高二生物人教版選修3課件：專題1 1.3 基因工程的應(yīng)用

1、專題11.3基因工程的應(yīng)用目標(biāo)導(dǎo)航1.舉例說出植物基因工程取得的成果。2.關(guān)注動(dòng)物基因工程的應(yīng)用前景。3.了解基因工程藥物和基因治療。1預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 挑戰(zhàn)自我，點(diǎn)點(diǎn)落實(shí) 2 課堂講義 重點(diǎn)難點(diǎn)，個(gè)個(gè)擊破3 對點(diǎn)練習(xí) 即時(shí)訓(xùn)練，體驗(yàn)成功預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 挑戰(zhàn)自我，點(diǎn)點(diǎn)落實(shí)一、植物基因工程成果(閱讀P1719)1.抗蟲轉(zhuǎn)基因植物與抗病轉(zhuǎn)基因植物項(xiàng)目抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗病轉(zhuǎn)基因植物方法從某些生物中分離出具有的基因，將其導(dǎo)入作物中將導(dǎo)入植物中基因種類Bt毒蛋白基因、 抑制劑基因、抑制劑基因、植物凝集素基因等抗病毒基因：病毒 基因和病毒的復(fù)制酶基因抗真菌基因： 基因和抗毒素合成基因殺蟲活性蛋白酶淀粉酶抗病基因外殼蛋白幾

2、丁質(zhì)酶5 1.3 基因工程的應(yīng)用成果轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻等抗煙草花葉病毒的轉(zhuǎn)基因煙草和抗病毒的轉(zhuǎn)基因小麥、甜椒、番茄等意義減少了 的使用，降低了生產(chǎn)成本，減少了環(huán)境污染，降低了對人體健康的損害化學(xué)農(nóng)藥6 1.3 基因工程的應(yīng)用2.其他抗逆轉(zhuǎn)基因植物(1)抗逆基因：調(diào)節(jié)細(xì)胞 的基因，提高農(nóng)作物抗鹽堿和抗干旱能力；魚的 基因使作物耐寒；抗除草劑基因使作物抗除草劑。(2)成果：抗鹽抗旱煙草、耐寒番茄、抗除草劑玉米等。滲透壓抗凍蛋白7 1.3 基因工程的應(yīng)用3.轉(zhuǎn)基因改良植物品質(zhì)(1)優(yōu)良基因：必需氨基酸含量多的 基因、控制番茄果實(shí)成熟的基因和與植物花青素代謝有關(guān)的基因。(2)成果：富含 的轉(zhuǎn)

3、基因玉米、轉(zhuǎn)基因延熟番茄和轉(zhuǎn)基因矮牽牛。蛋白質(zhì)編碼賴氨酸8 1.3 基因工程的應(yīng)用二、動(dòng)物基因工程的前景(閱讀P2021)項(xiàng)目 應(yīng)用基因來源成果提高動(dòng)物的生長速度外源基因轉(zhuǎn)基因綿羊、轉(zhuǎn)基因鯉魚改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)腸乳糖酶基因轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中含量大大減低生長激素乳糖9 1.3 基因工程的應(yīng)用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物藥用 基因乳腺蛋白基因的乳腺生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體抑制或除去 基因利用克隆技術(shù)培育沒有免疫排斥反應(yīng)的豬器官蛋白啟動(dòng)子抗原決定10 1.3 基因工程的應(yīng)用三、基因工程藥物及基因治療(閱讀P2124)1.基因工程藥物(1)概念：基因工程藥物是指利用 生產(chǎn)的藥物。(2)原理：通過基因

4、工程技術(shù)，使外源基因在工程菌細(xì)胞內(nèi)高效表達(dá)。(3)成果：人胰島素、細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等。(4)作用：預(yù)防和治療人類腫瘤、心血管疾病、各種傳染病、類風(fēng)濕等疾病。轉(zhuǎn)基因的工程菌遺傳病糖尿病11 1.3 基因工程的應(yīng)用2.基因治療(1)概念：把 導(dǎo)入病人體內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的。(2)成果：將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入患者的淋巴細(xì)胞。(3)途徑：分為 和。(4)現(xiàn)狀：處于初期的臨床實(shí)驗(yàn)階段。正常基因體內(nèi)基因治療體外基因治療12 1.3 基因工程的應(yīng)用預(yù)習(xí)診斷判斷正誤：(1)植物基因工程主要用于提高農(nóng)作物產(chǎn)量。()(2)轉(zhuǎn)基因作物減少了化學(xué)農(nóng)藥的使用，降低了生產(chǎn)成本，

5、減少了環(huán)境污染，但增加了對人體健康的損害。()(3)利用小型豬來解決人類移植器官短缺問題，首先要解決免疫排斥難題。()(4)利用動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器技術(shù)時(shí)，受體細(xì)胞應(yīng)為受精卵或體細(xì)胞。()13 1.3 基因工程的應(yīng)用(5)乳腺生物反應(yīng)器，需將藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等重組在一起。()(6)用基因工程方法，轉(zhuǎn)入外源基因的菌類細(xì)胞株系一般稱為工程菌。()(7)基因治療包括體外基因治療和體內(nèi)基因治療。()(8)基因工程中，要培育轉(zhuǎn)基因植物和動(dòng)物，選用的受體細(xì)胞都是受精卵。()一、植物基因工程的應(yīng)用課堂講義 重點(diǎn)難點(diǎn)，個(gè)個(gè)擊破項(xiàng)目抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗病轉(zhuǎn)基因植物抗逆轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)目

6、的基因Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因病毒外殼蛋白基因、病毒的復(fù)制酶基因、幾丁質(zhì)酶基因、抗毒素合成基因調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因；抗凍蛋白基因(從魚體內(nèi)獲取)；抗除草劑基因含必需氨基酸較多的蛋白質(zhì)編碼基因；控制番茄果實(shí)成熟的基因；與植物花青素代謝有關(guān)的基因15 1.3 基因工程的應(yīng)用作用抗蟲：Bt毒蛋白水解成多肽與昆蟲的腸上皮細(xì)胞的特異性受體結(jié)合，形成穿孔，細(xì)胞腫脹裂解致死；蛋白酶抑制劑和淀粉酶抑制劑分別抑制相應(yīng)酶活性，影響消化；前兩種為抗病毒基因；后兩種為抗真菌基因通過改變細(xì)胞內(nèi)滲透壓，提高抗鹽堿、抗干旱能力；控制合成的蛋白質(zhì)含必需氨基酸多16 1.3 基因工程的

7、應(yīng)用植物凝集素基因控制合成一種糖蛋白，此糖蛋白能與昆蟲腸道黏膜上的某種物質(zhì)結(jié)合，影響營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用前兩種為抗病毒基因；后兩種為抗真菌基因提高耐寒能力；提高抗除草劑能力延遲番茄成熟；改變花瓣的顏色受體生物棉花、水稻等煙草(抗病毒)、小麥(抗病毒)煙草(抗干旱、抗鹽堿)；番茄(抗寒)；大豆、玉米(抗除草劑)玉米、番茄、矮牽牛等17 1.3 基因工程的應(yīng)用1轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的目的基因是什么？是從哪種生物獲取的？抗蟲棉能抗病毒、細(xì)菌、真菌嗎？答案Bt毒蛋白基因；目的基因是從蘇云金芽孢桿菌體內(nèi)提取出來的；不能，因?yàn)榭瓜x基因具有專一性。2利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良植物品質(zhì)的途徑有哪些？答案(1)直接導(dǎo)入控制該性

8、狀的結(jié)構(gòu)蛋白基因。(2)導(dǎo)入與該性狀有關(guān)的某種酶的基因或者改變關(guān)鍵酶的活性。 思維激活18 1.3 基因工程的應(yīng)用1番茄營養(yǎng)豐富，是人們喜愛的蔬菜。普通番茄細(xì)胞中含有多聚半乳糖醛酸酶的控制基因，控制細(xì)胞產(chǎn)生多聚半乳糖醛酸酶，該酶能破壞細(xì)胞壁，使番茄軟化，不耐貯藏?？茖W(xué)家通過基因工程將一種抗多聚半乳糖醛酸酶的基因?qū)敕鸭?xì)胞，獲得了抗軟化番茄。下列關(guān)于培育抗軟化番茄的敘述，錯(cuò)誤的是 ()應(yīng)用示例19 1.3 基因工程的應(yīng)用A運(yùn)載工具是質(zhì)粒B受體細(xì)胞是番茄細(xì)胞C目的基因?yàn)槎嗑郯肴樘侨┧崦富駾目的基因的表達(dá)延緩了細(xì)胞的軟化20 1.3 基因工程的應(yīng)用問題導(dǎo)析(1)培育轉(zhuǎn)基因抗軟化番茄以 的質(zhì)粒作為

9、 ，將目的基因( )與質(zhì)粒結(jié)合形成基因表達(dá)載體。(2)利用含基因表達(dá)載體的 去感染 受體細(xì)胞。(3)目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞中，使不能表達(dá)。答案C農(nóng)桿菌載體抗多聚半乳糖醛酸酶的基因農(nóng)桿菌普通番茄細(xì)胞多聚半乳糖醛酸酶基因21 1.3 基因工程的應(yīng)用一題多變 判斷正誤：(1)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉改善了作物的品質(zhì)。()(2)轉(zhuǎn)入調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因，有利于植物抗鹽堿、抗干旱。()(3)將毒素蛋白基因直接導(dǎo)入水稻的受精卵，可以得到抗蟲水稻。()(4)植物細(xì)胞中沒有質(zhì)粒，所以不能利用質(zhì)粒作為植物基因工程的載體。()22 1.3 基因工程的應(yīng)用二、乳腺(房)生物反應(yīng)器的原理、操作及應(yīng)用1.原理應(yīng)用重組DNA技術(shù)和轉(zhuǎn)基

10、因技術(shù)，將目的基因轉(zhuǎn)移到尚未分化的動(dòng)物胚胎細(xì)胞(或受精卵)中，經(jīng)胚胎移植，得到能在乳腺中表達(dá)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的個(gè)體，其乳腺組織可分泌生產(chǎn)“目的產(chǎn)品”，如具有藥用價(jià)值的蛋白，這些蛋白進(jìn)入乳汁中，再通過回收含轉(zhuǎn)基因蛋白的動(dòng)物乳汁，就可以提取有重要藥用價(jià)值的生物活性蛋白。23 1.3 基因工程的應(yīng)用2.操作過程24 1.3 基因工程的應(yīng)用3.主要用途生產(chǎn)多肽類藥物、基因工程疫苗、抗體、營養(yǎng)品等。目前，科學(xué)家已在牛和山羊等動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器中表達(dá)出抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素和抗胰蛋白酶等重要醫(yī)藥產(chǎn)品。25 1.3 基因工程的應(yīng)用思維激活1.分析用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物的過程，思考以下問題：(1)就藥物基因而

11、言，最理想的表達(dá)場所是哪里？答案轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的乳腺。(2)乳腺生物反應(yīng)器有哪些優(yōu)點(diǎn)？答案 產(chǎn)量高、質(zhì)量好、成本低、易提取。26 1.3 基因工程的應(yīng)用(3)討論用基因工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器的操作過程是怎樣的？答案 獲取目的基因；構(gòu)建基因表達(dá)載體；顯微注射導(dǎo)入哺乳動(dòng)物受精卵中；將受精卵送入母體內(nèi)發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。27 1.3 基因工程的應(yīng)用2.分析用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體時(shí)，應(yīng)采取什么措施？答案抑制抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定基因。28 1.3 基因工程的應(yīng)用應(yīng)用示例2.上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白的轉(zhuǎn)基因牛，他們還研究出一種可大大提高基因表達(dá)水平的新方法，使

12、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍。“轉(zhuǎn)基因動(dòng)物”是指()A提供基因的動(dòng)物B基因組中增加外源基因的動(dòng)物C能產(chǎn)生白蛋白的動(dòng)物D能表達(dá)基因信息的動(dòng)物29 1.3 基因工程的應(yīng)用問題導(dǎo)析 (1)轉(zhuǎn)基因生物是指利用 技術(shù)導(dǎo)入 培育出的能夠?qū)⑿滦誀罘€(wěn)定地遺傳給后代的基因工程生物。(2)轉(zhuǎn)基因牛攜帶有外源的 基因。答案B基因工程外源基因白蛋白30 1.3 基因工程的應(yīng)用一題多變 判斷正誤：(1)動(dòng)物基因工程的主要前景是提高動(dòng)物生長的速度。()(2)培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物常用顯微注射技術(shù)將外源基因?qū)胧芫选?)(3)抑制或除去抗原決定基因可以培育沒有免疫排斥反應(yīng)的豬器官。()31 1.3 基因工程的應(yīng)用三

13、、基因治療1.基因治療的原理把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的。2.過程32 1.3 基因工程的應(yīng)用3.途徑途徑比較體外基因治療體內(nèi)基因治療不同點(diǎn)方法從患者體內(nèi)獲得某種細(xì)胞體外完成基因轉(zhuǎn)移篩選、細(xì)胞擴(kuò)增輸入體內(nèi)直接向患者體內(nèi)組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因特點(diǎn)操作復(fù)雜，但效果可靠方法較簡單，但效果難以控制相同點(diǎn)都是將外源基因?qū)氚屑?xì)胞，以糾正缺陷基因，目前兩種方法都處于臨床試驗(yàn)階段33 1.3 基因工程的應(yīng)用思維激活分析教材P23復(fù)合型免疫缺陷癥的基因治療，回答下列問題：(1)研究人員將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入患者的什么細(xì)胞？為什么不能轉(zhuǎn)入其他的體細(xì)胞？答案淋巴細(xì)胞。腺苷

14、酸脫氨酶是人體免疫系統(tǒng)發(fā)揮正常功能所必需的，淋巴細(xì)胞中具有這種酶才能產(chǎn)生抗體等免疫物質(zhì)。34 1.3 基因工程的應(yīng)用(2)如何鑒定該患者是否治療成功？答案 鑒定患者產(chǎn)生抗體的能力是否明顯改善，免疫能力是否明顯提高。35 1.3 基因工程的應(yīng)用應(yīng)用示例3.人類基因治療報(bào)道，在美國佛羅里達(dá)大學(xué)基因治療中心接受基因治療的三名遺傳性失明患者都重新獲得了一定的視力，并且沒有嚴(yán)重的副作用?；蛑委熓侵?)A把健康外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的B對有缺陷的細(xì)胞進(jìn)行修復(fù)，從而使其恢復(fù)正常，達(dá)到治療疾病的目的36 1.3 基因工程的應(yīng)用C運(yùn)用人工誘變方法，使有基因缺陷的細(xì)胞發(fā)生基因突變，從而

15、恢復(fù)正常D運(yùn)用基因工程技術(shù)，把有缺陷的基因切除，達(dá)到治療疾病的目的解析基因治療只是將正常的基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的，而細(xì)胞中的缺陷基因并未修復(fù)，和正常基因同時(shí)存在，基因治療也不是切除病變基因或誘發(fā)其突變，因而B、C、D的說法都不符合基因治療的概念。答案A37 1.3 基因工程的應(yīng)用一題多變 判斷正誤：(1)治療遺傳性疾病最有效的手段就是基因治療。()(2)把缺陷基因除去，就可以達(dá)到治療疾病的目的。()(3)某些動(dòng)物病毒可作為基因治療的載體。()(4)基因治療過程中，由于正?；虻谋磉_(dá)掩蓋了病變基因的表達(dá)，從而達(dá)到治療疾病的目的。()38 1.3 基因

16、工程的應(yīng)用課堂小結(jié)抗蟲抗逆生長速度品質(zhì)藥物器官移植抗體 疫苗39 1.3 基因工程的應(yīng)用對點(diǎn)練習(xí) 1.提高農(nóng)作物抗鹽堿和抗干旱能力的目的基因是()A抗除草劑基因B調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因C抗凍蛋白基因DBt毒蛋白基因解析由于鹽堿和干旱對農(nóng)作物的危害與細(xì)胞內(nèi)滲透壓調(diào)節(jié)有關(guān)，所以可以利用一些調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因來提高農(nóng)作物抗鹽堿和抗干旱的能力。B40 1.3 基因工程的應(yīng)用2.轉(zhuǎn)基因食品已大量進(jìn)入我們的日常生活，如轉(zhuǎn)基因西紅柿、轉(zhuǎn)基因草莓等，涉及的問題甚至關(guān)系到國家之間的貿(mào)易競爭，如圖為“霸占中國市場的轉(zhuǎn)基因大豆油”的部分圖示。下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因大豆的敘述，不正確的是()41 1.3 基因工程的應(yīng)用A.培

17、育過程中可能用到抗病、抗蟲等抗性基因B.目的基因的受體細(xì)胞可以是大豆受精卵，也可以是體細(xì)胞C.轉(zhuǎn)基因大豆的種植過程中減少了農(nóng)藥等的使用量，生產(chǎn)成本更低D.固氮菌的固氮基因也是必需的目的基因之一解析豆科植物可與含固氮基因的根瘤菌共生，故固氮基因并非必需的目的基因。答案D42 1.3 基因工程的應(yīng)用3.關(guān)于用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植供體的研究的敘述，不正確的是()A器官短缺和免疫排斥是目前制約人體器官移植的兩大難題B豬的內(nèi)臟構(gòu)造、大小和血管分布與人極為相似C靈長類動(dòng)物體內(nèi)隱藏的、可導(dǎo)致人類疾病的病毒少于豬D無論以哪種動(dòng)物作為供體，都需在其基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子以抑制抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原

18、決定基因43 1.3 基因工程的應(yīng)用解析豬體內(nèi)隱藏的、可導(dǎo)致人類疾病的病毒遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于靈長類動(dòng)物，是目前人體最理想的器官供體。答案C44 1.3 基因工程的應(yīng)用4.科學(xué)家們對一位缺乏腺苷酸脫氨酶基因而患先天性體液免疫缺陷癥的美國女孩進(jìn)行基因治療，其方法是首先將患者的白細(xì)胞取出做體外培養(yǎng)，然后用逆轉(zhuǎn)錄病毒將正常腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入人工培養(yǎng)的白細(xì)胞中，再將這些轉(zhuǎn)基因白細(xì)胞回輸?shù)交颊唧w內(nèi)，經(jīng)過多次治療，患者的免疫功能趨于正常。(1)基因治療是把健康的_導(dǎo)入有_的細(xì)胞中，以達(dá)到治療疾病的目的。45 1.3 基因工程的應(yīng)用(2)在基因治療過程中，逆轉(zhuǎn)錄病毒的作用相當(dāng)于基因工程中基因操作工具中的_。此基因工程中的目的基因是_，目的基因的受體細(xì)胞是_。(3)將轉(zhuǎn)基因白細(xì)胞多次回