高二生物人教版选修3课件：专题1-1.3-基因工程的应用

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1、1.3 基因工程的应用,目标导航 1.举例说出植物基因工程取得的成果。 2.关注动物基因工程的应用前景。 3.了解基因工程药物和基因治疗。,预习导学 挑战自我，点点落实,一、植物基因工程成果(阅读P1719),1.抗虫转基因植物与抗病转基因植物,杀,虫活性,蛋白酶,淀粉酶,抗病基因,外壳蛋白,几丁质酶,化学农药,2.其他抗逆转基因植物 (1)抗逆基因：调节细胞 的基因，提高农作物抗盐碱和抗干旱能力；鱼的 基因使作物耐寒；抗除草剂基因使作物抗除草剂。 (2)成果：抗盐抗旱烟草、耐寒番茄、抗除草剂玉米等。,渗透压,抗冻蛋白,3.转基因改良植物品质 (1)优良基因：必需氨基酸含量多的 基因、控制番茄

2、果实成熟的基因和与植物花青素代谢有关的基因。 (2)成果：富含 的转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。,蛋白质编码,赖氨酸,二、动物基因工程的前景(阅读P2021),生长激素,乳糖,蛋白,启动子,抗原决定,三、基因工程药物及基因治疗(阅读P2124),1.基因工程药物 (1)概念：基因工程药物是指利用 生产的药物。 (2)原理：通过基因工程技术，使外源基因在工程菌细胞内高效表达。 (3)成果：人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。 (4)作用：预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、 、各种传染病、 、类风湿等疾病。,转基因的工程菌,遗传病,糖尿病,2.基因治疗 (1)概念：把 导入病人体内，

3、使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。 (2)成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的淋巴细胞。 (3)途径：分为 和 。 (4)现状：处于初期的临床实验阶段。,正常基因,体内基因治疗,体外基因治疗,预习诊断,判断正误： (1)植物基因工程主要用于提高农作物产量。( ) (2)转基因作物减少了化学农药的使用，降低了生产成本，减少了环境污染，但增加了对人体健康的损害。( ) (3)利用小型猪来解决人类移植器官短缺问题，首先要解决免疫排斥难题。( ) (4)利用动物乳腺生物反应器技术时，受体细胞应为受精卵或体细胞。( ),(5)乳腺生物反应器，需将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等重组在

4、一起。( ) (6)用基因工程方法，转入外源基因的菌类细胞株系一般称为工程菌。( ) (7)基因治疗包括体外基因治疗和体内基因治疗。( ) (8)基因工程中，要培育转基因植物和动物，选用的受体细胞都是受精卵。( ),一、植物基因工程的应用,课堂讲义 重点难点，个个击破,1转基因抗虫棉的目的基因是什么？是从哪种生物获取的？抗虫棉能抗病毒、细菌、真菌吗？ 答案 Bt毒蛋白基因；目的基因是从苏云金芽孢杆菌体内提取出来的；不能，因为抗虫基因具有专一性。 2利用转基因技术改良植物品质的途径有哪些？ 答案 (1)直接导入控制该性状的结构蛋白基因。 (2)导入与该性状有关的某种酶的基因或者改变关键酶的活性。

5、,思维激活,1番茄营养丰富，是人们喜爱的蔬菜。普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶的控制基因，控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶，该酶能破坏细胞壁，使番茄软化，不耐贮藏。科学家通过基因工程将一种抗多聚半乳糖醛酸酶的基因导入番茄细胞，获得了抗软化番茄。下列关于培育抗软化番茄的叙述，错误的是 ( ),应用示例,A运载工具是质粒 B受体细胞是番茄细胞 C目的基因为多聚半乳糖醛酸酶基因 D目的基因的表达延缓了细胞的软化,问题导析 (1)培育转基因抗软化番茄以 的质粒作为 ，将目的基因( )与质粒结合形成基因表达载体。 (2)利用含基因表达载体的 去感染 受体细胞。 (3)目的基因进入受体细胞中，使 不能表达。

6、 答案 C,农杆菌,载体,抗多聚半乳糖醛酸酶的基因,农杆菌,普通番茄细胞,多聚半乳糖醛酸酶基因,一题多变 判断正误： (1)转基因抗虫棉改善了作物的品质。( ) (2)转入调节细胞渗透压的基因，有利于植物抗盐碱、抗干旱。( ) (3)将毒素蛋白基因直接导入水稻的受精卵，可以得到抗虫水稻。( ) (4)植物细胞中没有质粒，所以不能利用质粒作为植物基因工程的载体。( ),二、乳腺(房)生物反应器的原理、操作及应用,1.原理 应用重组DNA技术和转基因技术，将目的基因转移到尚未分化的动物胚胎细胞(或受精卵)中，经胚胎移植，得到能在乳腺中表达转基因产品的个体，其乳腺组织可分泌生产“目的产品”，如具有药

7、用价值的蛋白，这些蛋白进入乳汁中，再通过回收含转基因蛋白的动物乳汁，就可以提取有重要药用价值的生物活性蛋白。,2.操作过程,3.主要用途 生产多肽类药物、基因工程疫苗、抗体、营养品等。目前，科学家已在牛和山羊等动物乳腺生物反应器中表达出抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和抗胰蛋白酶等重要医药产品。,思维激活,1.分析用转基因动物生产药物的过程，思考以下问题： (1)就药物基因而言，最理想的表达场所是哪里？ 答案 转基因动物的乳腺。 (2)乳腺生物反应器有哪些优点？ 答案 产量高、质量好、成本低、易提取。,(3)讨论用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？,答案 获取目的基因； 构建

8、基因表达载体； 显微注射导入哺乳动物受精卵中； 将受精卵送入母体内发育成转基因动物。,2.分析用转基因动物作器官移植的供体时，应采取什么措施？ 答案 抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因。,应用示例,2.上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍。“转基因动物”是指( ) A提供基因的动物 B基因组中增加外源基因的动物 C能产生白蛋白的动物 D能表达基因信息的动物,问题导析 (1)转基因生物是指利用 技术导入 培育出的能够将新性状稳定地遗传给后代的基因工程生物。 (2)转基因牛携

9、带有外源的 基因。 答案 B,基因工程,外源基因,白蛋白,一题多变 判断正误： (1)动物基因工程的主要前景是提高动物生长的速度。( ) (2)培育转基因动物常用显微注射技术将外源基因导入受精卵。( ) (3)抑制或除去抗原决定基因可以培育没有免疫排斥反应的猪器官。( ),三、基因治疗,1.基因治疗的原理 把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。 2.过程,3.途径,思维激活,分析教材P23复合型免疫缺陷症的基因治疗，回答下列问题： (1)研究人员将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的什么细胞？为什么不能转入其他的体细胞？ 答案 淋巴细胞。腺苷酸脱氨酶是人体免疫系统发

10、挥正常功能所必需的，淋巴细胞中具有这种酶才能产生抗体等免疫物质。,(2)如何鉴定该患者是否治疗成功？ 答案 鉴定患者产生抗体的能力是否明显改善，免疫能力是否明显提高。,应用示例,3.人类基因治疗报道，在美国佛罗里达大学基因治疗中心接受基因治疗的三名遗传性失明患者都重新获得了一定的视力，并且没有严重的副作用。基因治疗是指( ) A把健康外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的 B对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的,C运用人工诱变方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变，从而恢复正常 D运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的 解析 基因治疗只是将正

11、常的基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而细胞中的缺陷基因并未修复，和正常基因同时存在，基因治疗也不是切除病变基因或诱发其突变，因而B、C、D的说法都不符合基因治疗的概念。 答案 A,一题多变 判断正误： (1)治疗遗传性疾病最有效的手段就是基因治疗。( ) (2)把缺陷基因除去，就可以达到治疗疾病的目的。( ) (3)某些动物病毒可作为基因治疗的载体。( ) (4)基因治疗过程中，由于正常基因的表达掩盖了病变基因的表达，从而达到治疗疾病的目的。( ),课堂 小结,抗虫,抗逆,生长速度,品质,药物,器官移植,抗体,疫苗,对点练习,1,2,3,4,1.提高农作物

12、抗盐碱和抗干旱能力的目的基因是( ) A抗除草剂基因 B调节细胞渗透压的基因 C抗冻蛋白基因 DBt毒蛋白基因,解析 由于盐碱和干旱对农作物的危害与细胞内渗透压调节有关，所以可以利用一些调节细胞渗透压的基因来提高农作物抗盐碱和抗干旱的能力。,B,2.转基因食品已大量进入我们的日常生活，如转基因西红柿、转基因草莓等，涉及的问题甚至关系到国家之间的贸易竞争，如图为“霸市场的转基因大豆油”的部分图示。下列关于转基因大豆的叙述，不正确的是( ),1,2,3,4,A.培育过程中可能用到抗病、抗虫等抗性基因 B.目的基因的受体细胞可以是大豆受精卵，也可以是体细胞 C.转基因大豆的种植过程中减少了农药等的使

13、用量，生产成本更低 D.固氮菌的固氮基因也是必需的目的基因之一,1,2,3,4,解析 豆科植物可与含固氮基因的根瘤菌共生，故固氮基因并非必需的目的基因。 答案 D,3.关于用转基因动物作器官移植供体的研究的叙述，不正确的是( ) A器官短缺和免疫排斥是目前制约人体器官移植的两大难题 B猪的内脏构造、大小和血管分布与人极为相似 C灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少于猪 D无论以哪种动物作为供体，都需在其基因组中导入某种调节因子以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因,1,2,3,4,解析 猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远远少于灵长类动物，是目前人体最理想的器官供体。 答案

14、C,1,2,3,4,1,2,3,4,4.科学家们对一位缺乏腺苷酸脱氨酶基因而患先天性体液免疫缺陷症的美国女孩进行基因治疗，其方法是首先将患者的白细胞取出做体外培养，然后用逆转录病毒将正常腺苷酸脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中，再将这些转基因白细胞回输到患者体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。 (1)基因治疗是把健康的_导入有_的细胞中，以达到治疗疾病的目的。,1,2,3,4,5,(2)在基因治疗过程中，逆转录病毒的作用相当于基因工程中基因操作工具中的_。此基因工程中的目的基因是_，目的基因的受体细胞是_。 (3)将转基因白细胞多次回输到患者体内后，免疫能力趋于正常是由于白细胞中能合成_。 (4)人的腺苷酸脱氨酶基因与胰岛素基因相比，其主要差别是_。,1,2,3,4,解析 基因治疗就是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。逆转录病毒的作用是作为载体，将目的基因(腺苷酸脱氨酶基因)导入白细胞中，目的基因在受体细胞中经过转录和翻译，表达产生腺苷酸脱氨酶。人的不同基因所含有的脱氧核苷酸的排列顺序是不同的。,1,2,3,4,答案 (1)外源基因 基因缺陷 (2)载体(或基因的运载工具) 腺苷酸脱氨酶基因 白细胞 (3)腺苷酸脱氨酶 (4)脱氧核苷酸的排列顺序不同,