人教版教學課件1.3基因工程應用

基因工程的應用專題１基因工程高二生物組1學習目標1、舉例說出植物基因工程的成果2、舉例說出動物基因工程的成果3、舉例說出基因工程藥品4、概括出基因治療的原理及過程5、說出基因芯片的概念2一、植物基因工程碩果累累哪些轉基因作物已進入大規(guī)模商業(yè)化應用階段?轉基因大豆、玉米、棉花和油菜3植物基因工程技術主要用于哪些方面?提高農(nóng)作物的抗逆能力（如抗除草劑、抗蟲、抗病、抗干旱和抗鹽堿等）,以及改良農(nóng)作物的品質和利用植物生產(chǎn)藥物等方面.4(一)抗蟲轉基因植物1.蟲害給農(nóng)作物帶來了哪些影響?傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)如何防治害蟲?有哪些不足?2.現(xiàn)在已有哪些抗蟲植物問世?例子：棉花、水稻、玉米、馬鈴薯、番茄等等53.抗蟲基因Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等請閱讀P18生物資料技術卡,了解一些抗蟲基因的抗蟲機理。4.抗蟲棉的目的基因是什么?目的基因從何而來?優(yōu)點：減少環(huán)境污染、減低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)量5.我國的轉基因抗蟲植物有哪些優(yōu)點?6（二）抗病轉基因植物1.什么是病原微生物？有哪些種類？引起生物生病的微生物，主要有病毒、真菌和細菌等2.為什么說常規(guī)育種很難培育出抗病毒的新品種？3.在抗病轉基因植物中使用最多的抗病毒基因是？病毒外殼蛋白（coatprotein，CP）基因；病毒的復制酶基因栽培作物自身缺少抗病毒的基因。74.在抗真菌轉基因植物中使用什么基因？幾丁質酶基因和抗毒素合成基因

8（三）其他抗逆轉基因植物1.哪些環(huán)境條件會造成農(nóng)作物低產(chǎn)、減產(chǎn)？鹽堿、干旱、低溫和澇害等2.鹽堿和干旱對農(nóng)作物的危害與什么有關？細胞內(nèi)的滲透壓調節(jié)3.在抗鹽堿和抗干旱作物中使用了什么基因？調節(jié)細胞滲透壓的基因94.轉基因耐寒的煙草和番茄中哪種目的基因提高了其抗寒能力？目的基因從何而來？魚的抗凍蛋白基因10轉黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯特點：導入另一種生物的優(yōu)良性狀基因，獲得新性狀抵抗惡劣環(huán)境因素，從根本上改變作物的特性115.抗除草劑基因有何用途？噴灑除草劑時，殺死田間的雜草而不損傷作物12（四）利用轉基因改良植物的品質人體（或其它脊椎動物）必不可少，而機體內(nèi)又不能合成的，必須從食物中補充的氨基酸，稱必需氨基酸。必需氨基酸共有８種：賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、蘇氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸。如果飲食中經(jīng)常缺少必需氨基酸，可影響健康。另外12種氨基酸是人體細胞能夠合成的叫做非必需氨基酸。13你知道哪些食品中缺少必需氨基酸？如何用轉基因的方法加以改良？將必需氨基酸含量多的蛋白質編碼基因導入植物改變必需氨基酸合成途徑中某種關鍵酶的活性14（四）利用轉基因改良植物的品質不會引起過敏的轉基因大豆優(yōu)點：改善糧食作物的營養(yǎng)成分含量，如氨基酸、蛋白質15轉基因延熟番茄的目的基因是什么？控制番茄果實成熟的基因16轉基因矮牽牛的目的基因是什么？與植物花青素代謝有關的基因1718異想天開19總結：基因工程在農(nóng)業(yè)上的應用（1）高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具優(yōu)良品質的品種用基因工程的方法可以改善糧食作物的蛋白質含量。如“向日葵豆”植株。（2）抗逆性品種將細菌的抗蟲、抗病毒、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等抗性基因轉移到作物體內(nèi)，將從根本上改變作物的特性。如轉基因抗蟲棉。20二、動物基因工程前景廣闊特點：發(fā)展較遲，應用方面廣1、提高生長速度2、改善畜產(chǎn)品的品質3、生產(chǎn)藥物4、作為器官移植的供體應用前景：21（一）用于提高動物生長速度原因：外源生長激素基因的表達可以使轉基因動物生長更快轉基因鯉魚22（二）用于改善畜產(chǎn)品的品質優(yōu)點：避免食物過敏、腹瀉、惡心等不適將腸乳糖酶基因導入奶?；蚪M，獲得轉基因牛的乳汁，降低乳糖含量23（三）用轉基因的動物生產(chǎn)藥物（重點）乳腺生物反應器

如何利用轉基因動物生產(chǎn)藥物呢？24將藥物蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動子等調控組件重組在一起，通過顯微注射等方法，導入哺乳動物的受精卵中，將受精卵送入母體，使其發(fā)育成轉基因動物。轉基因動物進入泌乳期后，可以通過分泌乳汁生產(chǎn)所需要的藥品，稱為乳腺生物反應器或乳房生物反應器。乳腺生物反應器乳腺生物反應器的優(yōu)點：①產(chǎn)量高；②質量好；③成本低；④易提取。25思考：★為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達場所呢？⑴乳腺是一個外分泌器官，乳汁不進入體內(nèi)循環(huán)，不會影響轉基因動物本身的生理代謝反應。⑵從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，易提純，表達的蛋白質已經(jīng)過充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性。⑶從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產(chǎn)物的同時，轉基因動物又可無限繁殖。26①獲取目的基因（例如血清白蛋白基因）②構建基因表達載體（在血清白蛋白基因前加特異表達的啟動子）③顯微注射導入哺乳動物受精卵中④形成胚胎⑤將胚胎送入母體動物⑥發(fā)育成轉基因動物（只有在產(chǎn)下的雌性個體中，轉入的基因才能表達）。歸納: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？27（四）用轉基因動物作器官移植的供體利用基因工程對豬的器官進行改造方法：將器官供體基因組導入某種調節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達或設法除去抗原決定基因，再結合克隆技術，培育出沒有免疫排斥反應的轉基因克隆豬器官28將目的基因導入到動物的受精卵里，目的基因若與受精卵染色體DNA整合，細胞分裂時，該基因隨染色體的倍增而倍增，使每個細胞中都帶有目的基因，使性狀得以表達，并穩(wěn)定地遺傳給后代，從而獲得基因產(chǎn)品。這樣一種新的個體，稱為轉基因動物?？偨Y：什么叫轉基因動物？基因工程在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上的應用主要是什么？繁殖具有抗病能力、高產(chǎn)仔率、高產(chǎn)奶率和高質量的皮毛等優(yōu)良品質的轉基因動物。該過程的重要步驟是通過感染或顯微注射技術將重組DNA轉移到動物受精卵中。291.在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品如胰島素、干擾素等直接從生物體的哪些結構中提?。繌纳锏慕M織、細胞或血液中提取。2.傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的缺點:由于受原料來源的限制，價格十分昂貴。三、基因工程藥品異軍突起303.可利用什么方法來解決上述問題？利用基因工程方法制造轉基因的工程菌，可高效率地生產(chǎn)出各種高質量、低成本的藥品。工程菌:用基因工程方法，使外源基因得到高效率表達的菌類細胞株系。基因工程藥品包括：細胞因子（即淋巴因子如白細胞介素—2、干擾素）、抗體、疫苗、激素等31基因工程藥品——胰島素胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價格之高可想而知。將合成的胰島素基因導入大腸桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價格降低了30%-50%!32

治療侏儒癥的唯一方法，是向人體注射生長激素。而生長激素的獲得很困難。以前，要獲得生長激素，需解剖尸體，從大腦的底部摘取垂體，并從中提取生長激素?，F(xiàn)可利用基因工程方法，將人的生長激素基因導入大腸桿菌中，使其生產(chǎn)生長激素。人們從450L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長激素，相當于6萬具尸體的全部產(chǎn)量。基因工程藥品——生長激素33人造血液及其生產(chǎn)基因工程藥品——干擾素

從人血中提取干擾素，300L血才提取1mg！

通過基因工程的方式創(chuàng)造了能合成人干擾素的大腸桿菌，每1Kg的培養(yǎng)液可提取20—40mg干擾素34利用微生物生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性何在?利用微生物生產(chǎn)蛋白質類藥物，是指將人們需要的某種蛋白質的編碼基因，構建成表達載體后導入微生物，然后利用微生物發(fā)酵來生產(chǎn)蛋白質類藥物。有以下優(yōu)越性：（1）利用活細胞作為表達系統(tǒng)，表達效率高（2）可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來源的不足。（3）降低生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)人員和管理人員。351、基因治療概念：四、基因治療把正?；驅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，是治療遺傳病的最有效的手段。（把特定的外源基因導入有基因缺陷的細胞中，從而達到治療疾病的目的）2、實例：將腺苷酸脫氨酶基因轉入取自患者的淋巴細胞中，再將這種淋巴細胞轉入患者體內(nèi)。(1)對嚴重復合型免疫缺陷癥的治療36

1990年9月14日，安德森對一例患ADA缺乏癥的4歲女孩進行基因治療。這個4歲女孩由于遺傳基因有缺陷，自身不能生產(chǎn)ADA，先天性免疫功能不全，只能生活在無菌的隔離帳里。他們將這個女孩的白血球進行基因改造，使有缺陷的基因被健康的基因替代，然后把含正常白血球的溶液輸入她左臂的一條靜脈血管中。在以后的10個月內(nèi)她又接受了7次這樣的治療，同時也接受酶治療。后來，她的免疫功能日趨健全，能夠走出隔離帳，過上了正常人的生活，并進入普通小學上學。373、基因治療的類型體外基因治療：先從病人體內(nèi)獲得某種細胞，進行培養(yǎng)，然后在體外完成基因轉移，再篩選成功轉移的細胞擴增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)。體內(nèi)基因治療：直接向人體組織細胞中轉移的治病方法。（如將治療囊性纖維病的正常基因轉入患者肺組織）4、基因治療的發(fā)