高中生物《基因工程的应用》

《高中生物《基因工程的应用》》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中生物《基因工程的应用》（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 一一、植物基因工程硕果累累、植物基因工程硕果累累哪些转基因作物已进入大规模商业化 应用阶段?转基因大豆、玉米、棉花和油菜植物基因工程技术主要用于哪些方面植物基因工程技术主要用于哪些方面? ?1 1、提高农作物的抗逆能力、提高农作物的抗逆能力（如抗除（如抗除 草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱 等）等）, ,2 2、改良农作物的品质和利用植物生、改良农作物的品质和利用植物生 产药物产药物. .( (一一) )抗虫转基因植物抗虫转基因植物1.虫害给农作物带来了哪些影响?传统农业如何防治害虫? 有哪些不足?2. 抗虫基因有哪些？Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶

2、 抑制剂基因、植物凝集素基因等请阅读P18生物资料技术卡,了解一些抗虫基 因的抗虫机理。3.抗虫棉的目的基因是什么?目的基因从何 而来?4.我国的转基因抗虫棉取得了哪些进展?（二）抗病转基因植物（二）抗病转基因植物1.什么是病原微生物？有哪些种类？引起生物生病的微生物，主要有病毒、 真菌和细菌等2.为什么说常规育种很难培育出抗病毒的新 品种？3.在抗病转基因植物中使用最多的是什么基因？病毒外壳蛋白基因； 病毒的复制酶基因拓展：在抗病毒转基因植物中，为什么使用病毒 外壳蛋白基因可以抗病毒侵染？ 关于病毒外壳蛋白基因(CP基因)导入植物后的抗病毒机 理，目前有几种假说。一种假说认为：CP基因在植物

3、细 胞内表达积累后，当入侵的病毒裸露核酸进入植物细胞 后，会立即被这些外壳蛋白重新包裹，从而阻止病毒核 酸分子的复制和翻译。另一种假说认为：植物细胞内积 累的病毒外壳蛋白会抑制病毒脱除外壳，使病毒核酸分 子不能释放出来。然而最近的研究表明，如果将病毒的 外壳蛋白的AUG起始密码缺失，使之不能被翻译，或者将 外壳蛋白基因变成反义RNA基因，整合到植物细胞染色体 上，转基因植物则有很好的抗性。因此，有人认为抗性 机理不是外壳蛋白在起作用，而是CP基因转录出RNA后， 与入侵病毒RNA之间的相互作用起到了抗性作用。3.在抗真菌转基因植物中使用什么基因？几丁质酶基因和抗毒素合成基因 （三）其他抗逆转基

4、因植物（三）其他抗逆转基因植物1.哪些环境条件会造成农作物低产、减产？盐碱、干旱、低温和涝害等2.盐碱和干旱对农作物的危害与什么有关？细胞内的渗透压调节3.在抗盐碱和抗干旱作物中使用了什么基因？ 调节细胞渗透压的基因 4.转基因耐寒的烟草和番茄中哪种目的基因 提高了其抗寒能力？目的基因从何而来？鱼的抗冻蛋白基因 5.抗除草剂基因有何用途？喷洒除草剂时，杀死田间的杂草而不损伤作物（四）利用转基因改良植物的品质（四）利用转基因改良植物的品质称必需氨基酸：机体内又不能合成的，必 须从食物中补充的氨基酸。必需氨基酸共有种：赖氨酸、色氨酸、 苯丙氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、苏氨酸 、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨

5、酸。如果饮食中经常缺少必需氨基酸，可影响 健康。 非必需氨基酸： 12种1.你知道哪些食品中缺少必需氨基酸？如何用转基因的方法加以改良？1）将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植 物2）改变必需氨基酸合成途径中某种关键酶的活性转基因延熟番茄的目的基因是什么？控制番茄果实成熟的基因转基因矮牵牛的目的基因是什么？与植物花青素代谢有关的基因总结总结：基因工程基因工程在农业上的应用在农业上的应用（1 1）高产、稳产和具优良品质的品种）高产、稳产和具优良品质的品种用基因工程的方法可以改善粮食作物的用基因工程的方法可以改善粮食作物的 蛋白质含量。如蛋白质含量。如“向日葵豆向日葵豆”植株。植株。 （2 2

6、）抗逆性品种）抗逆性品种将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐 碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作物 体内，将从根本上改变作物的特性。如转基体内，将从根本上改变作物的特性。如转基 因抗虫棉。因抗虫棉。 二二、动物基因工程前景广阔、动物基因工程前景广阔（一）用于提高动物生长速度（一）用于提高动物生长速度动物品种改良、建立生物反应器、器官 移植等导入外源生长激素基因（二）用于改善畜产品的品质（二）用于改善畜产品的品质举例说明将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，转基因牛 分泌的乳汁中乳糖的含量大大减低。（三）用转基因的动物生产药物（

7、三）用转基因的动物生产药物设问设问: :就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？转基因动物的转基因动物的乳腺乳腺。（1 1）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入 体内循环，不会影响转基因动物本身的生理体内循环，不会影响转基因动物本身的生理 代谢反应。代谢反应。（2 2）从乳汁中获取目的基因产物，产量高）从乳汁中获取目的基因产物，产量高 ，易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰，易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰 加工，具有稳定的生物活性。加工，具有稳定的生物活性。（3 3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产）从乳汁中源源不断获

8、得目的基因的产 物的同时，转基因动物又可无限繁殖。物的同时，转基因动物又可无限繁殖。设问设问: :为什么乳腺能成为基因药物最理想的为什么乳腺能成为基因药物最理想的 表达场所呢？表达场所呢？将药物蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等 调控组件重组在一起，通过显微注射等方法 ，导入哺乳动物的受精卵中，将受精卵送入 母体，使其发育成转基因动物。转基因动物 进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁生产所需 要的药品，称为乳腺生物反应器或乳房生物 反应器。乳腺生物反应器乳腺生物反应器的优点：产量高；质量好 ；成本低；易提取。 获取目的基因（例如血清白蛋白基因） 构建基因表达载体（在血清白蛋白基因前加 特异表达的启动子

9、） 显微注射导入哺乳动物受精卵中 形成胚胎 将胚胎送入母体动物 发育成转基因动物思考：该转基因动物都有用吗？为什么？思考: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？ （四）用转基因动物作器官移植的供体（四）用转基因动物作器官移植的供体利用基因工程对猪的器官进行改造方法：将器官供体基因组导入某种调 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，再结合克 隆技术，培育出没有免疫排斥反应的 转基因克隆猪器官将将目的基因目的基因导入到动物的受精卵里，目的基因若导入到动物的受精卵里，目的基因若 与受精卵染色体与受精卵染色体DNADNA整合，细胞分裂时，该基因随整合，细胞分裂时

10、，该基因随 染色体的倍增而倍增，使每个细胞中都带有目的染色体的倍增而倍增，使每个细胞中都带有目的 基因，使基因，使性状得以表达性状得以表达，并稳定地遗传给后代，并稳定地遗传给后代， 从而获得基因产品。这样一种新的个体，称为转从而获得基因产品。这样一种新的个体，称为转 基因动物。基因动物。 总结：总结：什么叫转基因动物？什么叫转基因动物？基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么？基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么？繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质 量的皮毛等优良品质的转基因动物。量的皮毛等优良品质的转基因动物。 该过程的重要步骤是通过该过程的

11、重要步骤是通过感染或显微注射技术感染或显微注射技术将将 重组重组DNADNA转移到动物受精卵中。转移到动物受精卵中。1.1.在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、 干扰素等直接从生物体的哪些结构中提取？干扰素等直接从生物体的哪些结构中提取？从生物的组织、细胞或血液中提取。从生物的组织、细胞或血液中提取。2.2.传统生产方法的缺点传统生产方法的缺点: :由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。由于受原料来源的限制，价格十分昂贵。三、基因工程药品异军突起三、基因工程药品异军突起3.3.可利用什么方法来解决上述问题？可利用什么方法来解决上述问题？利用基因工程方法制造

12、转基因的利用基因工程方法制造转基因的工程菌工程菌，可高，可高 效率地生产出各种高质量、低成本的药品。效率地生产出各种高质量、低成本的药品。工程菌工程菌: :用用基因工程基因工程方法，使外源基因得到方法，使外源基因得到 高效率表达的高效率表达的菌类细胞株系菌类细胞株系。基因工程药品包括：细胞因子（即淋巴因子 如白细胞介素2、干扰素）、抗体、疫苗 、激素等胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临床胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临床 上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰腺 中提取，每中提取，每100kg100kg胰腺只能提取胰腺只能提取4 45g5g胰岛素胰岛素 。

13、用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵。用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵 ，远不能满足社会需要。，远不能满足社会需要。19791979年，科学家年，科学家将将 动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌DNADNA分子重分子重 组组，并在大肠杆菌内实现了表达。，并在大肠杆菌内实现了表达。19821982年，年， 美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰 岛素投入市场，售价降低了岛素投入市场，售价降低了30%30%50%50%。 基因工程药品基因工程药品 胰岛素胰岛素治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射生治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射生

14、长激素。而生长激素的获得很困难。以前，长激素。而生长激素的获得很困难。以前， 要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底 部摘取垂体，并从中提取生长激素。部摘取垂体，并从中提取生长激素。现可利用基因工程方法，现可利用基因工程方法，将人的生长激素将人的生长激素 基因导入大肠杆菌中基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。，使其生产生长激素。 人们从人们从 450 L450 L大肠杆菌培养液中提取的生长大肠杆菌培养液中提取的生长 激素，相当于激素，相当于6 6万具尸体的全部产量。万具尸体的全部产量。 基因工程药品基因工程药品 生长激素生长激素干扰素是动物或人体细胞受到

15、病毒侵染后产干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染后产 生的一种生的一种糖蛋白糖蛋白。干扰素几乎能抵抗所有病。干扰素几乎能抵抗所有病 毒引起的感染，是一种抗病毒的特效药。此毒引起的感染，是一种抗病毒的特效药。此 外干扰素对治疗癌症和某些白血病也有一定外干扰素对治疗癌症和某些白血病也有一定 疗效。传统的干扰素生产方法是从人血液中疗效。传统的干扰素生产方法是从人血液中 的白细胞内提取，每的白细胞内提取，每300L300L血液只能提取出血液只能提取出1mg1mg 干扰素。干扰素。1980198019821982年，科学家年，科学家用基因工程用基因工程 方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰方法在大肠杆菌

16、及酵母菌细胞内获得了干扰 素素，是传统的生产量的是传统的生产量的1212万倍万倍。19871987年上述年上述 干扰素大量投放市场。干扰素大量投放市场。 基因工程药品基因工程药品 干扰素干扰素利用微生物生产药物的优越性何在? 利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需 要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体 后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋 白质类药物。有以下优越性：（1）利用活细胞作为表达系统，表达效率高 ，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大 量药品。（2）可以解决传统制药中原料来源 的不足。利用基因工程菌发酵生产就不需要从 动物或人体上获取原料。（3）降低生产成本 ，减少生产人员和管理人员。 1 1、基因治疗概念基因治疗概念 ：四四、基因治疗曙光初照、基因治疗曙光初照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，是治 疗遗传病的最有效的手段。（把特定的（把特定的外源基因导入有基因缺陷的细胞外源基因导入有基