基因工程的应用及其利弊课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,基因工程的应用,及其利弊,基因工程的应用及其利弊,1,一,、,基因工程在农业上的应用,哪些转基因作物已进入大规模商业化应用?,转基因大豆、玉米、棉花和油菜,植物基因工程技术主要用于哪些方面?,抗虫转基因植物,抗病转基因植物,抗逆转基因植物,利用转基因改良作物品质,，提高产量,一、基因工程在农业上的应用 哪些转基因作物已进入大规模商业,2,抗虫转基因植物,方法：,目的基因：,从某些生物中分离出具有,杀虫活性的基因,，将其导入作物中，使其具有抗虫性,蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等,成果：,转基因抗虫棉；转基因抗虫水稻等。,抗虫转基因植物方法：目的基因：从某些生物中分离出具有杀虫活,3,转基因抗虫水稻（绿色植株）与对照（黄色枯萎植株）,抗虫棉（左）和普通棉（右）,转基因抗虫水稻（绿色植株）与对照（黄色枯萎植株）抗虫棉（左）,4,基因工程的应用及其利弊课件,目的基因,病毒外壳蛋白基因,病毒的复制酶基因,成果：,抗烟草花叶病毒的转基因烟草,抗病毒的转基因小麦等。,抗病转基因植物,抗病毒基因：,抗毒素合成基因,抗真菌基因：,引起植物生病的病原微生物有：病毒、真菌和细菌,目的基因病毒外壳蛋白基因成果：抗烟草花叶病毒的转基因烟草抗,6,哪些环境条件会造成农作物低产、减产？,抗逆基因,调节渗透压的基因,抗冻蛋白基因,抗除草剂基因,调节细胞渗透压，使植物抗干旱、抗盐碱,使植物抗寒,使植物抗除草剂,抗逆转基因植物,哪些环境条件会造成农作物低产、减产？抗逆基因调节渗透压的基因,7,成果：,A.利用调节,细胞渗透压的基因,，提高作物抗旱和抗盐碱能力；,B.将鱼的,抗冻蛋白基因,转入番茄，提高番茄的抗冻能力。,C.将,抗除草剂基因,导入农作物中，在喷洒除草剂时，杀死杂草而不杀死农作物。,成果：A.利用调节细胞渗透压的基因，提高作物抗旱和抗盐碱能力,8,利用转基因改良农作物品质,，提高产量,金米,将有关,胡萝卜素合成酶,的基因导入水稻细胞中，并诱导它们在水稻细胞中得以表达，是水稻中的双香叶素二磷酸转化成胡萝卜素。,利用转基因改良农作物品质，提高产量金米,9,基因工程药物,基因治疗,二、,基因工程,在医学上的应用,基因工程药物二、基因工程在医学上的应用,10,在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素等直接从生物体的哪些结构中提取？,从生物的组织、细胞或血液中提取。,传统生产方法的缺点:,由于受原料来源的限制，价格十分昂贵,。,可利用什么方法来解决上述问题？,利用基因工程方法制造工程菌,和,转基因,动物,，可高效率地生产出各种,高质量、低成本,的药品。,1,.基因工程药物,在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素等直接从生物体,11,一般临床上使用的胰岛素主要从,猪、牛等家畜的胰腺,中提取，每100kg胰腺只能提取45g胰岛素。用该方法生产的胰岛素,产量低，价格昂贵，远不能满足社会需要,。,1979年，科学家将动物体内的,胰岛素基因与大肠杆菌DNA分子重组,，并在大肠杆菌内实现了表达。,基因工程药,品,胰岛素,一般临床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺中提取，每10,12,干扰素是,病毒侵入细胞后产生,的一种,糖蛋白,。几乎能,抵抗所有,病毒引起的,感染,，是一种,抗病毒的特效药,。此外对治疗某些,癌症和白血病,也有一定疗效。,传统的干扰素生产方法是从人血液中的,白细胞内提取,，每300L血液只能提取出1mg干扰素。,基因工程药,品,干扰素,干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖蛋白。几乎,13,治疗侏儒症,的,唯一方法,，是注射生长激素。而生长激素的获得很困难。以前，要获得生长激素需解剖尸体，从大脑的底部,摘取垂体,，并从中提取生长激素。,现利用基因工程方法，将人的,生长激素基因导入大肠杆菌,中，使其生产生长激素。,人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于6万具尸体的全部产量。,基因工程药,品,生长激素,目前我国生产的基因工程药物有,胰岛素,、干扰素、乙肝疫苗等。,治疗侏儒症的唯一方法，是注射生长激素。而生长,14,乳腺生物反应器：,指以转基因雌性动物个体的乳腺分泌乳汁来生产所需药品。,利用,转基因动物,生产药物,乳腺生物反应器,药用蛋白基因,目的基因：,用途,：,多肽类药物、基因工程疫苗、抗体、酶制剂,乳腺生物反应器：指以转基因雌性动物个体的乳腺分泌乳汁来生产所,15,操作,过程：,获取目的基因,（药用蛋白基因）,构建基因表达载体,（药用蛋白基因与,乳腺蛋白基因,的启动子等调控组件重组）,显微注射,（哺乳动物受精卵中,）,形成胚胎,将胚胎送入母体动物,发育成转基因动物,（只有在产下的雌性动物个体中，转入的基因才能表达）,动物进入泌乳期,（分泌的乳汁中包含所需要的药物）,优点：,产量高,；,质量好,成本低,；,易提取,操作过程：获取目的基因构建基因表达载体显微注射形成胚胎将胚胎,16,为什么乳腺能成为基因药物最理想,的表达场所？,（1）乳腺是一个外分泌腺器官，乳汁不进入体内循环，不会影响基因动物本身的生理代谢反应,（2）从乳汁中获取目的基因产物，,产量高，易提纯,，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性,（3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可大量繁殖,知识拓展,为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所？（1）乳腺是一个外,17,2,.基因治疗,将正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入靶细胞内，可以纠正基因缺陷,而达到治疗疾病的目的。这是治疗,遗传病,的最有效的手段。,策略主要有,基因置换、基因修复、基因增补、基因失活,。,18,2.基因治疗将正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入靶,农业上,医学上,抗虫转基因植物,抗病转基因植物,抗逆转基因植物,改良作物品质、提高作物产量,基因工程药物,基因治疗,基因工程应用,工程菌,乳腺生物反应器,农业上医学上抗虫转基因植物抗病转基因植物抗逆转基因植物改良作,19,转基因食品,的利与弊,转基因食品的利与弊,20,1.转基因食品的定义,2.,起源,3.,有利的一面,4.,弊端,5.,安全性评价,6.,转基因食品的发展,7.,个人观点,1.转基因食品的定义,21,转基因食品的定义,转基因食品（Genetically Modified Foods，GMF）是指利用现代分子生物技术，将某些生物的基因转移到其他物种中去，改造生物的遗传物质，使其在形状、营养品质、消费品质等方面向人们所需要的目标转变。以转基因生物为直接食品或为原料加工生产的食品就是“转基因食品”。转基因食品分为转基因植物性食品、转基因动物性食品和转基因微生物食品三大类。,转基因食品的定义 转基因食品（Genetical,22,通过转基因技术可培育高产、优质、抗病毒、抗虫、抗寒、抗旱、抗涝、抗盐碱、抗除草剂等特性的作物新品种，以减少对农药化肥和水的依赖，降低农业成本，大幅度地提高单位面积的产量，改善食品的质量，缓解世界粮食短缺的矛盾。,利用转基因技术生产有利于健康和抗疾病的食品。杜邦和孟山都公司即将推出多种可榨取有益心脏的食用油的大豆。两大公司还将联手推出味道更鲜美且更容易消化的强化大豆新品种。欧洲科学家新培育出了米粒中富含维生素A和铁的转基因稻，这一成果有可能帮助降低全球范围内、特别是以稻米为主食的发展中国家缺铁性贫血和维生素A缺乏症的发病率。,通过转基因技术可培育高产、优质、抗病毒、抗虫、,23,（四）转基因食品可以摆脱季节、气候的影响，让人们一年四季都可吃到新鲜的瓜菜。同时，人们还发现转基因作物结出的果实，无论外形还是味道都别具风味。（五）利用转基因技术，把生长素基因、多产基因、促卵素基因、高泌乳量基因、瘦肉型基因、角蛋白基因、抗寄生虫基因、抗病毒基因等外源基因导入动物的精子、卵细胞或受精卵可培育出生长周期短、产仔多、生蛋多、泌乳量高，生产的肉类、皮毛品质与加工性能好，并具有抗病性的动物，目前已在牛、羊、猪、鸡、鱼等家养动物中取得一定成果。,返回,（四）转基因食品可以摆脱季节、气候的影响，让人们一年四季都可,24,转基因食品的弊端,任何一项新的科学技术的应用都有它的两面性。农药的应用对于防治农作物害虫发挥了巨大的作用，使农作物大幅度的增产，但同时也对人畜和环境造成极大的危害；工业革命为人类社会带来了巨大的财富，同时也为人类带来了灾难性的环境污染和生态平衡的破坏。,转基因食品也同样具有两面性。转基因食品进入人体以后,可能对人体健康产生危害。首先,大多数转 基因食品中引入的外源蛋白质进入人体以后可能产生新的过敏物质,引起人体的过敏反应。1996 年美国先锋种子公司将巴西坚果某基因转入大豆中,结果对巴西坚果过敏的人群也对该大豆过敏,该大豆种子最终没有被批准商业化生产。其次,在构建转基因食品过程中使用的载体大部分是抗生素标记基因,虽然一般,转基因食品的弊端 任何一项新的科学技术的应用都有,25,情况下抗生素标记基因在肠道中水平转移的可能性很小,但是在人体的体质很弱或抵抗力下降时,抗生素标记基因在肠道中水平转移的可能性会增大,通过转移可能诱导耐药菌株的产生,从而使人体产生对某些抗生素的抗药性。再次,转基因食品中导入的基因来自于各种各样的其他生物,这些外来基因转入到食品中以后,可能打破生物原有基因的内在管理体制,使原先关闭的基因被打开,产生一种新的毒素,还有可能产生病毒重组问题。1998年,苏格兰一家研究所公布,用转雪莲花凝集素基因的马铃薯饲养大鼠,引起大鼠器官生长异常、体重减轻、免疫系统遭到破坏。转基因食品的不足之处：1.科学家研究发现，有些转基因生物产品可能含有有毒物质和过敏源，会对人体健康产生不响，严重,情况下抗生素标记基因在肠道中水平转移的可能性很小,但是在人体,26,的甚至可以致癌或导致某些遗传疾病。尽管到目前为止还没有有说服力的研究报告表明这些改良品种有毒，但一些研究学者认为，对于基因的人工提炼和添加，可能在达到某些人们想达到的效果的同时，也增加和积聚了食物中原有的微量毒素。这种毒素的积累是个相当长的过程，但它确实可能正在进行中，因此目前谁也不能确保这些改良品种没有毒。其次是过敏反应问题，对于1种食物过敏的人有时还会对1种以前他们不过敏的食物产生过敏，原因就在于这种食品中含有了导致过敏的蛋白质。例如科学家将玉米的某一段基因加入到核桃、小麦和贝类动物的基因中，那么，以前吃玉米过敏的人就可能对核桃、小麦和贝类食品过敏。,的甚至可以致癌或导致某些遗传疾病。尽管到目前为止还没有有说服,27,2.有研究者认为外来基因会以一种人们目前还不甚了解的方式破坏食物中的营养成分。美国伦理和毒性中心的实验报告则说，与一般大豆相比，耐除草剂的转基因大豆中，防癌的成分异黄酮减少了。3.大量的转基因生物进入自然界后很可能会与野生物种杂交，造成基因污染，从而影响到生物多样性的保护和持续利用，转基因作物的亲缘野生种成为杂草或超级杂草。4.有些作物插入抗虫或抗真菌的基因可能对其它非目标生物起到作用，从而杀死了环境中有益的昆虫和真菌。,2.有研究者认为外来基因会以一种人们目前还不甚了解的方式破坏,28,安全性评价,转基因食品及其安全性问题是近年来的热门话题。目前国际上对转基因食品的优缺点争论不一，没有统一说法。,对于转基因食品的安全性评价,主要是食品安全性评价.关于转基因植物在释放到田间后,是否会改变转基因植物的特性,是否会对生物类群的产生影响,特别是关于转基因食品的食用安全性,都引起人们普遍关注.经和组织(OECD)1993年提出了食品安全性评价的实质等同性原则,如果转基因植物生产的产品与传统产品具有实质等同性,则可以认为是安全的.反之,则应进行严格的安全性评