人教版生物選修3課件：1.3

1．3基因工程的應(yīng)用學(xué)習(xí)導(dǎo)航1.舉例說(shuō)出基因工程的應(yīng)用及取得的豐碩成果。

[重點(diǎn)]2.了解基因工程的進(jìn)展。3.了解基因工程在農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等方面的應(yīng)用。[難點(diǎn)]新知初探思維啟動(dòng)一、植物基因工程的成果植物基因工程技術(shù)主要用于提高農(nóng)作物的_____能力，以及改良農(nóng)作物的_____和利用植物生產(chǎn)______等方面?？鼓嫫焚|(zhì)藥物1.抗蟲(chóng)和抗病轉(zhuǎn)基因植物抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物抗病轉(zhuǎn)基因植物基因種類_________基因、蛋白酶抑制劑基因、______________基因、植物凝集素基因等①抗病毒基因：病毒外殼蛋白基因和病毒的_________基因②抗真菌基因：幾丁質(zhì)酶基因和____________基因成果棉、玉米、馬鈴薯、番茄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、番茄等意義減少化學(xué)農(nóng)藥的使用，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染等Bt毒蛋白淀粉酶抑制劑復(fù)制酶抗毒素合成2.抗逆轉(zhuǎn)基因植物(1)抗逆基因：調(diào)節(jié)____________的基因使作物抗堿、抗旱；魚(yú)的__________基因使作物耐寒；抗除草劑基因使作物抗除草劑。(2)成果：煙草、大豆、番茄、玉米等。細(xì)胞滲透壓抗凍蛋白3.利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)(1)優(yōu)良基因：必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因、控制番茄果實(shí)成熟的基因和與植物花青素代謝有關(guān)的基因。(2)成果：富含賴氨酸的轉(zhuǎn)基因玉米、轉(zhuǎn)基因延熟番茄和轉(zhuǎn)基因矮牽牛。想一想1．基因工程育種的主要優(yōu)點(diǎn)有哪些？【提示】基因工程育種最大的優(yōu)點(diǎn)是目的性強(qiáng)，克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。二、動(dòng)物基因工程的前景應(yīng)用項(xiàng)目基因來(lái)源成果提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速率外源__________基因轉(zhuǎn)基因綿羊、轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)腸乳糖酶基因轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中_____含量少轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物藥用____基因＋乳腺蛋白基因的________乳腺生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體抑制或除去__________基因利用克隆技術(shù)培育沒(méi)有免疫排斥反應(yīng)的豬器官生長(zhǎng)激素乳糖蛋白啟動(dòng)子抗原決定三、基因工程藥物1..藥物來(lái)源：轉(zhuǎn)基因的“_________”。2.成果：重組人胰島素、細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等。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)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的。工程菌正?；?.類型：_____基因治療和_____基因治療。3.成果：將腺苷酸脫氨酶基因?qū)牖颊叩牧馨图?xì)胞，治療___________________。想一想2．基因治療的實(shí)質(zhì)是利用外源基因替換了原基因本身，還是替換了原基因的功能？【提示】替換了原基因的功能。體內(nèi)體外復(fù)合型免疫缺陷癥要點(diǎn)突破講練互動(dòng)要點(diǎn)一植物基因工程的成果1..抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物在抗蟲(chóng)害方面，迄今研究的最多并取得成效的有兩類基因，即蘇云金芽孢桿菌的殺蟲(chóng)蛋白基因(Bt毒蛋白基因)以及從豇豆等作物中分離的蛋白酶抑制劑基因。抗蟲(chóng)棉、抗蟲(chóng)番茄、抗蟲(chóng)煙草都已獲得了成功。既減少了殺蟲(chóng)劑的使用，又保護(hù)了環(huán)境。2.抗病轉(zhuǎn)基因植物引起植物生病的微生物主要有病毒、真菌和細(xì)菌等。抗病轉(zhuǎn)基因植物所采用的基因，使用最多的是病毒外殼蛋白基因和病毒的復(fù)制酶基因；抗真菌轉(zhuǎn)基因植物中可使用的基因有幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因。多種抗病毒植株已培育成功并開(kāi)始進(jìn)行田間試驗(yàn)、栽培。3.抗逆轉(zhuǎn)基因植物(1)針對(duì)鹽堿、干旱、低溫、澇害等不利環(huán)境條件而培育的抗鹽堿、耐旱、耐寒、抗?jié)车霓r(nóng)作物新品種。主要方法是在有關(guān)植物中轉(zhuǎn)入調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因。(2)針對(duì)與農(nóng)作物競(jìng)爭(zhēng)的雜草而培育的抗除草劑的植物。將抗除草劑基因?qū)氪蠖?、玉米等作物，噴灑除草劑時(shí)，殺死田間雜草而不損傷作物。4.利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)利用轉(zhuǎn)基因改良植物品質(zhì),可以有以下途徑：(1)直接導(dǎo)入控制該性狀的結(jié)構(gòu)蛋白基因；(2)導(dǎo)入與該性狀有關(guān)的某種酶的基因。金茶花是中國(guó)特有的觀賞品種，但易得枯萎病，降低觀賞價(jià)值?？茖W(xué)家在某種植物中找到了抗枯萎病的基因，用轉(zhuǎn)基因的方法培育出了抗枯萎病的新品種。請(qǐng)據(jù)圖回答問(wèn)題。例1(1)將②連接到①上并形成③，常用到的酶有______________________。(2)圖中③除了含有②以外，還應(yīng)有________________________________________________________________________。(3)經(jīng)檢測(cè)，被③侵染的金茶花葉片細(xì)胞具備了抗病性，這說(shuō)明②已經(jīng)________。欲快速培育大量該抗病新品種，應(yīng)該采用的技術(shù)是植物組織培養(yǎng)，依據(jù)的理論基礎(chǔ)是________________。(4)通過(guò)轉(zhuǎn)基因方法獲得的抗病金茶花，將來(lái)產(chǎn)生的配子中是否一定含有抗病基因？________?！窘馕觥?/p>

(1)實(shí)現(xiàn)目的基因與運(yùn)載體的結(jié)合需用同一種限制酶切割，產(chǎn)生相同的黏性末端，通過(guò)DNA連接酶連接在一起，形成基因表達(dá)載體。(2)基因表達(dá)載體的組成應(yīng)包括：?jiǎn)?dòng)子、終止子、標(biāo)記基因、目的基因等。(3)金茶花葉片細(xì)胞具備了抗病性，這說(shuō)明目的基因已經(jīng)表達(dá)，欲快速培育大量該抗病新品種，應(yīng)該采用的技術(shù)是植物組織培養(yǎng)技術(shù),其理論基礎(chǔ)是植物細(xì)胞的全能性。(4)由于產(chǎn)生配子時(shí)，基因會(huì)發(fā)生分離，所以獲得的轉(zhuǎn)基因性狀不一定能隨著配子傳遞下去?！敬鸢浮?/p>

(1)限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶(2)啟動(dòng)子、標(biāo)記基因、終止子(3)表達(dá)植物細(xì)胞的全能性(4)不一定變式訓(xùn)練(2012·石家莊二中高二檢測(cè))人類利用基因工程的方法成功培育出轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉，以下說(shuō)法正確的是(

)A．蘇云金芽孢桿菌的毒蛋白基因與質(zhì)粒結(jié)合后直接進(jìn)入棉花的葉肉細(xì)胞表達(dá)B．抗蟲(chóng)基因?qū)朊藁ㄈ~肉細(xì)胞后，可通過(guò)傳粉、受精的方法使抗蟲(chóng)性狀遺傳下去C．標(biāo)記基因的作用是鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因D．轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉種植時(shí)棉鈴蟲(chóng)不會(huì)產(chǎn)生抗性,可以有效消滅棉鈴蟲(chóng)解析：選C。A項(xiàng)中蘇云金芽孢桿菌的毒蛋白基因與質(zhì)粒結(jié)合，導(dǎo)入棉花葉肉細(xì)胞后，需要經(jīng)過(guò)檢測(cè)、鑒定后，才能實(shí)現(xiàn)成功表達(dá)；B項(xiàng)中抗蟲(chóng)棉在形成配子時(shí)，基因會(huì)發(fā)生分離,不一定能將抗蟲(chóng)性狀完全地遺傳下去；D項(xiàng)中轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉種植時(shí)，棉鈴蟲(chóng)食用后可大量死亡，但同時(shí)使棉鈴蟲(chóng)的抗性得到不斷的加強(qiáng)，不可能徹底地消滅棉鈴蟲(chóng)。要點(diǎn)二動(dòng)物基因工程的應(yīng)用及基因工程藥物1.乳腺(房)生物反應(yīng)器(1)原理：應(yīng)用重組DNA技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將目的基因轉(zhuǎn)移到尚未分化的動(dòng)物胚胎細(xì)胞(或受精卵)中，經(jīng)胚胎移植，得到能在乳腺中表達(dá)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的個(gè)體,其乳腺組織可分泌生產(chǎn)“目的產(chǎn)品”如具有藥用價(jià)值的蛋白，這些蛋白進(jìn)入乳汁中,再通過(guò)回收含轉(zhuǎn)基因蛋白的動(dòng)物乳汁，就可以提取有重要藥用價(jià)值的生物活性蛋白。(2)操作過(guò)程2.生物反應(yīng)器與工程菌在實(shí)際應(yīng)用中的比較比較項(xiàng)目動(dòng)物乳腺反應(yīng)器大腸桿菌生產(chǎn)系基因結(jié)構(gòu)與人類基因結(jié)構(gòu)相同，使克隆基因相對(duì)簡(jiǎn)單與人類基因結(jié)構(gòu)有差異基因產(chǎn)物與天然蛋白質(zhì)完全相同由于缺少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器，合成的蛋白質(zhì)可能不存在生物活性產(chǎn)物提取存在乳汁中，易于提取從細(xì)胞中提取分離，相對(duì)復(fù)雜生產(chǎn)設(shè)備①農(nóng)業(yè)生產(chǎn)②提純?cè)O(shè)備③成本低①工業(yè)生產(chǎn)②精良的生產(chǎn)設(shè)備③成本高特別提醒從乳腺生物反應(yīng)器中提取蛋白質(zhì),受體細(xì)胞所在個(gè)體必須是雌性的，若從尿液中提取目的基因的產(chǎn)物則不受此限制。繼哺乳動(dòng)物乳腺反應(yīng)器研發(fā)成功后，膀胱生物反應(yīng)器的研究也取得了一定進(jìn)展。最近，科學(xué)家培養(yǎng)出一種轉(zhuǎn)基因小鼠，其膀胱上皮細(xì)胞可以合成人的生長(zhǎng)激素并分泌到尿液中。請(qǐng)回答：(1)將人的生長(zhǎng)激素基因?qū)胄∈笫荏w細(xì)胞，常用方法是________。例2(2)將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞時(shí)，通常要將外源基因?qū)隷_______中，原因是_________________________________________________________________________________________。(3)通常采用__________________技術(shù)檢測(cè)外源基因是否插入了小鼠的基因組。(4)在研制膀胱生物反應(yīng)器時(shí)，應(yīng)使外源基因在小鼠的________細(xì)胞中進(jìn)行特異性表達(dá)?！窘馕觥?/p>

(1)將目的基因(人生長(zhǎng)激素基因)導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞(小鼠受體細(xì)胞)的常用方法是顯微注射技術(shù)。(2)在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，受精卵或早期胚胎具有全能性，外源基因在相應(yīng)的組織細(xì)胞中更容易表達(dá)，因此，在動(dòng)物細(xì)胞工程中，常將受精卵或早期胚胎細(xì)胞作為受體細(xì)胞。(3)檢測(cè)目的基因(人生長(zhǎng)激素基因)是否插入了轉(zhuǎn)基因動(dòng)物染色體的DNA(小鼠基因組)上的方法是DNA分子雜交技術(shù)。(4)由題中信息可知，人生長(zhǎng)激素基因