：是将一个细胞的核移入另一个细胞内，借以控制或改变其遗传特征的方法。 • 类型：胚胎细胞核移植和体细胞核移植∆ Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  34. 英国罗斯林研究所科学家维尔穆特(Wilmut)研究小组,1997年2月公布体细胞克隆羊过程英国罗斯林研究所科学家维尔穆特(Wilmut)研究小组,1997年2月公布体细胞克隆羊过程 苏格兰黑面母绵羊 （代孕母亲） 苏格兰黑面母绵羊（卵供体） Dolly 白色芬兰母羊（乳腺上皮细胞核供体） http://www.dlkp.gov.cn/keputiandi/life/article/ Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  35. 克隆羊Dolly，1996.7－2003.2 http://www.physorg.com Wilmut和Dolly Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  36. 克隆羊Dolly(1996.7－2003.2 ) • 人民网2003年2月15日讯:世界上第一只成功克隆的哺乳动物绵羊多利本应该可以活11到12年。但是年仅6岁的Dolly因患老年性肺炎医治无效，被其主人罗斯林研究所执行了“安乐死”。 • 在1999年发现刚刚3岁的多利已经出现了“早衰”症状，并开始患老年性关节炎。 • 生理年龄：从出生时开始计算的年龄。7岁 • 核供体：6岁的成年绵羊。 • 基因年龄：从合子形成开始计算的年龄。13岁。∆ Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  37. 形形色色的体细胞克隆动物 • 克隆牛：首批叫能都和加贺，出生在１９９８年７月５日，其名字均源于诞生地日本石川县的地名。 • 克隆鼠：卡缪丽娜，１９９７年１０月３日出生。 “斯纳皮”于2005年4月24日出生， 其“父母”是一只阿富汗猎犬和一只拉布拉多猎犬 http://www.biotech.org.cn • 克隆猴：泰特拉，生于２０００年１月。 • 克隆猪：首批共５只，出生于２０００年３月５日。 • 克隆猫：名为ＣＣ，出生于２００２年初。∆ Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  38. 克隆人 • 2000年《第六日》、2005年《逃出克隆岛》 • 里面的人物，无论是亚当(施瓦辛格饰演的男主角)，还是巴蒂、林肯都是克隆人。 http://image2.sina.com.cn 什么电影？主要情节？ http://film.bdinfo.net Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  39. 克隆人离我们多远？ • 从技术角度说，克隆人的出现已经不是什么十分困难的问题。 • 如果克隆人出现，他们是人吗？我们应该怎样对待他们呢？ • 本体和克隆人的权利问题？ • 各国政府都在制定法律严格禁止进行克隆人实验。 • 当技术已经熟透，克隆人就将不可避免。 • 同学们你们的意见呢？大家下去后，可以思考和讨论！ Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  40. http://tech.tom.com http://www.rmhb.com.cn 绿色和平组织 在德国慕尼黑游行 抗议克隆人！ 克隆人 http://cmbi.bjmu.edu.cn Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  41. 人能获得永生吗？ 能，那是时间问题！就像植物一样！ Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

  42. 谢谢大家！ 祝大家学有所用、学有所成！ Prof. QF Chen, Guizhou Normal University

More Related