高中生物 專題1 細胞工程 1.3 基因工程的應用課件 新人教選修3

1、1.3基因工程的應用專題1基因工程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。目標導航重難點擊基因工程在農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等方面的應用。方式一：基因工程自20世紀70年代興起后，在短短的幾十年間，得到了飛速的發(fā)展，目前已經(jīng)成為生物科學的核心技術?；蚬こ淘趯嶋H應用領域農(nóng)牧業(yè)、工業(yè)、環(huán)境、能源和醫(yī)療衛(wèi)生等方面，也展示出美好的前景。我們今天就一起來分享一下它的成果吧！課堂導入方式二：胰島素是治療糖尿病的特效藥。一般臨床上使用的胰島素主要從豬、牛等家畜的胰腺中提取，每100 kg胰腺只能提取45 g胰島素。用該方法生產(chǎn)的胰島素產(chǎn)量低，價格昂貴，遠不能滿

2、足社會需要。1979年，科學家將動物體內(nèi)的胰島素基因與大腸桿菌DNA分子重組，并在大腸桿菌內(nèi)實現(xiàn)了表達。1982年，美國一家基因公司用基因工程方法生產(chǎn)的胰島素投入市場，售價降低了30%50%?？梢钥闯隼棉D(zhuǎn)基因微生物生產(chǎn)藥物與傳統(tǒng)的制藥相比的優(yōu)越性：無需大型裝置和大面積廠房就可以生產(chǎn)出大量藥品、降低生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)人員和管理人員，而且可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來源不足的問題?；蚬こ倘〉昧四男┴S碩成果，還有哪些進展，讓我們一起來學習吧。一、植物基因工程成果二、動物基因工程的前景三、基因工程藥物及基因治療內(nèi)容索引對點訓練 當堂檢測 自查自糾一、植物基因工程成果項目抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗病轉(zhuǎn)基因植物方法從

3、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1.抗蟲轉(zhuǎn)基因植物與抗病轉(zhuǎn)基因植物殺蟲活知識梳理答案性抗病基因蛋白酶淀粉酶外殼蛋白幾丁質(zhì)酶成果轉(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農(nóng)藥答案抗逆基因作用成果調(diào)節(jié)細胞滲透壓基因改變細胞內(nèi)滲透壓，提高、 能力抗鹽、抗旱煙草 基因提高耐寒能力耐寒番茄抗除草劑基因抗除草劑抗除草

4、劑玉米2.抗逆轉(zhuǎn)基因植物抗鹽堿答案抗干旱抗凍蛋白3.利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)(1)方法：將優(yōu)良性狀基因?qū)胫参?，獲得優(yōu)良品質(zhì)的植物。(2)意義：改良植物的某些 。品質(zhì)答案1.提高農(nóng)作物的抗逆能力(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、細菌、真菌嗎？答案答案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，因為抗蟲基因具有專一性。(2)對于基因工程生產(chǎn)的抗蟲棉是否取得最后的成功，最簡單的檢測方法是什么？這種檢測屬于哪一層次？答案答案讓害蟲去吃轉(zhuǎn)基因棉花的植株，觀察害蟲的生存狀況來鑒定植株是否具有相應的抗蟲性狀。這屬于個體水平上的檢測。答案合作探究合作

5、探究(3)從基因與性狀的關系角度思考，利用轉(zhuǎn)基因改良植物品質(zhì)的途徑有哪些？答案答案直接導入控制該性狀的結構蛋白基因。導入與該性狀有關的某種酶的基因。2.培育抗逆作物的意義(1)從環(huán)境保護角度出發(fā)，分析轉(zhuǎn)基因抗蟲棉與普通棉相比在害蟲防治方面的優(yōu)越性。答案答案減少了化學農(nóng)藥的使用量，降低了環(huán)境污染。答案(2)種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉若干年后，害蟲會不會對轉(zhuǎn)基因抗蟲棉產(chǎn)生抗性？為什么？答案答案會。害蟲會因基因突變產(chǎn)生對轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的抗性。答案活學活用1.判斷正誤(1)種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的農(nóng)田不需要進行防蟲管理()(2)轉(zhuǎn)基因抗病植物不受細菌、真菌或病毒的危害，種植過程中不需要使用農(nóng)藥()(3)植物基因工程主要

6、用于提高農(nóng)作物產(chǎn)量()(4)轉(zhuǎn)基因作物減少了化學農(nóng)藥的使用，降低了生產(chǎn)成本，減少了環(huán)境污染，但增加了對人體健康的損害()答案2.目前人類利用基因工程的方法成功培育出轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，以下說法正確的是()A.蘇云金芽孢桿菌的毒蛋白基因與質(zhì)粒結合后直接進入棉花的葉肉細胞 表達B.抗蟲基因?qū)朊藁ㄈ~肉細胞后，可通過傳粉、受精的方法，使抗蟲性 狀遺傳下去C.標記基因的作用是鑒別受體細胞中是否含有目的基因D.轉(zhuǎn)基因抗蟲棉經(jīng)過種植，棉鈴蟲不會產(chǎn)生抗性，這樣可以有效消滅棉 鈴蟲解析答案返回解析解析蘇云金芽孢桿菌的毒蛋白基因與質(zhì)粒結合后需用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導入棉花的葉肉細胞，不能直接進入棉花的葉肉細胞表達，A項錯誤；

7、葉肉細胞是體細胞，其基因不能通過有性生殖進行遺傳，可以通過植物組織培養(yǎng)技術，使抗蟲性狀遺傳下去，B項錯誤；構建好的基因表達載體中必須含有標記基因，以便于確定目的基因是否進入受體細胞內(nèi)，C項正確；棉鈴蟲抗性的產(chǎn)生是基因突變的結果，但抗蟲棉的自然選擇會使棉鈴蟲的抗性基因頻率升高，D項錯誤。答案答案C返回二、動物基因工程的前景 項目應用基因來源成果提高動物的生長速度外源 基因轉(zhuǎn)基因綿羊、轉(zhuǎn)基因鯉魚改善畜產(chǎn)品的品質(zhì) 基因轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中_ 含量大大減低轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物藥用 基因_ 基因的啟動子乳腺生物反應器轉(zhuǎn)基因動物作_ 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生長激素知識

8、梳理答案腸乳糖酶乳糖蛋白乳腺蛋白器官移植抗原決定1.關于動物基因工程改良的動物品種(1)為提高動物的生長速率，需將外源生長激素基因?qū)雱游矬w內(nèi)，應該選擇哪種細胞作為受體細胞？試分析其原因。答案答案受精卵。受精卵體積較大，操作較容易，含營養(yǎng)物質(zhì)豐富，也能保障發(fā)育成的個體所有細胞都含有外源基因，全能性較高。(2)為什么將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M能降低牛奶中的乳糖含量？答案答案腸乳糖酶基因在奶牛乳腺細胞中表達出乳糖酶，可以分解乳汁中的乳糖。答案合作探究合作探究2.分析用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物的過程，思考以下問題：(1)就藥物基因而言，最理想的表達場所是哪里？答案答案轉(zhuǎn)基因動物的乳腺。(2)乳腺生物反應

9、器有哪些優(yōu)點？答案答案產(chǎn)量高、質(zhì)量好、成本低、易提取。答案(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(nèi)發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物。3.用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體時，應采取什么措施？答案答案抑制抗原決定基因的表達，或設法除去抗原決定基因。答案3.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(zhuǎn)基因動物常用顯微注射技術將外源基因?qū)胧芫?)(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()(4)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()

10、(5)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()(6)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調(diào)控組件重組在一起()活學活用答案4.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(zhuǎn)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，使轉(zhuǎn)基因動物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍?！稗D(zhuǎn)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(chǎn)生白蛋白的動物D.能表達基因信息的動物B答案問題導析返回(1)轉(zhuǎn)基因生物是指利用 技術導入 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。基因工程問題導析問題導析答案

11、返回上頁外源基因白蛋白返回三、基因工程藥物及基因治療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：通過基因工程技術，使外源基因在工程菌細胞內(nèi)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(zhuǎn)基因的工程菌知識梳理答案遺傳病糖尿病2.基因治療(1)概念：把導入病人體內(nèi)，使該基因的表達產(chǎn)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(zhuǎn)入患者的淋巴細胞中。(3)途徑：分為 和。(4)現(xiàn)狀：處于初期的臨床試驗階段。正?；虼鸢阁w內(nèi)基因治療體外基因治療1.關于基因工程

12、藥物(1)通過基因工程直接得到的藥物有什么特點？答案答案利用基因工程生產(chǎn)的藥物一般都是蛋白質(zhì)類產(chǎn)品。(2)利用轉(zhuǎn)基因細菌能否直接生產(chǎn)干擾素等化學本質(zhì)為糖蛋白的藥物？為什么？答案答案利用轉(zhuǎn)基因細菌不能直接生產(chǎn)糖蛋白類的產(chǎn)品，因為細菌中只有核糖體，沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等其他細胞器。答案合作探究合作探究2.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(zhuǎn)入患者的什么細胞？為什么不能轉(zhuǎn)入其他的體細胞？答案答案淋巴細胞。腺苷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(chǎn)生抗體等免疫物質(zhì)。(2)如何鑒定該患者是否治療成功？答案答案鑒定患者產(chǎn)

13、生抗體的能力是否明顯改善，免疫能力是否明顯提高。答案(3)經(jīng)基因治療的患者體內(nèi)是否還存在缺陷基因？答案答案存在?；蛑委熤皇菍胝；?，并沒有去除缺陷基因。5.判斷正誤(1)用基因工程方法，轉(zhuǎn)入外源基因的菌類細胞株系一般稱為工程菌()(2)將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒后導入大腸桿菌，能獲得產(chǎn)生人干擾素的菌株()(3)治療遺傳性疾病最有效的手段就是基因治療()(4)把缺陷基因除去，就可以達到治療疾病的目的()(5)某些動物病毒可作為基因治療的載體()(6)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()活學活用答案6.人類基因治療報道，在美國佛羅里達大學基因治療

14、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?qū)胗谢蛉毕莸募毎?，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A解析答案解析解析基因治療只是將正常的基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達產(chǎn)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?？鼓娣祷卮鸢?/p>

15、課堂小結生長速度品質(zhì)藥物器官移植對點訓練 當堂檢測 自查自糾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)細胞滲透壓的基因C.抗凍蛋白基因D.Bt毒蛋白基因解析解析由于鹽堿和干旱對農(nóng)作物的危害與細胞內(nèi)滲透壓調(diào)節(jié)有關，所以可以利用一些調(diào)節(jié)細胞滲透壓的基因來提高農(nóng)作物抗鹽堿和抗干旱的能力。B12345解析答案A.培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(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一2.轉(zhuǎn)基因食品已大量進入我們的日常生活，如轉(zhuǎn)基因西紅柿、轉(zhuǎn)基因草莓等，

16、涉及的問題甚至關系到國家之間的貿(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。下列關于轉(zhuǎn)基因大豆的敘述，不正確的是()解析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。D解析答案123453.關于用轉(zhuǎn)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(nèi)臟構造、大小和血管分布與人極為相似C.靈長類動物體內(nèi)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(diào)節(jié)因子以抑制 抗原決定基因的表達，或設法除去抗原決定基因解析解析豬體內(nèi)隱藏的、可導致人類疾病的病毒遠遠少于靈長類

17、動物，是目前人體最理想的器官供體。C解析答案123454.動物乳腺生物反應器是一項利用轉(zhuǎn)基因動物的乳腺代替?zhèn)鹘y(tǒng)的生物發(fā)酵，進行大規(guī)模生產(chǎn)可供治療人類疾病或用于保健的活性蛋白質(zhì)的現(xiàn)代生物技術。目前科學家已在牛和羊等動物的乳腺生物反應器中表達出了抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素等重要藥品。大致過程如圖所示：12345下列有關說法，錯誤的是()A.通過形成的重組質(zhì)粒具有人的藥用蛋白基因、啟動子、終止子和標記 基因即可B.通常采用顯微注射技術C.在轉(zhuǎn)基因母牛的乳腺細胞中人的藥用蛋白基因才會得以表達，因此可以 從乳汁中提取藥物D.該技術生產(chǎn)藥物的優(yōu)點是產(chǎn)量高、質(zhì)量好、易提取解析答案12345解析解析要讓藥

18、用蛋白基因在乳腺細胞內(nèi)表達并分泌含藥物的乳汁，重組質(zhì)粒上還必須具有乳腺蛋白基因的啟動子等調(diào)控組件，A項錯誤；轉(zhuǎn)基因動物通常利用的受體細胞是受精卵，采用顯微注射技術，B項正確；只有母牛到達泌乳期，乳腺細胞才會表達相應的藥用蛋白基因，乳汁中含有藥物，C正確；從乳汁里提取藥物，優(yōu)點突出，使動物本身成為“批量生產(chǎn)藥物的工廠”，D項正確。答案答案A123455.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(zhuǎn)錄病毒將正常腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入人工培養(yǎng)的白細胞中，再將這些轉(zhuǎn)基因白細胞回輸?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 導入有 的細胞中，以達到治療疾病的目的。12345(2)在基因治療過程中，逆轉(zhuǎn)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