高中生物精講優(yōu)練課型專題1基因工程1.3基因工程的應(yīng)用同課異構(gòu)課件新人教版選修3

1.3基因工程(jīyīngōngchéng)的應(yīng)用第一頁，共48頁。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.列舉植物基因工程和動物基因工程的成果。2.說出基因工程在醫(yī)藥衛(wèi)生方面的成果。3.了解基因治療的過程。第二頁，共48頁。一、植物基因工程的成果1.植物基因工程的應(yīng)用領(lǐng)域：(1)提高農(nóng)作物的_________。(2)改良(gǎiliáng)_____________。(3)利用植物_________等。抗逆(kànɡnì)能力農(nóng)作物的品質(zhì)(pǐnzhì)生產(chǎn)藥物第三頁，共48頁。2.抗蟲轉(zhuǎn)基因植物：(1)方法(fāngfǎ)：從某些生物中分離出具有_______________，將其導(dǎo)入作物中。(2)目的基因：Bt毒蛋白基因、_______抑制劑基因、_______抑制劑基因、植物凝集素基因等。(3)成果：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻等。(4)意義：減少_________的使用，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染，降低對人體健康的危害。殺蟲活性的基因(jīyīn)蛋白酶淀粉酶化學(xué)農(nóng)藥第四頁，共48頁。3.抗病轉(zhuǎn)基因植物：(1)方法：將_________導(dǎo)入植物中。(2)目的基因。①抗病毒基因：病毒_________基因和病毒的復(fù)制(fùzhì)酶基因。②抗真菌基因：_________基因和抗毒素合成基因。(3)成果：抗煙草花葉病毒的轉(zhuǎn)基因煙草，抗病毒的轉(zhuǎn)基因小麥、甜椒、番茄等。(4)意義：能獲得用常規(guī)育種方法很難培育出的______________?？共』?jīyīn)外殼(wàiké)蛋白幾丁質(zhì)酶抗病毒新品種第五頁，共48頁。4.抗逆轉(zhuǎn)基因植物(zhíwù)：抗逆轉(zhuǎn)基因植物(zhíwù)的類型及其所需目的基因(連線)第六頁，共48頁。5.利用轉(zhuǎn)基因改良(gǎiliáng)植物的品質(zhì)：實例一：將必需氨基酸含量多的________________導(dǎo)入植物(zhíwù)中；改變相關(guān)氨基酸_________中某種_______的活性獲得(huòdé)某種氨基酸含量大大提高的轉(zhuǎn)基因作物蛋白質(zhì)編碼基因合成途徑關(guān)鍵酶第七頁，共48頁。實例二：將控制番茄_______________導(dǎo)入番茄實例三：將與植物(zhíwù)______________________導(dǎo)入矮牽牛獲得獲得(huòdé)轉(zhuǎn)基因延熟番茄(fānqié)轉(zhuǎn)基因矮牽牛獲得果實成熟的基因花青素代謝有關(guān)的基因第八頁，共48頁。二、動物(dòngwù)基因工程的應(yīng)用項目應(yīng)用基因來源或處理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乳糖含量降低用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物藥用_____基因+_____蛋白基因的啟動子乳腺生物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)基因動物作_________的供體抑制抗原決定基因的表達(dá)或除去_____________結(jié)合_________，培育出沒有_____________的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官生長激素(shēnɡchánɡjīsù)腸乳糖酶蛋白(dànbái)乳腺器官移植抗原決定基因克隆技術(shù)免疫排斥反應(yīng)第九頁，共48頁。三、基因工程藥物1.來源：_____________。2.成果：細(xì)胞因子、_____、_____、激素等。3.作用：預(yù)防(yùfáng)和治療人類腫瘤、心血管疾病、_______、各種傳染病、_______、類風(fēng)濕等疾病。轉(zhuǎn)基因工程菌抗體(kàngtǐ)疫苗(yìmiáo)遺傳病糖尿病第十頁，共48頁。四、基因治療1.概念：把_________導(dǎo)入病人體內(nèi)，使該基因的表達(dá)(biǎodá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，達(dá)到治療疾病的目的。2.方法：(1)體外基因治療：從病人體內(nèi)獲得_________，進(jìn)行培養(yǎng)，在體外完成_________，篩選出成功轉(zhuǎn)移的細(xì)胞_________，最后重新_____________。(2)體內(nèi)基因治療：直接向人體組織細(xì)胞中_________。正常(zhèngcháng)基因某種細(xì)胞(xìbāo)基因轉(zhuǎn)移擴(kuò)增培養(yǎng)輸入患者體內(nèi)轉(zhuǎn)移基因第十一頁，共48頁。3.實質(zhì)：正常基因的表達(dá)掩蓋病變基因的表達(dá)，達(dá)到治療疾病的目的。4.成果：將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入患者的_________中，治療復(fù)合型免疫(miǎnyì)缺陷癥。淋巴細(xì)胞第十二頁，共48頁?！疚Ⅻc(diǎn)撥】1.抗蟲基因為什么不能抗病毒、細(xì)菌和真菌？提示：因為每種基因都有特定的結(jié)構(gòu)和功能，具有(jùyǒu)專一性。抗蟲基因只能抗蟲。2.轉(zhuǎn)基因育種與傳統(tǒng)育種方法相比較有哪些優(yōu)點(diǎn)？提示：(1)目的性強(qiáng)，定向改造生物性狀。(2)克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。(3)育種周期短。第十三頁，共48頁。3.培育轉(zhuǎn)基因動物，為什么不選用體細(xì)胞而選用受精卵作為受體細(xì)胞？提示：動物已分化的體細(xì)胞全能性受到限制，而受精卵分化程度低，全能性容易表達(dá)。4.基因工程藥物與傳統(tǒng)意義上的藥物有什么區(qū)別？提示：基因工程藥物生產(chǎn)(shēngchǎn)效率高、針對性強(qiáng)、成本低、價格便宜。5.治療遺傳病最有效的手段是什么？提示：基因治療。第十四頁，共48頁。1.目前，植物基因工程技術(shù)不能應(yīng)用于以下哪個方面(fāngmiàn)()A.提高農(nóng)作物的抗逆性B.生產(chǎn)某些天然藥物C.改良農(nóng)作物的品質(zhì)D.作器官移植的供體第十五頁，共48頁。【解析】選D。植物基因工程的主要成果表現(xiàn)在三個方面，即提高農(nóng)作物的抗逆能力(nénglì)、改良農(nóng)作物的品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物；動物基因工程則主要應(yīng)用于提高動物生長速度、改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)、利用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物、轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體等方面。兩者都可用來生產(chǎn)藥物。D項為動物基因工程技術(shù)的重要應(yīng)用。第十六頁，共48頁。2.下列轉(zhuǎn)基因植物(zhíwù)與所選用的目的基因?qū)?yīng)錯誤的是()A.抗蟲棉——Bt毒蛋白基因B.抗病毒轉(zhuǎn)基因煙草——幾丁質(zhì)酶基因C.抗鹽堿和抗旱植物(zhíwù)——調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因D.耐寒的番茄——抗凍基因【解析】選B?？共《巨D(zhuǎn)基因植物(zhíwù)所采用的基因，常使用病毒外殼蛋白基因和病毒的復(fù)制酶基因。幾丁質(zhì)酶基因及抗毒素合成基因一般用作抗真菌轉(zhuǎn)基因植物(zhíwù)的目的基因，故選項B錯。第十七頁，共48頁。3.能夠使植物體表達(dá)動物蛋白(dànbái)的育種方法是()A.單倍體育種B.雜交育種C.基因工程育種D.多倍體育種【解析】選C。要讓動物蛋白(dànbái)在植物體內(nèi)表達(dá)，必須將控制動物蛋白(dànbái)合成的相關(guān)基因?qū)胫参锛?xì)胞中并讓其表達(dá)，因此需要通過基因工程技術(shù)實現(xiàn)。第十八頁，共48頁。4.轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以改良動物品種，生產(chǎn)人類需要的藥用蛋白。下列符合生產(chǎn)藥用蛋白的是()A.養(yǎng)殖轉(zhuǎn)生長激素基因鯉魚B.養(yǎng)殖抗口蹄疫病毒轉(zhuǎn)基因兔C.養(yǎng)殖轉(zhuǎn)乳糖酶基因牛D.從牛乳汁中獲得(huòdé)人血清白蛋白【解析】選D。轉(zhuǎn)基因工程可以利用某些特定的外源基因在哺乳動物體內(nèi)的表達(dá)，從這些動物的乳腺細(xì)胞中獲得(huòdé)人類所需要的各類物質(zhì)，如激素、血清白蛋白等。第十九頁，共48頁。5.下列屬于用基因工程方法生產(chǎn)的藥物是()①干擾素 ②白細(xì)胞介素③青霉素 ④乙肝疫苗A.①②③ B.①②③④C.①②④ D.②③④【解析】選C。用基因工程生產(chǎn)的藥物都是蛋白質(zhì)類的，通過基因工程生產(chǎn)的藥物有胰島素、干擾素、白細(xì)胞介素、生長激素、血清白蛋白、腫瘤壞死因子、乙肝疫苗等。青霉素是經(jīng)誘變育種方法培育出高產(chǎn)青霉素菌種，然后再通過發(fā)酵(fājiào)工程生產(chǎn)的。第二十頁，共48頁。6.若利用基因工程技術(shù)培育能固氮的水稻新品種，其在環(huán)保上的重要意義是()A.減少氮肥的使用(shǐyòng)量，降低生產(chǎn)成本B.減少氮肥的使用(shǐyòng)量，節(jié)約能源C.避免氮肥使用(shǐyòng)過多引起環(huán)境污染D.改良土壤結(jié)構(gòu)【解析】選C。利用基因工程技術(shù)培育能固氮的水稻新品種，可以減少氮肥的使用(shǐyòng)量，避免造成水體富營養(yǎng)化等。第二十一頁，共48頁。7.科學(xué)家已能運(yùn)用基因工程技術(shù)，讓羊的乳腺細(xì)胞合成并分泌抗體。下列相關(guān)敘述中不正確的是()A.該技術(shù)將導(dǎo)致定向變異(biànyì)B.DNA連接酶把目的基因與載體的黏性末端的堿基對連接起來C.蛋白質(zhì)中的氨基酸可為合成目的基因提供資料D.受精卵是理想的受體第二十二頁，共48頁?！窘馕觥窟xB。在基因工程操作程序中，所用的DNA連接酶連接的不是目的基因與載體的黏性末端的堿基對，而是目的基因與載體DNA兩條鏈的骨架，即脫氧核糖與磷酸的連接，也就是說，DNA連接酶只能催化斷開的DNA雙鏈重新形成磷酸二酯鍵。由蛋白質(zhì)中的氨基酸序列可推知相應(yīng)的mRNA中的核苷酸序列，進(jìn)而可推測相應(yīng)基因中的脫氧核苷酸序列，從而可以用化學(xué)合成方法人工合成目的基因。轉(zhuǎn)基因羊的乳腺細(xì)胞及全身所有的組織細(xì)胞均來自受精卵的有絲分裂(yǒusīfēnliè)，遺傳物質(zhì)都與受精卵完全相同，而受精卵體積較大，操作較容易，也能保障發(fā)育成的個體所有細(xì)胞都含有外源基因。第二十三頁，共48頁。一、植物基因工程(jīyīngōngchéng)的應(yīng)用項目抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗病轉(zhuǎn)基因植物抗逆轉(zhuǎn)基因植物利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)目的基因①Bt毒蛋白基因②蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因③植物凝集素基因等①病毒外殼蛋白基因、病毒的復(fù)制酶基因②幾丁質(zhì)酶基因、抗毒素合成基因①調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因②抗凍蛋白基因(從魚體內(nèi)獲取)③抗除草劑基因①含必需氨基酸較多的蛋白質(zhì)編碼基因②控制番茄果實成熟的基因③與植物花青素代謝有關(guān)的基因第二十四頁，共48頁。項目抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗病轉(zhuǎn)基因植物抗逆轉(zhuǎn)基因植物利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)作用①使害蟲細(xì)胞裂解致死②抑制相應(yīng)酶活性，影響消化③影響害蟲對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用①抵抗病毒②抵抗真菌①通過改變細(xì)胞內(nèi)滲透壓，提高植物抗鹽堿、抗干旱能力②提高耐寒能力③提高抗除草劑能力①控制合成的蛋白質(zhì)含必需氨基酸多②延遲番茄成熟③改變花瓣的顏色第二十五頁，共48頁。項目抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗病轉(zhuǎn)基因植物抗逆轉(zhuǎn)基因植物利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)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、抗寒)；番茄(抗寒)；大豆、玉米(抗除草劑)玉米、番茄、矮牽牛等第二十六頁，共48頁。項目抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗病轉(zhuǎn)基因植物抗逆轉(zhuǎn)基因植物利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)特別提醒①抗蟲但不抗病毒、細(xì)菌、真菌等②培育抗蟲作物的優(yōu)點(diǎn)：減少環(huán)境污染、降低生產(chǎn)成本③不同的抗蟲基因作用機(jī)理不同④Bt毒蛋白基因來自蘇云金芽孢桿菌引起植物生病的微生物有病毒、細(xì)菌、真菌三大類抗逆指抵抗不良環(huán)境的能力賴氨酸、亮氨酸等都屬于必需氨基酸第二十七頁，共48頁?！疽族e提醒】有關(guān)Bt毒蛋白的兩點(diǎn)提醒(1)本身不具有毒性：Bt毒蛋白基因控制合成的毒蛋白本身沒有毒性，只有被害蟲攝食進(jìn)入消化(xiāohuà)道被消化(xiāohuà)分解為多肽后才具有毒性。(2)發(fā)揮抗蟲作用的機(jī)理：Bt毒蛋白水解成的多肽與害蟲的腸上皮細(xì)胞的特異性受體結(jié)合，導(dǎo)致其細(xì)胞膜穿孔，細(xì)胞腫脹裂解而使害蟲死亡。第二十八頁，共48頁。1.(2014·青島高二檢測)運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù)的育種方法，將抗菜青蟲的Bt基因轉(zhuǎn)移到優(yōu)質(zhì)油菜中，培育出轉(zhuǎn)基因抗蟲的油菜品種，這一品種在生長過程中能產(chǎn)生特異的殺蟲蛋白，對菜青蟲有顯著抗性，能大大減輕菜青蟲對油菜的危害，提高油菜產(chǎn)量(chǎnliàng)，減少農(nóng)藥作用，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。根據(jù)以上信息，下列敘述正確的是()A.Bt基因的化學(xué)成分是蛋白質(zhì)B.Bt基因中有菜青蟲的遺傳物質(zhì)C.轉(zhuǎn)基因抗蟲油菜能產(chǎn)生殺蟲蛋白是由于Bt基因在其體內(nèi)得以表達(dá)的結(jié)果D.轉(zhuǎn)基因抗蟲油菜產(chǎn)生的殺蟲蛋白是無機(jī)物第二十九頁，共48頁?！窘忸}關(guān)鍵】解答本題的關(guān)鍵點(diǎn)：(1)明確Bt基因的本質(zhì)是DNA，Bt基因的表達(dá)產(chǎn)物殺蟲蛋白屬于有機(jī)物。(2)知道Bt基因表達(dá)能產(chǎn)生抗蟲效果?！窘馕觥窟xC。Bt基因也被稱為Bt毒蛋白基因，在該基因指導(dǎo)下表達(dá)出的蛋白質(zhì)對害蟲有毒害作用，能夠殺死害蟲，但對哺乳動物無害。該基因來自蘇云金芽孢桿菌。把該基因通過基因工程手段導(dǎo)入植物(zhíwù)體內(nèi)可培育成抗蟲植物(zhíwù)，減少農(nóng)藥的使用量，既增加了農(nóng)作物產(chǎn)量，也保護(hù)了環(huán)境。第三十頁，共48頁。2.(2013·寧波高二檢測)抗病毒轉(zhuǎn)基因植物成功表達(dá)后，以下說法正確的是()A.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以抵抗所有(suǒyǒu)病毒B.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物對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D.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以穩(wěn)定遺傳，不會變異第三十一頁，共48頁?！窘忸}關(guān)鍵】解答本題需要明確以下兩點(diǎn)：(1)抗病毒轉(zhuǎn)基因植物的培育原理和過程：將外源抗病毒基因?qū)胫参锸荏w細(xì)胞，并使其成為受體(細(xì)胞)遺傳物質(zhì)的一部分，因而(yīnér)與轉(zhuǎn)基因植物原有遺傳物質(zhì)一樣，具有遺傳性和變異性。(2)基因表達(dá)產(chǎn)物及其特點(diǎn)：某抗病毒基因合成的毒蛋白只能抗特定的某種病毒，而不能抗所有病毒，更不能抗害蟲。第三十二頁，共48頁?！窘馕觥窟xB。抗病毒轉(zhuǎn)基因植物是將外源抗病毒基因?qū)胫参锸荏w細(xì)胞，并使抗病毒基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，然后通過組織培養(yǎng)，獲得抗病毒轉(zhuǎn)基因植物。由于外源抗病毒基因具有特異性，因而其表達(dá)產(chǎn)物具有特異性或局限性，只能(zhīnénɡ)抵抗某種或某類病毒，不可能抵抗所有病毒，更不能抗害蟲，故選項B正確，而選項A、C錯誤。目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，可以隨受體內(nèi)的自身遺傳物質(zhì)穩(wěn)定遺傳，也會同自身遺傳物質(zhì)一樣發(fā)生變異。第三十三頁，共48頁。二、乳腺(rǔxiàn)生物反應(yīng)器與基因治療1.乳腺(rǔxiàn)生物反應(yīng)器：(1)操作過程：第三十四頁，共48頁。(2)主要用途：生產(chǎn)多肽類藥物、工程疫苗、抗體(kàngtǐ)、營養(yǎng)品等。(3)乳腺生物反應(yīng)器與工程菌生產(chǎn)藥物的區(qū)別：比較內(nèi)容乳腺生物反應(yīng)器工程菌含義指將外源基因在哺乳動物的乳腺中特異表達(dá)，利用動物的乳腺組織生產(chǎn)藥物蛋白指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達(dá)的菌類細(xì)胞株系受體基因結(jié)構(gòu)與人類基因結(jié)構(gòu)差異動物基因結(jié)構(gòu)與人類的基因結(jié)構(gòu)基本相同細(xì)菌和酵母菌的基因結(jié)構(gòu)與人類有較大差異第三十五頁，共48頁。比較內(nèi)容乳腺生物反應(yīng)器工程菌基因表達(dá)合成的藥物蛋白與天然蛋白質(zhì)相同細(xì)菌合成的藥物蛋白可能沒有活性受體細(xì)胞動物受精卵微生物細(xì)胞目的基因?qū)敕绞斤@微注射法感受態(tài)細(xì)胞法生產(chǎn)條件不需嚴(yán)格滅菌；溫度等外界條件對其影響不大需嚴(yán)格滅菌，嚴(yán)格控制工程菌所需的溫度、pH、營養(yǎng)物質(zhì)濃度等外界條件藥物提取從動物乳汁中提取從微生物細(xì)胞或其培養(yǎng)液中提取生產(chǎn)設(shè)備畜牧業(yè)生產(chǎn)、提取設(shè)備工業(yè)生產(chǎn)，設(shè)備精良第三十六頁，共48頁。2.基因治療：(1)過程(guòchéng)：第三十七頁，共48頁。(2)途徑(tújìng)：途徑比較體外基因治療體內(nèi)基因治療不同點(diǎn)操作復(fù)雜，但效果可靠方法較簡單，但效果難以控制相同點(diǎn)都是將外源基因?qū)氚屑?xì)胞，以糾正缺陷基因，目前兩種方法都處于初期臨床試驗階段第三十八頁，共48頁。(3)基因(jīyīn)診斷與基因(jīyīn)治療的比較：項目方法備注基因診斷制作相應(yīng)探針，利用DNA分子雜交原理，快速、準(zhǔn)確檢測人類某種疾病臨床應(yīng)用階段基因治療把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的僅處于初期的臨床試驗階段第三十九頁，共48頁。【易錯提醒】正?；驔]有改變病變基因的表達(dá)途徑在基因治療的過程中，正?；?、病變基因都可以表達(dá)，由于正常基因的表達(dá)掩蓋(yǎngài)了病變基因的表達(dá)，使病人表現(xiàn)正常，最終達(dá)到治療疾病的目的。第四十頁，共48頁。1.(2014·蚌埠高二檢測)采用基因工程技術(shù)將人凝血因子基因?qū)肷窖蚴芫眩嘤隽宿D(zhuǎn)基因羊。但是人凝血因子只存在于該轉(zhuǎn)基因羊的乳汁中，以下有關(guān)敘述正確的是()A.人體細(xì)胞中凝血因子基因的堿基對數(shù)目小于凝血因子氨基酸數(shù)目的3倍B.可用顯微注射(zhùshè)技術(shù)將含有人凝血因子基因的DNA分子導(dǎo)入山羊的受精卵C.在該轉(zhuǎn)基因羊中，人凝血因子基因只存在于乳腺細(xì)胞，而不存在于其他體細(xì)胞中D.人凝血因子基因開始轉(zhuǎn)錄時，在DNA連接酶的催化下以DNA的一條鏈為模板合成mRNA第四十一頁，共48頁。【解題關(guān)鍵】解答本題需明確兩個(liǎnɡɡè)方面：(1)基因中堿基對數(shù)目與其控制合成的蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目的關(guān)系。(2)只有羊的乳汁中含有人凝血因子是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果。第四十二頁，共48頁?！窘馕?jiěxī)】選B。凝血因子基因含有啟動子和終止子，所以凝血因子基因的堿基對數(shù)目大于凝血因子中氨基酸數(shù)目的3倍，A項錯誤。動物基因工程中，常用顯微注射技術(shù)，將含有目的基因的重組DNA分子