基因工程和发酵工程在饲料和饲料添加剂中的应用.29页PPT

生物质能源的优势
可再生、低碳排放、资 源丰富等。
THANKS.
农业废弃物的生物处理技术 利用微生物的分解作用将农业废弃物转化为有机肥料或生 物能源。
农业废弃物生物处理的优点 减少环境污染、提高资源利用率、促进农业可持续发展等。
生物技术在工业领域
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的应用
生物催化与生物转化
生物催化剂
利用酶或微生物细胞作为催化剂，加速化学反应的 速度，提高产物的纯度和收率。
生物转化
通过培养转化后的受体细胞，诱导目的基因 的表达，并对表达产物进行检测和分析。
基因工程的应用实例
转基因作物
通过基因工程技术将外源基因导 入作物中，使其具有抗虫、抗病、
抗除草剂等优良性状。
基因治疗
利用基因工程技术将正常基因导 入患者体内，以替代或修复缺陷 基因，达到治疗遗传性疾病的目 的。
生物制药
利用基因工程技术生产重组蛋白 药物、抗体药物等生物药物，用 于治疗癌症、自身免疫性疾病等。
固定化方法
物理吸附、化学交联、包埋法等。
酶的性质与催化机制
01
02
03
酶的性质
高效性、专一性、可调节 性、不稳定性等。
催化机制
酶通过降低反应的活化能， 加速反应的进行。
酶的结构与功能
酶的活性中心、辅因子、 别构效应等。
酶工程的应用实例
工业应用 洗涤剂、食品加工、皮革加工等。
医药应用 药物合成、疾病诊断、基因工程等。
氨基酸的生产
以谷氨酸为例，阐述发酵法生产氨基酸的原 理、工艺及应用。
酶制剂的生产
以淀粉酶为例，介绍利用发酵工程生产酶制 剂的方法、应用领域及市场现状。
酶工程
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酶的分离纯化与固定化

（2）将目的基因连接到载体上，得杂化载体；（3）将杂化载体 （环状的DNA）引入宿主细胞（受体细胞），使目的基因及载体上 其它基因得以转录和翻译。
例题解析
1、 农业上大量使用化肥存在许多负面影响，“生物固氮”已 成为一项重要研究课题，实验证明，生物固氮是某些微生物（如 根瘤菌、蓝藻等）将空气中的N2固定为NH3的过程。
一个是有些甚至相当多疾病无法治疗 ，这就 是中西 医学结 合的缘 由。然 而，由 于二者 是两套 理论、 两股道 上跑的 车，（ 高血压 心脏病 糖尿病 ）风马 牛不相 及，从 理论上 讲就没 有结合 的可能 ，只是 形式上 的融合 罢了。 故出现 西医对 治疗不 了的疾 病只好 求助中 医，而 中医则 往往采 用西医 诊断中 医治疗 ，以及 中西治 疗法一 块用的 局面。 （肺血液血小板红血球白血球） 至于循证医学、比较医学、后现代医学 、行为 医学等 所谓“ 医学” ，都称 不上一 门独立 的医学 科学， 关于这 一点在 灵魂医 学有关 章节中 将有相 关点评 。（肿 瘤癌症 胃癌肠 癌肺癌 ）
弄不明白，治疗受到制约，在小小SARS、 禽流感 面前竟 束手无 策，在 糖尿病 、癌症 、心脑 血管疾 病、尿 毒症等 相当多 疾病面 前更是 不得不 求助或 借助中 医治疗 。一个 是疗效 不确实 ，一个 是有些 甚至相 当多疾 病无法 治疗， 这就是 中西医 学结合 的缘由 。然而 ，由于 二者是 两套理 论、两 股道上 跑的车 （肺血 液血小 板红血 球白血 球）， 风马牛 不相及 ，从理 论上讲 就没有 结合的 可能， 只是形 式上的 融合罢 了。（ 肺炎青 霉素肝 炎）
西医学是最近三四百年来建立在解剖 学、生 物学及 现代科 学技术 基础上 、（高 血压心 脏病糖 尿病） 发展起 来的一 门以“ 解剖人 、肉体 人”为 概念的 、新兴 的现代 医学科 学理论 体系。 主要采 用科学 实验方 法，（ 传染病 丙肝乙 肝甲肝 ）从宏 观到微 观，直 至目前 的分子 基因层 次水平 ，发展 极为迅 速，超 过其它 任何一 门医学 科学， 成为世 界医学 史上的 主流。 （肿瘤癌症胃癌肠癌肺癌）

典型例子：转基因抗虫棉——Bt毒蛋白基因
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（二）抗病转基因植物
1.什么是病原微生物？有哪些种类？ 引起生物生病的微生物， 主要有病毒、真菌和细菌等
2.为什么说常规育种很难培育出抗病毒的新品种？
3.在抗病转基因植物中使用最多的是什么基因？
病毒外壳蛋白（coat protein，CP）基因； 病毒的复制酶基因
基因工程的实际应用领域有： 农牧业、工业、环境、能源、医学卫生等
应用生物：植物、动物、微生物
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一、植物基因工程
转基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力,以及 改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。
(一)抗虫转基因植物 (二)抗病转基因植物 (三)抗逆转基因植物 (四)利用转基因改良植物的品质
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瘤细胞变小
五、基因芯片
从正常人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出标准 图谱；从病人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出病变 图谱。
通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNA信息。 基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动 化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。
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4.抗真菌基因： 几丁质酶基因、 抗毒素合成基因.
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拓展：在抗病毒转基因植物中，为什么使用病毒外壳蛋白基因可 以抗病毒侵染？
关于病毒外壳蛋白基因(CP基因)导入植物后的抗病毒机理，目前有几种 假说。一种假说认为：CP基因在植物细胞内表达积累后，当入侵的病毒 裸露核酸进入植物细胞后，会立即被这些外壳蛋白重新包裹，从而阻止 病毒核酸分子的复制和翻译。另一种假说认为：植物细胞内积累的病毒 外壳蛋白会抑制病毒脱除外壳，使病毒核酸分子不能释放出来。然而最 近的研究表明，如果将病毒的外壳蛋白的AUG起始密码缺失，使之不能被 翻译，或者将外壳蛋白基因变成反义RNA基因，整合到植物细胞染色体上， 转基因植物则有很好的抗性。因此，有人认为抗性机理不是外壳蛋白在 起作用，而是CP基因转录出RNA后，与入侵病毒RNA之间的相互作用起到 了抗性作用。

1t水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来
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⑵用于被污染环境的净化 通过基因工程方法怎样净化被污染的环境？ 基因工程将能分解三种烃类的假单孢杆菌的基因都转移到 能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造出了能同时分解 四种烃类的“超级细菌”。
有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分 解DDT等毒害物质。 ppt课件
基因工程药品 —— 干扰素
从人血中提取干扰素，300L 血才提取1mg！通过基因工程的方 式创造了能合成人干扰素的大肠 杆菌，每1Kg的培养液可提取 20—40mg干扰素
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（四）基因治疗曙光初照
1、基因治疗的概念
是把正常基因（健康的外源基因）导入有基因缺 陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。
产物：抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、 α-抗胰蛋白酶
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4、用转基因的动物作器官移植的供体
用转基因动物的器官做移植的供体最大的问题是免疫 排斥，科学家正在试图导入某些调节因子来抑制抗原 决定基因的表达或设法去掉抗原决定基因，有望培育 出无免疫排斥的转基因克隆动物器官。
导入人基因具特殊用途的猪和小鼠
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基因工程与环境保护
基因工程在环保方面有什么应用？ ⑴用于环境监测。 ⑵用于被污染环境的净化。
通过基因工程方法怎样进行环境监测？
例如：用DNA探针可以检测饮用水中病毒的 含量。此方法的特点是快速、灵敏，1吨水中有 10个病毒也能检测出来。
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3、基因工程与环境保护 ⑴ 环境监测： 基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地 检测环境中的病毒、细菌等污染。
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转基因大豆
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转基因蓝玫瑰

÷M × M
m
例：科学家已发现一种新型氢分子，
其化学式为H3，在相同条件下，等质量
的H3和H2相同的是
A
A．原子数 B．分子数
C．体积
D．物质的量
物质的量在化学方程式中的应用
四、胶体的性质
1、丁达尔现象 2、 布朗运动 3、 电泳现象 4、胶体的聚沉
五、酸碱盐在水溶液中的电离
写出下列物质的电离方程式：
被还原。
2、氧化性、还原性的强弱比较
(1)据同一反应方程式的方向
氧化剂+还原剂===氧化产物+还原产物 强强 弱 弱
氧化性：氧化剂＞氧化产物 还原性：还原剂＞还原产物
（2）据金属活动性顺序进行判断
单质还原性逐渐减弱
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
NaHSO4 K2SO4 NH4NO3
， ， 。
六、离子反应
1、离子反应的类型 复分解型 离子之间的交换反应 氧化还原型 离子参加的氧化还原反
应如：溶液中的置换反应等。
2、离子方程式的书写及判断正误
（2004全国卷1）下列离子方程式正确的
是（ D ） A．澄清的石灰水与稀盐酸反应
Ca(OH)2 + 2H+ == Ca2+ + 2H2O B．钠与水的反应
高一年级
化学必修1
化学实验
一、混合物的分离和提纯
• 物质的分离：利用物理或化学方法 将混合物的各种成分分开
• 物质的提纯：除去杂质
过滤
蒸馏
液态混合物
蒸
△
馏
过 气（易挥发）
程 冷凝
液态纯净物

转基因改良植物 品质
控制果实成熟基因
与花青素代谢有关 的基因
转基因延熟番茄 转基因牵牛花
2.转基因动物 (1)生产过程图解(以转基因牛生产过程为例)：
(2)成果(或前景)。
类别 提高动物的生 长速度
改善畜产品的 品质
用转基因动物 生产药物
目的基因 外源生长激素 基因
乳糖酶基因
过程或成果
转基因鲤鱼
四、基因治疗
1．概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表 达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。
2．成果：将腺苷酸脱氨酶基因导入患者的淋巴细胞。 3．途径：分为体外基因治疗和体内基因治疗。
要点一 基因工程的应用成果
1．利用转基因动物生产药物的过程中，最理想的表 达场所是哪里？
2．转基因植物有哪些成果？
(4)成果：抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的 转基因小麦、甜椒、番茄等。
3．其他抗逆转基因植物。 (1)方法：将抗逆基因导入植物，获得抗逆作物。 (2)抗逆基因：调节细胞渗透压的基因，提高作物抗 盐碱、抗干旱的能力；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒； 抗除草剂基因使作物抗除草剂。 (3)成果：抗盐抗旱烟草、耐寒番茄、抗除草剂玉米 等。
将肠乳糖酶基因导入 奶牛基因组，使转基 因奶牛分泌的乳汁中 乳糖的含量大大降低
药用蛋白基因 乳腺生物反应器
用转基因动 物作器官移 植的供体
基因工程药 物
器官供体基因
如控制胰岛素 合成的基因
将器官供体基因 组导入某种调节 因子，抑制抗原 决定基因的表达
胰岛素、抗体等
(3)乳腺生物反应器：应用重组 DNA 技术和转基因技 术，将目的基因转移到尚未分化的动物胚胎细胞(或受精 卵)中，经胚胎移植，得到能在乳腺中表达转基因产品的 个体，其乳腺组织可分泌生产“目的产品”，如具有药用 价值的蛋白，这些蛋白进入乳汁中，再通过回收含转基 因蛋白的动物乳汁，就可以提取有重要药用价值的生物 活性蛋白。

原理：基因重组
结果：定向地改造生物的遗传性状，获得人类
所需要产品。
？ 基因工程是在分子水平的设计和
施工，需要有专门的工具，生物体内有 哪些专门的工具呢？
二、基因工程操作的工具
1. 将目的基因片断从人体细胞内提取，
需要基因的剪刀——限制性内切酶。
2. 将目的基因运入大肠杆菌，
需要基因的运输工具——运载体。
No Image
无表达产物 无表达产物 有表达产物 无表达产物
三、基因工程的应用 （一）基因工程与作物育种
1、在农作物生产方面
目的：培育出高产、稳产、抗逆性的优 良作物及新品种。
优点：降低生产成本，减少农药的使用 对环境的危害，提高农作物对不良环境 的适应能力。
转基因抗虫
转基因抗棉铃虫棉花
（一）基因工程与作物育种
运载体应该 具有什么特
点呢?
2.基因的运输工具：运载体
运载体(carrying) 1能够在宿主细胞内复制
并稳定保存； ２具有多个限制酶切点以 便与外源基因相连； ３具有标记基因，便于进
行筛选．
3.基因的针线：DNA连接酶
（1）作用对象：两个具有相同粘性末端的DNA片 段。 （2）作用位置：磷酸二酯键。 （3）作用结果：形成重组DNA。
3. 将目的基因与运载体DNA连接，
需要基因的针线——DNA连接酶。
1.基因的“剪刀”：限制性核酸内切酶
（1）分布：主要在微生物中。 （2）特点：专一性和特异性，即识别特定核苷酸 序列，切割特定切点。 （3）结果：产生黏性未端（碱基互补配对）。 （4）作用：基因工程中重要的切割工具，能将外 来的DNA切断，对自己的ＤＮＡ无损害。 （5）举例：大肠杆菌的一种限制酶（EcoRⅠ）能 识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。

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据测定，苹果渣的营养价值成分如下表：
微量元素含量 (mg/kg ) 含 粗 粗 粗 粗 钙 磷 Cu Fe Zn M Se n 水 蛋 脂 纤 灰 量 白 肪 维 分 7. 80 0 6. 6.8 16 2. 0. 0. 11. 15. 15 14 0. 2 .9 30 06 05 8 8 .4 .0 08 0 0 0 0
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动物性下脚料饲料
主要指屠宰厂下脚料，皮革工业下脚料、水产品 加工厂下脚料、昆虫等动物性饲料资源，这些资 源可依其组成分为动物蛋白质资源和动物矿物质 资源两类。前者主要包括血粉、猪毛水解粉、蹄 壳、制革下脚料、羽毛粉、肉骨粉、蚕蛹、蚯蚓 等；后者包括骨粉和蛋壳粉两种。动物性蛋白质 资源常用发酵法、酶化法、热喷法、膨化法等方 式处理后再利用。
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一个被称作“金水稻”的转基因品
种（孟山都等公司开发的），可以使食
用者避免维生素A缺乏症。因为这种水稻 通过转基因后高含胡萝卜素，人体可以
将胡萝卜素转化为维生素A。
再如，美国生物技术研究人员把月桂树基因导入油 菜中，生产出含月桂酸油达40％的油菜籽，大大降低了
成本并增加了产量。
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⑶开发新饲料添加剂 ①益生菌基因工程改造
采用基因工程技术，可将外源基因转移到益生菌细胞中，构建的重组 子菌株可以直接添加到饲料中或者回植到肠道内，发挥外源基因的功 能。有人将富含赖氨酸基因的人工合成基因转入到乳酸杆菌和芽孢杆 菌细胞中，重组的乳酸杆菌和芽孢杆菌的赖氨酸分泌量提高了。同样 利用基因工程手段对酵母菌双歧杆菌等改造得到很好的效果。利用基 因工程手段有可能使益生菌获得自我产生益生元的能力，从而可在肠 道持续发挥作用。
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基因工程
一个完整的、用于生产目的的基因工程技术程序包括的基本 内容有哪些？ 外源目标基因的分离、克隆以及目标基因的结构与功能研 究。 适合转移、表达载体的构建或目标基因的表达调控结构重 组。
外源基因的导入。
外源基因在宿主基因组上的整合、表达及检测与转基因生
物的筛选。
基因工程 外源基因表达产物的生理功能的核实。 转基因新品系的选育和建立，以及转基因新品系 的效益分析。 生态与进化安全保障机制的建立。 消费安全评价。
基因工程
操作步骤
获 取 目 的 基 因
载构 体建 基 因 表 达
入将 受目 体的 细基 胞因 导
和目 鉴的 定基 因 的 检 测
获得目的基因
基因工程载体 • 基因工程载体是能将分离或合成的基因导入细胞 的DNA分子，有质粒DNA、病毒DNA、科斯质粒三种 主要类型的载体。
基因工程载体
基因工程载体 • 理想载体要求
操作。
有容易被识别筛选的标志，当其进入宿主细胞、
或携带着外来的核酸序列进入宿主细胞都能容易 被辨认和分离出来。这才介于克隆操作。
真核生物的基因工程载体 酵母穿梭质粒 酵母人工染色体 Ti质粒和Ri质粒 动物DNA病毒载体
反转录病毒载体
真核生物的基因工程载体
反转录病毒的应用
Ti质粒的应用
基因工程
• 基因工程（genetic engineering）又称基因拼接技术和 DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物 学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预
先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细
胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产 品。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力 的手段。

药 物
Q5：与工厂化生产药用蛋白相比，乳腺生物反应器生产的药用蛋白有哪些优势？
产量高，质量好，成本低，易提取，合成的蛋白质具有生物活性等。
Q6：为什么膀胱生物反应器会取代乳腺生物反应器，它有哪些优势？
乳腺生物反应器：雌性，泌乳期； 膀胱生物反应器：雌雄均可，任何生长时期，
即不受性别和年龄的限制，周期短，易收集和提纯更高
还会损伤作物，导致作物减产。 2. 方法： 将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可以培育出抗除草剂
的作物品种。
3. 成果：转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜和甜菜等。
施用除草剂后的转基因抗除草剂玉米田 种植转基因抗除草剂大豆的农田
1. 植物品质
营养价值
改良植物品质
富含赖氨酸的转基因玉米
观赏价值
转基因矮牵牛
Q4：如果想让马铃薯块茎在寒冷刺激下才启动抗寒基因的表达，需要什么类型启动子？ 块茎组织特异型启动子和寒冷刺激诱导型启动子
（1）培育过程 药用蛋白基因
乳腺中特异表达 的基因的启动子
等调控元件
基
早
因 表 显微 达 注射 载 体
受 精 卵
期 胚 胎 培 养
早 期 胚胎 胚 移植 胎
转 基 因 动 物
泌乳期分 泌乳汁
第3章 基因工程
第三节 基因工程的应用
基因工程还有 哪些应用呢？
自20世纪70年代兴起后，基因工程得到飞速发展，展示出广阔前景。
基因工程在农牧业方面的应用
基因工程 的应用
基因工程在医疗卫生领域的应用
基因工程在食品工业方面的应用
农
牧 业
植物
方
面
的
应
用
动物
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 改良畜产品的品质