基因工程的应用课件 (人教版选修三)

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1、 1.1.培育转基因抗虫棉的主要步骤需要哪些工具？培育转基因抗虫棉的主要步骤需要哪些工具？2.2.简述培育简述培育转基因转基因抗虫棉的基本过程？抗虫棉的基本过程？思考：基因工程自20世纪70年代兴起后,在短短的30年间, 得到了飞速的发展，目前已成为生物科学的核心 技术。基因工程在实际应用领域-农牧业、工 业、环境、能源和医药卫生等方面，也展示出美 好的前景。植物基因工程硕果累累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? ?提高农作物的抗逆能力（如抗除草剂、提高农作物的抗逆能力（如抗除草剂、 抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）, ,以及改良农作

2、物的品质和以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面利用植物生产药物等方面. .( (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.如何获得抗虫植物？现在有哪些抗虫植物问世?3. 抗虫基因有哪些？Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等1. 1.抗虫转基因植物抗虫转基因植物（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

3、因； 病毒的复制酶基因2. 2.抗病转基因植物抗病转基因植物4.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 抗病转基因植物所采用的基因，使用最多的是病毒 外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因；抗真菌转基因 植物中可使用的基因有几丁质酶基因和抗毒素合成 基因。（三）其他抗逆转基因植物（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 盐碱和干旱对农作物的危害与细胞内渗透压 调节有关,目前科学家正在利用一些可以调节 细胞渗透压

4、的基因，来提高农作物的抗盐碱 和抗干旱的能力。3.3.其他抗逆转基因植物其他抗逆转基因植物（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人体（或其它脊椎动物）必不可少，而机 体内又不能合成的，必须从食物中补充的 氨基酸，称必需氨基酸。 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、缬氨酸。 如果饮食中经常缺少必需氨基酸，可影响 健康。 另外12种氨基酸是人体细胞能够合成的叫 做非必需氨基酸。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？试举例说明？将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物(改变必需氨基酸合成途径中某种

5、关键酶的活性)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异想天开总结：基因工程在农业上的应用总结：基因工程在农业上的应用（1 1）改良农作物的改良农作物的品质品质（培育高产、稳产和具优良品质的品种）（培育高产、稳产和具优良品质的品种）（2 2）培育抗逆性品种）培育抗逆性品种将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗盐碱 、抗干旱、抗高温等

6、抗性基因转移到作物体内、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。如转基因抗虫，将从根本上改变作物的特性。如转基因抗虫 棉。棉。 转基因生物与目的基因的关系转基因生物与目的基因的关系转转转转基因生物基因生物目的基因目的基因从何来从何来 抗虫棉基因抗虫棉基因 抗病毒抗病毒转转转转基因小麦基因小麦 抗立枯抗立枯丝丝丝丝核菌核菌( (真菌真菌) )的烟草的烟草 抗抗盐盐盐盐碱和干旱作物碱和干旱作物 耐寒的番茄耐寒的番茄 抗除草抗除草剂剂剂剂的大豆的大豆 富含富含赖赖赖赖氨酸的氨酸的转转转转基因玉米基因玉米 转转转转基因延基因延迟迟迟迟番茄番茄 转转转转基因基因牵牵牵牵牛花牛

7、花 降低乳糖的奶牛降低乳糖的奶牛 生生产产产产胰胰岛岛岛岛素的工程菌素的工程菌Bt毒蛋白基因苏云金芽孢杆菌病毒外壳基因和病毒复制酶基因几丁质酶基因和抗毒素合成基因调节细胞渗透压的基因抗冻蛋白基因鱼 抗除草剂基因富含赖氨酸的蛋白质编码基因控制番茄果实成熟的基因植物花青素代谢有关的基因乳糖酶基因人胰岛素基因人请阅读P18生物资料技术卡,了解一些抗虫基因 的抗虫机理。1.抗虫棉的目的基因是什么?目的基因从何而 来?对哺乳动物有害吗？2.将抗虫基因导入植物细胞中用的最多的方 法是什么？我国的科学家将抗虫基因导入棉 花用了什么独创的方法? 思考： 1.细菌的基因之所以能“嫁接”到棉花细胞 内，原因是 。

8、 组成细菌和棉花的DNA分子的空间结构 和化学组成相同 2.利用基因工程培育抗虫棉，与诱变育种 和杂交育种相比，有什么优点？是属于哪 种变异？3.抗虫棉能抗病吗？科学家将菜豆储存蛋白的基因基因转移到向日葵中， 培育出了“向日葵豆”植物。这一过程不涉及 A.DNA按照碱基互补配对原则自我复制 B.DNA以其一条链为模板合成RNA C.RNA以自身为模板自我复制 D.按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质 C 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）

9、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。 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（ 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 B）（三）用转基因的动物生产药物（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）

10、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 基因与

11、 等调 控组件重组在一起，通过 等方法， 导入哺乳动物的 中，将 其 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。 药物蛋白乳腺蛋白基因的启动子显微注射 受精卵获取目的基因（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） 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（只有在产下的雌性个体 中，转入的基因才能表达）。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

12、样的？ 继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物发生器 的研究也取得了一定进展。最近，科学家培养出一种 转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素 并分泌到尿液中。请回答： （1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用 方法是_。 （2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入 _中，原因是_。 （3）通常采用_技术检测外源基因是否插入了 小鼠的基因组 （4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小 鼠的_细胞中特异表达。 （5）膀胱生物发生器比乳腺生物反应器有什么优点 ？显微注射法受精卵 具全能性，可使外源基因在相应的组织细胞中表达DNA杂交膀胱上皮细胞（四）用转基因动物作器官移植的供体（

13、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 ，以抑制的 表达或设法除去 ，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某种调节因子抗原决定基因抗原决定基因小结： 基因工程的应用 植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用 转基因改良植物的品质。 动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质 、用转基因动物生产药物。 基因工程是在基因工程是在DNADNA分子水平上进行设计施工的。分子水平上进行设计施工的。 在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配在基因操作的基本步骤中，不进行碱基互补配 对的步骤是对的步骤是 A A、人工合成目的基

14、因、人工合成目的基因 B B、目的基因与运载体结合、目的基因与运载体结合C C、将目的基因导入受体细胞、将目的基因导入受体细胞 D D、目的基因的检测和表达、目的基因的检测和表达C C1.1.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胰岛素从猪、牛等动物

15、的 胰腺中提取，100Kg胰腺只能 提取4-5g的胰岛素，其产量之 低和价格之高可想而知。将合成的胰岛素基 因导入大肠杆菌，每 2000L培养液就能产 生100g胰岛素！使其 价格降低了30%- 50%!通过基因工程的方 式创造了能合成人干扰 素的大肠杆菌，每1Kg的 培养液可提取204 mg干扰素。 干扰素治疗病毒感染简直 是“万能灵药”！过去从 人血中提取，300L血才 提取1mg！其“珍贵”程 度自不用多说。基因工程人干扰素-2b（安达芬） ，是我 国第一个全国产业化基因工程。安达芬具有抗病 毒，抑制肿瘤细胞增生，调节人体免疫功能的作 用，广泛用于病毒性疾病治疗和多种肿瘤的治疗 ，是当前

16、国际公认的病毒性疾病治疗的首选药物 和肿瘤生物治疗的主要药物。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、