人教生物選修三 基因工程應(yīng)用 教學(xué)

會(huì)計(jì)學(xué)1人教生物選修三基因工程應(yīng)用教學(xué)請(qǐng)同學(xué)們閱讀P17-19思考以下幾題:1.目前用于殺蟲(chóng)的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)植物基因有哪些?2.抗病轉(zhuǎn)基因植物所采用的基因,使用最多的是什么?3.在抗鹽堿和抗干旱作物中使用了什么基因？使煙草、番茄的耐寒能力提高措施是什么?4.豆類(lèi)中哪種必需氨基酸較少?大米.玉米.小麥中哪種必需氨基酸較少?舉例說(shuō)明科學(xué)家如何提高氨基酸的含量?5.轉(zhuǎn)基因矮牽牛的目的基因是什么？第1頁(yè)/共63頁(yè)1.抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物第2頁(yè)/共63頁(yè)2.抗病轉(zhuǎn)基因植物第3頁(yè)/共63頁(yè)3.抗逆轉(zhuǎn)基因植物第4頁(yè)/共63頁(yè)4、轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)

第5頁(yè)/共63頁(yè)1.下列轉(zhuǎn)基因生物與所運(yùn)用的目的基因正確是:()(多選)A．抗蟲(chóng)棉——Bt毒蛋白基因B．抗真菌立枯絲核菌的煙草——抗毒素合成基因C．抗鹽堿和干旱植物——調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因D．耐寒的番茄——抗凍蛋白基因ABCD第6頁(yè)/共63頁(yè)2、抗病轉(zhuǎn)基因植物成功表達(dá)后，以下說(shuō)法正確的是

:（）

A.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物，可以抵抗所有病毒B.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物，對(duì)病毒的抗性具有局限性或特異性C.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以抗害蟲(chóng)D.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以穩(wěn)定遺傳，不會(huì)變異B第7頁(yè)/共63頁(yè)1、動(dòng)物基因工程在哪些方面顯示了廣闊的應(yīng)用前景，舉例說(shuō)明。2、什么是乳腺生物反應(yīng)器？在乳腺生物反應(yīng)器的制作中，應(yīng)將藥用蛋白基因與什么重組在一起？受體細(xì)胞是什么？導(dǎo)入的方法又是什么？3、如何運(yùn)用基因工程解決器官移植過(guò)程中的免疫排斥問(wèn)題？第8頁(yè)/共63頁(yè)將

基因與

.

等調(diào)控組件重組在一起，通過(guò)

。等方法，導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的

中，將其送入母體，使其發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)入泌乳期后，可以通過(guò)分泌乳汁生產(chǎn)所需要的藥品，稱(chēng)為乳腺生物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器。乳腺生物反應(yīng)器藥物蛋白乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子顯微注射受精卵第9頁(yè)/共63頁(yè)轉(zhuǎn)基因生物與目的基因的關(guān)系轉(zhuǎn)基因生物目的基因目的基因從何來(lái)抗蟲(chóng)棉抗鹽堿和干旱作物

耐寒的番茄抗除草劑大豆

Bt毒蛋白基因蘇云金芽孢桿菌調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因抗凍蛋白基因抗除草劑基因魚(yú)含此抗性基因的植物含此抗性基因的植物第10頁(yè)/共63頁(yè)顏色變異的矮牽牛延熟番茄賴(lài)氨酸轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)降低乳糖的奶?；ㄇ嗨卮x有關(guān)基因含有此基因的植物控制番茄成熟的基因富含賴(lài)氨酸蛋白質(zhì)的編碼基因生長(zhǎng)激素基因動(dòng)物腸乳糖酶基因含有此基因的植物含有此基因的植物人第11頁(yè)/共63頁(yè)

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100kg胰腺只能提取4－5g胰島素。用該方法生產(chǎn)的胰島素產(chǎn)量低，價(jià)格昂貴，遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足社會(huì)需要。1979年，科學(xué)家將動(dòng)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(shí)現(xiàn)了表達(dá)。1982年，美國(guó)一家基因公司用基因工程方法生產(chǎn)的胰島素投入市場(chǎng)，售價(jià)降低了30%－50%?；蚬こ趟幤贰?/p>

胰島素第12頁(yè)/共63頁(yè)傳統(tǒng)疫苗存在許多缺點(diǎn)：生產(chǎn)過(guò)程需大量繁殖病原體，對(duì)工作人員健康造成很大威脅；病原體的減毒、滅活有可能不夠徹底，導(dǎo)致接種者直接感染?；蚬こ桃呙纾簩⑵痍P(guān)鍵作用的、序列保守的蛋白質(zhì)基因重組到細(xì)菌或真核細(xì)胞內(nèi)，生產(chǎn)蛋白質(zhì)，制作成疫苗。它不使用病原體本身，所以安全，還可以把不同病原體的抗原基因重組到同一受體細(xì)胞，生產(chǎn)多價(jià)疫苗?；蚬こ趟幤贰蚬こ桃呙绲?3頁(yè)/共63頁(yè)1、什么是基因治療？2、基因治療分為哪兩種途徑？三、基因工程藥物異軍突起四、基因治療曙光初照第14頁(yè)/共63頁(yè)一、基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用：1）培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具優(yōu)良品質(zhì)的品種用基因工程的方法可以改善糧食作物的蛋白質(zhì)含量。如“向日葵豆”植株。2）培育抗逆性品種將細(xì)菌的抗蟲(chóng)、抗病毒、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等抗性基因轉(zhuǎn)移到作物體內(nèi)，將從根本上改變作物的特性。如轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉。第15頁(yè)/共63頁(yè)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)，緩解了糧食短缺目的性強(qiáng)，縮短了育種時(shí)間，克服了遠(yuǎn)緣親本難雜交的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：基因工程育種第16頁(yè)/共63頁(yè)轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒第17頁(yè)/共63頁(yè)轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯第18頁(yè)/共63頁(yè)3.其他抗逆轉(zhuǎn)基因植物

將抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等抗性基因轉(zhuǎn)移到作物體內(nèi)，將從根本上改變作物的特性。第19頁(yè)/共63頁(yè)第20頁(yè)/共63頁(yè)轉(zhuǎn)魚(yú)抗寒基因的番茄第21頁(yè)/共63頁(yè)

我國(guó)在抗逆基因的分離、克隆和轉(zhuǎn)化等方面的研究已取得一定進(jìn)展，克隆了耐鹽堿相關(guān)基因，通過(guò)遺傳轉(zhuǎn)化已獲得了耐1％NaCl的苜蓿，耐

O．8％NaCl的草莓，耐2％NaCl的煙草?？鼓婊蚬こ套魑镆堰M(jìn)入田間試驗(yàn)階段。我國(guó)科學(xué)家劉巖等獲得了耐鹽性明顯提高的轉(zhuǎn)基因玉米植株。我國(guó)科學(xué)家張荃等獲得了耐鹽性提高的轉(zhuǎn)基因番茄。

第22頁(yè)/共63頁(yè)4.利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)

將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因，導(dǎo)入植物中，或者改變這些氨基酸合成途徑中某種酶的活性。第23頁(yè)/共63頁(yè)不會(huì)引起過(guò)敏的轉(zhuǎn)基因大豆第24頁(yè)/共63頁(yè)第25頁(yè)/共63頁(yè)第26頁(yè)/共63頁(yè)“動(dòng)物基因工程前景廣闊”思考題:1.如何利用動(dòng)物基因工程技術(shù)提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速率?2.怎樣能在其他營(yíng)養(yǎng)成分不受影響的情況下,降低乳糖的含量?3.目前科學(xué)家已在山羊等動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器中表達(dá)了抗凝血酶.血清白蛋白.生長(zhǎng)激素和a-抗胰蛋白酶,科學(xué)家是怎樣獲得轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的?第27頁(yè)/共63頁(yè)

繁殖具有抗病能力、高產(chǎn)仔率、高產(chǎn)奶率和高質(zhì)量的皮毛等優(yōu)良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。該過(guò)程的重要步驟是通過(guò)感染或顯微注射技術(shù)將重組DNA轉(zhuǎn)移到動(dòng)物受精卵中。基因工程在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用主要是什么？

將人的生長(zhǎng)激素基因和牛的生長(zhǎng)素基因分別注射到小白鼠受精卵中，得到的“超級(jí)小鼠”。二、動(dòng)物基因工程前景廣闊第28頁(yè)/共63頁(yè)

是指把人或哺乳動(dòng)物的某種基因?qū)氲讲溉閯?dòng)物(如鼠、兔、羊和豬)的受精卵里，目的基因若與受精卵染色體DNA整合，細(xì)胞分裂時(shí)，該基因隨染色體的倍增而倍增，使每個(gè)細(xì)胞中都帶有目的基因，使性狀得以表達(dá)，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(gè)體，稱(chēng)為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。什么叫轉(zhuǎn)基因動(dòng)物？第29頁(yè)/共63頁(yè)1.用于提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度生長(zhǎng)快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(yú)(中國(guó))第30頁(yè)/共63頁(yè)轉(zhuǎn)基因牛乳汁中含有人生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)第31頁(yè)/共63頁(yè)超級(jí)動(dòng)物導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級(jí)羊和超級(jí)小鼠第32頁(yè)/共63頁(yè)2.用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)3.用轉(zhuǎn)基因的動(dòng)物生產(chǎn)藥物乳腺生物反應(yīng)器牛奶不適癥:改善方法:缺乏乳糖酶原因:將腸乳糖酶基因?qū)肽膛５幕蚪M，過(guò)敏、腹瀉、惡心等第33頁(yè)/共63頁(yè)獲取目的基因（例如血清蛋白基因）構(gòu)建基因表達(dá)載體（在血清白蛋白基因前加特異表達(dá)的啟動(dòng)子）顯微注射導(dǎo)入哺乳動(dòng)物受精卵中形成胚胎將胚胎送入母體動(dòng)物發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物（只有在產(chǎn)下的雌性動(dòng)物個(gè)體中，轉(zhuǎn)入的基因才能表達(dá)）第34頁(yè)/共63頁(yè)1）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(huì)影響轉(zhuǎn)基因動(dòng)物本身的生理代謝反應(yīng)。

2）從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，易提純，表達(dá)的蛋白質(zhì)已經(jīng)過(guò)充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性。

3）從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產(chǎn)物的同時(shí)，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物又可無(wú)限繁殖。為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達(dá)場(chǎng)所呢？產(chǎn)量高、質(zhì)量好、成本低、易提取第35頁(yè)/共63頁(yè)4.用轉(zhuǎn)基因的動(dòng)物作器官移植的供體存在的難題：解決方法：

將供體基因組導(dǎo)入某種基因調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定基因，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出沒(méi)有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。免疫排斥導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠第36頁(yè)/共63頁(yè)

利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品。

三.基因工程藥品異軍突起我國(guó)已生產(chǎn)的產(chǎn)品白細(xì)胞介素-2、干擾素、乙肝疫苗等近20種，年產(chǎn)值達(dá)30億

工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表達(dá)的菌類(lèi)細(xì)胞株系。

第37頁(yè)/共63頁(yè)

作用：胰島素是治療糖尿病的特效藥。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法：主要從豬、牛等家畜的胰腺中提取，每100kg胰腺只能提取4~5g胰島素。產(chǎn)量低，價(jià)格昂貴。基因工程方法：1979年，科學(xué)家將動(dòng)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(shí)現(xiàn)了表達(dá)。

1982年，美國(guó)一家基因公司用基因工程方法生產(chǎn)的胰島素投入市場(chǎng)，售價(jià)降低了30%~50%?；蚬こ趟幤贰葝u素第38頁(yè)/共63頁(yè)

化學(xué)本質(zhì)：是病毒侵入動(dòng)物或人體細(xì)胞后產(chǎn)生的一種糖蛋白。作用：干擾素幾乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一種抗病毒的特效藥。此外干擾素對(duì)治療某些癌癥和白血病也有一定療效。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法：從人血液中的白細(xì)胞內(nèi)提取?；蚬こ谭椒ǎ?980~1982年，科學(xué)家在酵母菌細(xì)胞內(nèi)獲得了干擾素。中國(guó)生產(chǎn)（1993年）：重組人干擾素a-1b:

治療乙型肝炎基因工程藥品——干擾素第39頁(yè)/共63頁(yè)

治療侏儒癥的唯一方法：是向人體注射生長(zhǎng)激素。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法：需解剖尸體，從大腦的底部摘取垂體，并從中提取生長(zhǎng)激素?；蚬こ谭椒?，將人的生長(zhǎng)激素基因?qū)氪竽c桿菌中，使其生產(chǎn)生長(zhǎng)激素。人們從450L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長(zhǎng)激素，相當(dāng)于6萬(wàn)具尸體的全部產(chǎn)量。基因工程藥品——生長(zhǎng)激素第40頁(yè)/共63頁(yè)1、基因診斷：

也稱(chēng)為DNA診斷或基因探針技術(shù)，即在DNA水平分析檢測(cè)某一基因，從而對(duì)特定的疾病進(jìn)行診斷。

四、基因治療曙光初照基因探針：

基因探針就是一段與目的基因或被測(cè)DNA互補(bǔ)的特異核苷酸序列。它包括整個(gè)基因，或基因的一部分。第41頁(yè)/共63頁(yè)探針制備：放射性同位素(如32P)、熒光分子等標(biāo)記的DNA分子；原理：利用DNA分子雜交原理；原理是：互補(bǔ)的DNA單鏈能夠在一定條件下結(jié)合成雙鏈，即能夠進(jìn)行雜交。

這種結(jié)合是特異的，即嚴(yán)格按照堿基互補(bǔ)配對(duì)進(jìn)行。因此，當(dāng)用一段已知基因的核苷酸序列作為探針，與被測(cè)基因進(jìn)行接觸，若兩者的堿基完全配對(duì)成雙鏈，則表明被測(cè)基因中含有已知的基因序列。第42頁(yè)/共63頁(yè)DNA分子雜交技術(shù)

該方法是根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，把互補(bǔ)的雙鏈DNA解開(kāi)，把單股的DNA小片段用同位素、熒光分子或化學(xué)發(fā)光催化劑等進(jìn)行標(biāo)記，之后同被檢測(cè)的DNA中的同源互補(bǔ)序列雜交，從而檢出所要查明的DNA或基因。第43頁(yè)/共63頁(yè)基因診斷技術(shù)在什么方面發(fā)展迅速？

在診斷遺傳性疾病方面發(fā)展迅速。目前已經(jīng)可以對(duì)幾十種遺傳病進(jìn)行產(chǎn)前診斷。1）β—珠蛋白的DNA探針→鐮刀狀細(xì)胞貧血癥

2）苯丙氨酸羧化酶基因探針→苯丙酮尿癥

3）白血病患者細(xì)胞中分離出的癌基因制備的DNA探針→白血病舉例第44頁(yè)/共63頁(yè)2、基因治療1）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，達(dá)到治療疾病的目的。2）實(shí)例：復(fù)合型免疫缺陷癥①病因：腺苷酸脫氨酶基因缺失缺乏腺苷酸脫氨酶免疫功能下降第45頁(yè)/共63頁(yè)復(fù)合型免疫缺陷癥第46頁(yè)/共63頁(yè)②治療方法：提取患者的淋巴細(xì)胞導(dǎo)入正常的腺苷酸脫氨酶基因篩選出能夠產(chǎn)生腺苷酸脫氨酶的淋巴細(xì)胞將該淋巴細(xì)胞擴(kuò)增后轉(zhuǎn)入患者體內(nèi)半年后，血液檢測(cè)被改造的淋巴細(xì)胞、腺苷酸脫氨酶患者產(chǎn)生抗體的功能顯著改善患者體內(nèi)含有轉(zhuǎn)基因淋巴細(xì)胞第47頁(yè)/共63頁(yè)3）基因治療的方法①體外基因治療：從病人體內(nèi)獲得某種細(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)移的細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)。直接向人體組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因的治病方法。實(shí)例;遺傳性囊性纖維化病1994年美國(guó)科學(xué)家利用經(jīng)過(guò)修飾過(guò)的腺病毒作載體，將正?；?qū)牖颊叻谓M織中。②體內(nèi)基因治療：第48頁(yè)/共63頁(yè)1.下列轉(zhuǎn)基因生物與所運(yùn)用的目的基因正確是:()(多選)A．抗蟲(chóng)棉——Bt毒蛋白基因B．抗真菌立枯絲核菌的煙草——抗毒素合成基因C．抗鹽堿和干旱植物——調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因D．耐寒的番茄——抗凍蛋白基因ABCD第49頁(yè)/共63頁(yè)2．小麥根尖細(xì)胞基因分布在（）

A.染色體，核糖體

B.染色體，葉綠體

C.染色體，線(xiàn)粒體

D.染色體，線(xiàn)粒體，葉綠體Ｃ第50頁(yè)/共63頁(yè)3．有關(guān)基因工程的說(shuō)法，正確的是(

)(多選)A.在基因工程操作中，只要在受體細(xì)胞中檢測(cè)到目的基因，就能表達(dá)B.基因工程操作的必須的工具有限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和運(yùn)載體C.抗蟲(chóng)棉的目的基因來(lái)自于蘇云金芽胞桿菌D.抗蟲(chóng)棉的后代中可能有不抗蟲(chóng)的個(gè)體ＢＣＤ第51頁(yè)/共63頁(yè)4.生產(chǎn)上培育無(wú)籽番茄、青霉素高產(chǎn)菌株、雜交培育矮稈抗銹病小麥、抗蟲(chóng)棉的培育原理依次是（

）

①生長(zhǎng)素促進(jìn)果實(shí)發(fā)育

②染色體變異③基因重組

④基因突變⑤基因工程

A.①②③④B.①④③②

C.①④②⑤D.①④③③

D第52頁(yè)/共63頁(yè)5、抗病轉(zhuǎn)基因植物成功表達(dá)后，以下說(shuō)法正確的是

:（）

A.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物，可以抵抗所有病毒B.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物，對(duì)病毒的抗性具有局限性或特異性C.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以抗害蟲(chóng)D.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以穩(wěn)定遺傳，不會(huì)變異B第53頁(yè)/共63頁(yè)5．基因治療是指（）A.對(duì)有基因缺陷的細(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B.把健康的外源基因?qū)氲接谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的C.運(yùn)用人工誘變的方法，使有基因缺陷的細(xì)胞發(fā)生基因突變恢復(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B

第54頁(yè)/共63頁(yè)6.DNA分子雜交技術(shù)可比較不同種生物DNA分子的差異。將來(lái)自不同種生物的兩條DNA單鏈進(jìn)行雜交，兩種生物的DNA分子堿基序列越相似，形成的雜合雙鏈區(qū)的部位就越多。某人用甲．乙．丙三種生物的DNA單鏈進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如右圖所示，根據(jù)圖判斷，下列敘述中錯(cuò)誤的是（多選）A．游離的單鏈所對(duì)應(yīng)的原物種DNA片段均不含遺傳信息

B雜合雙鏈區(qū)的存在表示兩種生物攜帶的遺傳密碼相同

C．甲與乙的親緣關(guān)系比甲與丙的親緣關(guān)系遠(yuǎn)

D．甲與乙的親緣關(guān)系比乙與丙的親緣關(guān)系近

ABD

第55頁(yè)/共63頁(yè)基因工程與食品業(yè)基因工程為人類(lèi)開(kāi)辟新的食物來(lái)源。

1）雞蛋白基因在大腸桿菌和酵母菌中表達(dá)獲得成功。這表明，未來(lái)能用發(fā)酵罐培養(yǎng)的大腸桿菌或酵母菌來(lái)生產(chǎn)人類(lèi)所需要的卵清蛋白。