高二生物人教版選修3：專題1 13 基因工程的應用

1、專題11.3基因工程的應用目標導航1.舉例說出植物基因工程取得的成果。2.關注動物基因工程的應用前景。3.了解基因工程藥物和基因治療。1預習導學 挑戰(zhàn)自我，點點落實 2 課堂講義 重點難點，個個擊破3 對點練習 即時訓練，體驗成功預習導學 挑戰(zhàn)自我，點點落實一、植物基因工程成果(閱讀P1719)1.抗蟲轉基因植物與抗病轉基因植物項目抗蟲轉基因植物抗病轉基因植物方法從某些生物中分離出具有的基因，將其導入作物中將導入植物中基因種類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、丁質酶5 1.3 基因工程的應用成果轉基因抗蟲棉、轉基因抗蟲水稻等抗煙草花葉病毒的轉基因煙草和抗病毒的轉基因小麥、甜椒、番茄等意義減少了 的使用，降低了生產成本，減少了環(huán)境污染，降低了對人體健康的損害化學農藥6 1.3 基因工程的應用2.其他抗逆轉基因植物(1)抗逆基因：調節(jié)細胞 的基因，提高農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 基因工程的應用3.轉基因改良植物品質(1)優(yōu)良基因：必需氨基酸含量多的 基因、控制番茄果實成熟的基因和與植物花青素代謝有關的基因。(2)成果：富含 的轉

3、基因玉米、轉基因延熟番茄和轉基因矮牽牛。蛋白質編碼賴氨酸8 1.3 基因工程的應用二、動物基因工程的前景(閱讀P2021)項目 應用基因來源成果提高動物的生長速度外源基因轉基因綿羊、轉基因鯉魚改善畜產品的品質腸乳糖酶基因轉基因牛分泌的乳汁中含量大大減低生長激素乳糖9 1.3 基因工程的應用轉基因動物生產藥物藥用 基因乳腺蛋白基因的乳腺生物反應器轉基因動物作器官移植的供體抑制或除去 基因利用克隆技術培育沒有免疫排斥反應的豬器官蛋白啟動子抗原決定10 1.3 基因工程的應用三、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 生產的藥物。(2)原理：通過基因

4、工程技術，使外源基因在工程菌細胞內高效表達。(3)成果：人胰島素、細胞因子、抗體、疫苗、激素等。(4)作用：預防和治療人類腫瘤、心血管疾病、各種傳染病、類風濕等疾病。轉基因的工程菌遺傳病糖尿病11 1.3 基因工程的應用2.基因治療(1)概念：把 導入病人體內，使該基因的表達產物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的。(2)成果：將腺苷酸脫氨酶基因轉入患者的淋巴細胞。(3)途徑：分為 和。(4)現(xiàn)狀：處于初期的臨床實驗階段。正?；蝮w內基因治療體外基因治療12 1.3 基因工程的應用預習診斷判斷正誤：(1)植物基因工程主要用于提高農作物產量。()(2)轉基因作物減少了化學農藥的使用，降低了生產成本，

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)利用動物乳腺生物反應器技術時，受體細胞應為受精卵或體細胞。()13 1.3 基因工程的應用(5)乳腺生物反應器，需將藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動子等重組在一起。()(6)用基因工程方法，轉入外源基因的菌類細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基因治療。()(8)基因工程中，要培育轉基因植物和動物，選用的受體細胞都是受精卵。()一、植物基因工程的應用課堂講義 重點難點，個個擊破項目抗蟲轉基因植物抗病轉基因植物抗逆轉基因植物轉基因改良植物的品質目

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、病毒的復制酶基因、幾丁質酶基因、抗毒素合成基因調節(jié)細胞滲透壓的基因；抗凍蛋白基因(從魚體內獲取)；抗除草劑基因含必需氨基酸較多的蛋白質編碼基因；控制番茄果實成熟的基因；與植物花青素代謝有關的基因15 1.3 基因工程的應用作用抗蟲：Bt毒蛋白水解成多肽與昆蟲的腸上皮細胞的特異性受體結合，形成穿孔，細胞腫脹裂解致死；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胞內滲透壓，提高抗鹽堿、抗干旱能力；控制合成的蛋白質含必需氨基酸多16 1.3 基因工程的

7、應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結合，影響營養(yǎng)物質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 基因工程的應用1轉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提取出來的；不能，因為抗蟲基因具有專一性。2利用轉基因技術改良植物品質的途徑有哪些？答案(1)直接導入控制該性

8、狀的結構蛋白基因。(2)導入與該性狀有關的某種酶的基因或者改變關鍵酶的活性。 思維激活18 1.3 基因工程的應用1番茄營養(yǎng)豐富，是人們喜愛的蔬菜。普通番茄細胞中含有多聚半乳糖醛酸酶的控制基因，控制細胞產生多聚半乳糖醛酸酶，該酶能破壞細胞壁，使番茄軟化，不耐貯藏?？茖W家通過基因工程將一種抗多聚半乳糖醛酸酶的基因導入番茄細胞，獲得了抗軟化番茄。下列關于培育抗軟化番茄的敘述，錯誤的是 ()應用示例19 1.3 基因工程的應用A運載工具是質粒B受體細胞是番茄細胞C目的基因為多聚半乳糖醛酸酶基因D目的基因的表達延緩了細胞的軟化20 1.3 基因工程的應用問題導析(1)培育轉基因抗軟化番茄以 的質粒作為

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

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

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

12、轉基因動物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍?！稗D基因動物”是指()A提供基因的動物B基因組中增加外源基因的動物C能產生白蛋白的動物D能表達基因信息的動物29 1.3 基因工程的應用問題導析 (1)轉基因生物是指利用 技術導入 培育出的能夠將新性狀穩(wěn)定地遺傳給后代的基因工程生物。(2)轉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 基因工程的應用一題多變 判斷正誤：(1)動物基因工程的主要前景是提高動物生長的速度。()(2)培育轉基因動物常用顯微注射技術將外源基因導入受精卵。()(3)抑制或除去抗原決定基因可以培育沒有免疫排斥反應的豬器官。()31 1.3 基因工程的應用三

13、、基因治療1.基因治療的原理把正?；驅氩∪梭w內，使該基因的表達產物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的。2.過程32 1.3 基因工程的應用3.途徑途徑比較體外基因治療體內基因治療不同點方法從患者體內獲得某種細胞體外完成基因轉移篩選、細胞擴增輸入體內直接向患者體內組織細胞中轉移基因特點操作復雜，但效果可靠方法較簡單，但效果難以控制相同點都是將外源基因導入靶細胞，以糾正缺陷基因，目前兩種方法都處于臨床試驗階段33 1.3 基因工程的應用思維激活分析教材P23復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入患者的什么細胞？為什么不能轉入其他的體細胞？答案淋巴細胞。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，淋巴細胞中具有這種酶才能產生抗體等免疫物質。34 1.3 基因工程的應用(2)如何鑒定該患者是否治療成功？答案 鑒定患者產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 基因工程的應用應用示例3.人類基因治療報道，在美國佛羅里達大學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，并且沒有嚴重的副作用?；蛑委熓侵?)A把健康外源基因導入有基因缺陷的細胞中，達到治療疾病的目的B對有缺陷的細胞進行修復，從而使其恢復正常，達到治療疾病的目的36 1.3 基因工程的應用C運用人工誘變方法，使有基因缺陷的細胞發(fā)生基因突變，從而

15、恢復正常D運用基因工程技術，把有缺陷的基因切除，達到治療疾病的目的解析基因治療只是將正常的基因導入病人體內，使該基因的表達產物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的，而細胞中的缺陷基因并未修復，和正?；蛲瑫r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，就可以達到治療疾病的目的。()(3)某些動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_掩蓋了病變基因的表達，從而達到治療疾病的目的。()38 1.3 基因

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

17、育過程中可能用到抗病、抗蟲等抗性基因B.目的基因的受體細胞可以是大豆受精卵，也可以是體細胞C.轉基因大豆的種植過程中減少了農藥等的使用量，生產成本更低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 基因工程的應用3.關于用轉基因動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豬的內臟構造、大小和血管分布與人極為相似C靈長類動物體內隱藏的、可導致人類疾病的病毒少于豬D無論以哪種動物作為供體，都需在其基因組中導入某種調節(jié)因子以抑制抗原決定基因的表達，或設法除去抗原

18、決定基因43 1.3 基因工程的應用解析豬體內隱藏的、可導致人類疾病的病毒遠遠少于靈長類動物，是目前人體最理想的器官供體。答案C44 1.3 基因工程的應用4.科學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行基因治療，其方法是首先將患者的白細胞取出做體外培養(yǎng)，然后用逆轉錄病毒將正常腺苷酸脫氨酶基因轉入人工培養(yǎng)的白細胞中，再將這些轉基因白細胞回輸到患者體內，經過多次治療，患者的免疫功能趨于正常。(1)基因治療是把健康的_導入有_的細胞中，以達到治療疾病的目的。45 1.3 基因工程的應用(2)在基因治療過程中，逆轉錄病毒的作用相當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_，目的基因的受體細胞是_。(3)將轉基因白細胞多次回