新人教版 高中生物選修3專題一1.3基因工程的應(yīng)用市公開課一等獎省名師優(yōu)質(zhì)課賽課一等獎?wù)n件

基因工程應(yīng)用基因工程自20世紀(jì)70年代興起后，在短短30年間，得到了飛速發(fā)展，當(dāng)前已成為生物科學(xué)關(guān)鍵技術(shù)。應(yīng)用領(lǐng)域——農(nóng)牧業(yè)、工業(yè)、環(huán)境、能源和醫(yī)藥衛(wèi)生等?；蚬こ虘?yīng)用植物基因工程碩果累累動物基因工程前景遼闊基因工程藥品異軍突起基因治療曙光初照植物基因工程碩果累累1、抗蟲轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因抗蟲植物：棉花、玉米、馬鈴薯、番茄、大豆、蠶豆、煙草、蘋果、核桃、楊、菊花等。用于殺蟲基因主要有：★Bt毒蛋白基因(重點(diǎn))、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝聚素基因植物基因工程碩果累累1、抗蟲轉(zhuǎn)基因植物A方法：從一些生物中分離出具

基因，將其導(dǎo)入作物中，使其含有抗蟲性。有殺蟲活性B殺蟲基因種類：Bt毒蛋白基因

C結(jié)果：抗蟲棉、抗蟲水稻等。D意義：少農(nóng)藥、低成本、少污染.植物基因工程碩果累累2、抗病轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因抗病植物：小麥、甜椒、番茄。殺蟲基因主要：★病毒外殼蛋白質(zhì)基因（最慣用）、病毒復(fù)制酶（這些基因轉(zhuǎn)化植物表現(xiàn)出對同種病毒或相近病毒或病毒RNA侵染高水平抗性

）幾丁質(zhì)酶基因、抗毒素合成基因抗CMV甜椒植物基因工程碩果累累2、抗病轉(zhuǎn)基因植物A病原微生物：主要有病毒、真菌、細(xì)菌。B方法：將導(dǎo)入植物中使其含有抗病特征抗病基因C種類：病毒外殼蛋白基因D結(jié)果：抗煙草花葉病毒轉(zhuǎn)基因煙草、抗病毒轉(zhuǎn)基因小麥。植物基因工程碩果累累3、抗逆轉(zhuǎn)基因植物比如，將魚抗凍蛋白基因?qū)藷煵莺头?，使煙草和番茄耐寒能力都有提升。另外，將抗除草劑基因?qū)舜蠖?、玉米等作物，噴灑除草劑時(shí)，殺死田間雜草而不損傷作物。植物基因工程碩果累累3、抗逆轉(zhuǎn)基因植物A方法：將導(dǎo)入植物，獲抗逆性作物?？鼓婊駼基因種類：抗除草劑基因、抗凍蛋白基因、調(diào)整細(xì)胞滲透壓基因。C結(jié)果：抗除草劑玉米、耐寒番茄、抗鹽抗旱煙草植物基因工程碩果累累4、利用轉(zhuǎn)基因改良植物品質(zhì)提升植物光合作用效率

改造光合作用中起關(guān)鍵作用CO2固定酶，能提升植物對CO2固定效率；還能夠經(jīng)過增強(qiáng)植物對光能吸收與轉(zhuǎn)化功效來提升光合作用效率，提高作物產(chǎn)量。植物基因工程碩果累累4、利用轉(zhuǎn)基因改良植物品質(zhì)延長果實(shí)儲備期乙烯是催熟果實(shí)一個(gè)激素，在其形成過程中需要乙烯形成酶。經(jīng)過基因工程能夠取得能抑制乙烯形成酶基因表示植物新品種，這些轉(zhuǎn)基因植物果實(shí)既保持了原有品質(zhì)，又延長了儲備期。植物基因工程碩果累累4、利用轉(zhuǎn)基因改良植物品質(zhì)A將必需氨基酸含量多蛋白質(zhì)編碼基因，導(dǎo)入植物中，提升氨基酸含量。富含賴氨酸轉(zhuǎn)基因玉米

B將控制番茄果實(shí)成熟基因?qū)敕?，取得轉(zhuǎn)基因延熟番茄。C將與植物花青素代謝相關(guān)基因?qū)牖ɑ苤参锇珷颗Ｖ?，轉(zhuǎn)基因矮牽牛展現(xiàn)出自然界沒有顏色變異。動物基因工程前景遼闊（重點(diǎn)了解）1、用于提升動物生長速度轉(zhuǎn)基因鯉魚（上）和同齡鯉魚（下）A基因：外援生長激素基因B結(jié)果:轉(zhuǎn)基因鯉魚、轉(zhuǎn)基因綿羊。動物基因工程前景遼闊2、用于改進(jìn)畜產(chǎn)品品質(zhì)

A病癥：有些人對牛奶中乳糖不能完全消化或食用后會出現(xiàn)過敏、腹瀉、惡心等不適癥狀B優(yōu)良基因：腸乳糖酶基因C方法：腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，取得轉(zhuǎn)基因牛分泌乳汁，其中乳糖含量大大減低。乳糖乳糖酶半乳糖動物基因工程前景遼闊3、用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥品動物乳腺生物反應(yīng)器技術(shù)基本成熟A基因起源：藥用蛋白基因＋乳腺蛋白基因開啟子B結(jié)果:乳腺生物反應(yīng)器動物基因工程前景遼闊3、用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥品C操作過程：1、構(gòu)建基因表示載體（在血清白蛋白基因前加乳腺蛋白基因開啟子）2、用顯微注射法導(dǎo)入到受精卵3、將受精卵送入母體生長發(fā)育4、轉(zhuǎn)基因動物進(jìn)入泌乳期后，提取乳汁注意：只有雌性轉(zhuǎn)基因個(gè)體才能生產(chǎn)藥品?！餅楹稳橄倌艹蔀榛蛩幤纷罾硐氡硎緢鏊?？⑴乳腺是一個(gè)外分泌器官，乳汁不進(jìn)入體內(nèi)循環(huán)，不會影響轉(zhuǎn)基因動物本身生理代謝反應(yīng)。⑵從乳汁中獲取目標(biāo)基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，易提純，表示蛋白質(zhì)已經(jīng)過充分修飾加工，含有穩(wěn)定生物活性。⑶從乳汁中源源不停取得目標(biāo)基因產(chǎn)物同時(shí)，轉(zhuǎn)基因動物又可無限繁殖。

★優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)量高、質(zhì)量好、成本低、易提取動物基因工程前景遼闊4、用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植供體可長人耳裸鼠動物基因工程前景遼闊4、用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植供體A供體：抑制或除去抗原決定基因B結(jié)果（預(yù)期）：結(jié)合克隆技術(shù)培育出沒有免疫排斥轉(zhuǎn)基因克隆豬器官C方法：將器官供體基因組導(dǎo)入某種調(diào)整因子，以抑制抗原決定基因表示，或設(shè)法除去抗原決定因，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育畜沒有免疫排斥反應(yīng)轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。動物基因工程前景遼闊5、各式各樣轉(zhuǎn)基因動物基因工程藥品異軍突起（重點(diǎn)了解）1方式：利用轉(zhuǎn)基因工程菌來生產(chǎn)藥品。2結(jié)果：利用工程菌可生產(chǎn)細(xì)胞因子、抗體、疫

苗、激素等。胰島素從豬、牛等動物胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g胰島素，其產(chǎn)量之低和價(jià)格之高可想而知。將合成胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價(jià)格降低了30%-50%!基因工程藥品——胰島素2DNA質(zhì)粒細(xì)菌細(xì)胞DNA人體細(xì)胞胰島素基因限制酶限制酶胰島素利用生物工程取得胰島素1從人血中提取干擾素，300L血才提取1mg！經(jīng)過基因工程方式創(chuàng)造了能合成人干擾素大腸桿菌，每1Kg培養(yǎng)液可提取20—40mg干擾素人造血液及其生產(chǎn)基因工程藥品——干擾素?zé)狳c(diǎn)論壇利用微生物生產(chǎn)藥品優(yōu)越性何在?所謂利用微生物生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥品，是指將人們需要某種蛋白質(zhì)編碼基因，構(gòu)建成表示載體后導(dǎo)入微生物，然后利用微生物發(fā)酵來生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥品。與傳統(tǒng)制藥相比有以下優(yōu)越性：（1）利用活細(xì)胞作為表示系統(tǒng)，表示效率高。（2）能夠處理傳統(tǒng)制藥中原料起源不足。（3）降低生產(chǎn)成本，降低生產(chǎn)人員和管理人員。1基因治療：是指是把健康外源基因?qū)胗谢蛉秉c(diǎn)細(xì)胞中，到達(dá)治療疾病目標(biāo)。（主要）

2方法：A體外基因治療先從病人體內(nèi)取得某種細(xì)胞，進(jìn)行培養(yǎng)，然后，在體外完成基因轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)，最終重新輸入患者體內(nèi)。（效果較為可靠）B體內(nèi)基因治療直接向人體組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因治病方法基因治療曙光初照（重點(diǎn)應(yīng)用）重癥聯(lián)合免疫缺點(diǎn)（SCID）患者缺乏正常人體免疫功效，只要稍被細(xì)菌或者病毒感染，就會發(fā)病死亡。這個(gè)病機(jī)理是細(xì)胞一個(gè)常染色體上編碼腺苷酸脫氨酶（簡稱ADA）基因（ada）發(fā)生了突變。能夠經(jīng)過基因工程方法治療。SCID患者生存在無菌環(huán)境中基因治療曙光初照基因治療曙光初照3比如：患半乳糖血癥患者，因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因缺點(diǎn)而缺乏半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶，使過多半乳糖在體內(nèi)積聚，引發(fā)肝、腦等功效受損。1971年，美國科學(xué)家在體外做了試驗(yàn)，用帶有半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因噬菌體侵染患者離體組織細(xì)胞，結(jié)果發(fā)覺這些組織細(xì)胞能夠利用半乳糖了。這表明，用基因替換方法治療這種遺傳病是可能。基因治療曙光初照用于基因治療基因種類1。用正?；虼嫒秉c(diǎn)基因，或依靠其表示產(chǎn)物來填補(bǔ)病變基因帶來缺點(diǎn)。如血友病、地中海貧血病治療。2。反義基因。用mRNA分子與病變mRNA分子進(jìn)行互補(bǔ)，阻斷蛋白質(zhì)合成。3。自殺基因。編碼可殺死癌變細(xì)胞蛋白酶基因。蛋白質(zhì)工程的崛起干擾素是動物體內(nèi)一個(gè)蛋白質(zhì)，能夠用于治療病毒感染和癌癥，但在體外保留相當(dāng)困難。假如將其分子上一個(gè)半胱氨酸變成絲氨酸，那么在-70℃條件下，能夠保留六個(gè)月。一、蛋白質(zhì)工程崛起緣由比如：改造干擾素（半胱氨酸）體外極難保留干擾素（絲氨酸）體外能夠保留六個(gè)月玉米中賴氨酸含量比較低天冬氨酸激酶（352位蘇氨酸）二氫吡啶二羧酸合成酶（104位天冬酰胺）改造改造天冬氨酸激酶（異亮氨酸）二氫吡啶二羧酸合成酶（異亮氨酸）玉米中賴氨酸含量可提升數(shù)倍滿足人類生產(chǎn)和生活需要滿足人類生產(chǎn)和生活需要滿足人類生產(chǎn)和生活需要二、蛋白質(zhì)工程基本原理對天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，你認(rèn)為應(yīng)該直接對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是經(jīng)過對基因操作來實(shí)現(xiàn)？1、目標(biāo)：依據(jù)人們對蛋白質(zhì)功效特定需求，對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄DNARNA翻譯肽鏈復(fù)制復(fù)制折疊等含有空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)表示生物特有功效或性狀天然蛋白質(zhì)合成過程遵照中心法則，并需經(jīng)過高級空間結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變2、蛋白質(zhì)工程原理：基因改造3、基本路徑：基因DNA氨基酸序列多肽鏈蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)期蛋白質(zhì)功效分子設(shè)計(jì)mRNA翻譯氨基酸序列多肽鏈DNA

合成轉(zhuǎn)錄折疊蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)生物

功效4、概念：

蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功效關(guān)系作為基礎(chǔ)，經(jīng)過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一個(gè)新蛋白質(zhì)，以滿足人類生生產(chǎn)和生活需求。蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上，延伸出來第二代基因工程。討論某多肽鏈一段氨基酸序列是：……—丙氨酸—色氨酸—賴氨酸—甲硫氨酸—苯丙氨酸—……

討論：

1．怎樣得出決定這一段肽鏈脫氧核苷酸序列?請把對應(yīng)堿基序列寫出來。

2．確定目標(biāo)基因堿基序列后，怎樣才能合成或改造目標(biāo)基因(DNA)?蛋白質(zhì)工程進(jìn)展與前景蛋白質(zhì)工程當(dāng)前現(xiàn)實(shí)狀況：成功例子不多，主要是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)發(fā)揮其功效需要依賴于正確空間結(jié)構(gòu)，而科學(xué)家當(dāng)前對大多數(shù)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)了解極少。蛋白質(zhì)工程與基因工程相比,合成蛋白質(zhì)有何特點(diǎn)?1、改造酶結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用自然酶與工業(yè)用酶有什么區(qū)分?自然酶工業(yè)用酶在常溫常壓中性