《人教版生物高中选修3课件-1.3-基因工程的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版生物高中选修3课件-1.3-基因工程的应用（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1.3基因工程的应用,一、植物基因工程的成果 1.植物基因工程的应用领域: (1)提高农作物的_。 (2)改良_。 (3)利用植物_等。,必备知识自主学习,抗逆能力,农作物的品质,生产药物,2.抗虫转基因植物: (1)方法:从某些生物中分离出具有_,将其导入作物中。 (2)目的基因:主要是_、_抑制剂基因、_抑制剂基因、 植物凝集素基因等。 (3)成果:转基因抗虫棉、转基因抗虫水稻等。 (4)意义:减少_的使用,降低生产成本,减少环境污染,降低对人体健康 的危害。,杀虫活性的基因,Bt毒蛋白基因,蛋白酶,淀粉酶,化学农药,3.抗病转基因植物: (1)方法:将_导入植物中。 (2)目的基因。 抗
2、病毒基因:病毒_基因和病毒的复制酶基因。 抗真菌基因:_基因和抗毒素合成基因。 (3)成果:抗烟草花叶病毒的转基因烟草,抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。 (4)意义:能获得用常规育种方法很难培育出的_。,抗病基因,外壳蛋白,几丁质酶,抗病毒新品种,4.抗逆转基因植物:,5.利用转基因改良植物的品质: 富含_的转基因玉米、转基因延熟番茄、开变异花的转基因矮牵牛。,赖氨酸,二、动物基因工程的应用,生长激素,肠乳糖酶,降低,药用蛋白,乳腺蛋,白基因的启动子,乳腺,器官移植,抗原决定基因,克隆技术,免疫,排斥反应,三、基因工程药物 1.来源:_。 2.成果:细胞因子、_、_、激素等。 3.作用:预防
3、和治疗人类肿瘤、心血管疾病、传染病、_、类风湿等疾病。,转基因工程菌,抗体,疫苗,糖尿病,四、基因治疗 1.概念:把_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.方法: (1)体外基因治疗:从病人体内获得_,进行培养,在_完成_, 筛选出成功转移的细胞_,最后重新_。 (2)体内基因治疗:直接向人体组织细胞中_。 3.成果:将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的_中,治疗复合型免疫缺陷症。,正常基因,某种细胞,体外,基因转移,扩增培养,输入患者体内,转移基因,淋巴细胞,4.现状: (1)处于初期临床试验阶段。 (2)存在着技术、伦理道德、安全性等方面的诸多困难。,【易错辨析
4、】 1.目的基因只能来源于微生物。( ) 【分析】目的基因既可以来源于细菌等微生物,也可来源于高等的植物、动物 等生物。,2.利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品,如人的血清白蛋白,这是 因为将人的血清白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中。( ) 【分析】利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品,是将目的基因导 入动物的受精卵而不是乳腺细胞。,3.来自苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因只能应用于棉花。( ) 【分析】Bt毒蛋白能杀死多种有害昆虫,而对哺乳动物无害,因而广泛用于多 种转基因植物,如棉花、水稻等。,4.转基因生物的目的基因来自不同的物种,可见,基因工程可以打破物种间的生 殖隔离
5、。( ) 5.由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用。( ) 【分析】大肠杆菌是原核生物,没有内质网、高尔基体,无法对分泌蛋白进行加 工修饰,合成的干扰素无生物活性,需要进一步加工,不能直接应用。,关键能力合作学习,一、基因工程的应用 1.转基因植物生产过程图解(以抗虫棉生产过程为例):,2.转基因动物生产过程图解(以转基因牛生产过程为例):,3.转基因微生物生产过程图解(以可生产干扰素的酵母菌的培育过程为例):,易错提醒: 转基因作物中的目的基因的两点提醒 (1)目的基因并非都来自微生物:目的基因都是来自其他生物的能表现出优良性状的外源基因,并不都是来自细菌、病毒等微生物,如抗冻蛋白基因
6、来自鱼类。 (2)注意“抗虫”和“抗病”的区别,二者可以分别通过害虫接种和病毒接种来进行个体水平的检测。,【选修对接必修】 对接必修2:基因的表达 (1)目的基因对性状的控制:有的目的基因通过控制_的合成,直接控制生 物的某种性状,这反映了基因与性状的直接关系;有的目的基因通过控制_的合 成来控制代谢,进而控制生物的性状,这体现的是基因和性状的_关系。 (2)生物的表现型=_+环境。基因与基因、基因与基因产物、基因与环境 之间_,精细地调控着生物体的性状。,蛋白质,酶,间接,基因型,相互作用,【典题通关】(2020银川高二检测)为增加油菜种子的含油量,研究人员尝试将从陆地棉基因库中获取的酶D基
7、因与位于拟南芥叶绿体 膜上的转运肽基因相连,导入油菜细胞并获得转基因油菜品种。酶D基因、转运肽基因所含三种限制酶(Cla、Sac、Xba)的切点如图甲所示。请回答下列问题。,(1)用限制酶和酶处理两个基因后,可得到A、D端相连的目的基因。 (2)将上述目的基因插入如图乙所示质粒的中,构建,然后将其导入农杆菌中。 (3)利用法将目的基因导入油菜叶片中,并通过筛选获得转基因油菜细胞,通过技术可培育成转基因油菜植株。 (4)用技术可检测转基因油菜的染色体DNA上是否插入了目的基因,用技术可检测转基因油菜植株中的目的基因是否翻译成蛋白质。,【解题关键】(1)限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷
8、酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。 (2)同种限制酶切割能够产生相同的黏性末端,便于质粒和目的基因连接。,【解析】(1)用限制酶Cla处理两个基因后,可露出相同的黏性末端,再用DNA连接酶连接,可得到A、D端相连的目的基因。(2)因为土壤农杆菌Ti质粒的 T-DNA能够转移并整合到植物细胞的染色体DNA上,故要将上述目的基因插入图中Ti质粒的T-DNA中,构建基因表达载体即重组质粒,然后将其导入农杆菌中。(3)利用农杆菌转化法将目的基因导入油菜叶片中,并通过筛选获得转基因油菜细胞,通过植物组织培养技术可培育成转基因油菜植株。(4)用DNA分子杂交技术可检测转基因
9、油菜的染色体DNA上是否插入了目的基因,用抗原-抗体杂交技术可检测转基因油菜植株中的目的基因是否翻译成蛋白质。 答案:(1)ClaDNA 连接(2)T-DNA基因表达载体(3)农杆菌转化植物组织培养(4)DNA 分子杂交抗原-抗体杂交,【误区警示】 (1)忽略图中关键信息:对图示三种限制酶的识别序列与切割位点认识不清,进而无法判断“剪切”产生的目的基因和载体的末端是否能够“缝合”。 (2)不清楚分子水平上的检测方法:检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因DNA分子杂交技术;检测目的基因是否转录出了mRNA分子杂交技术;检测目的基因是否翻译成蛋白质抗原-抗体杂交技术。,【跟踪小练】 1.基
10、因疫苗是指将编码外源抗原的基因与质粒重组,构建出基因表达载体,导入人或动物细胞后利用宿主细胞的蛋白质合成系统合成外源抗原蛋白,并诱导机体产生对该抗原的免疫应答,以达到预防和治疗疾病的目的。可见,基因疫苗是一种() A.重组质粒B.外源抗原的DNA 片段 C.外源抗原蛋白质D.减毒或灭活的病原体 【解析】选A。从基因疫苗的制备过程可以看出,基因疫苗是目的基因与质粒重组后的结果,即重组质粒。,2.“胰岛素A、B链分别表达法”是生产胰岛素的方法之一。图1是该方法所用的基因表达载体,图2表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程(融合蛋白A、B分别表示-半乳糖苷酶与胰岛素A、B链融合的蛋白)。请
11、回答下列问题:,(1)图1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是。 (2)图1中启动子是酶识别和结合的部位,有了它才能启动目的基因的 表达;氨苄青霉素抗性基因的作用是。 (3)溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键,用溴化氰处理相应的融合蛋白 能获得完整的A链或B链,且-半乳糖苷酶被切成多个肽段,推测这是因为。,【解析】(1)根据题意和图示分析可以知道:图1基因表达载体中已包含目的基因、启动子和标记基因,所以没有标注出来的基本结构是终止子。 (2)图1中启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,有了它才能启动目的基因的表达即转录过程;氨苄青霉素抗性基因的作用是作为标记基因,将含有重组质粒的大肠杆菌
12、筛选出来。 (3)溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键,因为-半乳糖苷酶中含有多个甲硫氨酸,而胰岛素的A、B链中不含甲硫氨酸,所以用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的A链或B链,且-半乳糖苷酶被切成多个肽段。,答案:(1)终止子 (2)RNA聚合作为标记基因,将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来 (3)-半乳糖苷酶中含多个甲硫氨酸,而胰岛素A、B链中不含甲硫氨酸,二、乳腺生物反应器与基因治疗 1.乳腺生物反应器: (1)操作过程:,(2)乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别:,2.基因治疗: (1)实质:正常基因表达掩盖病变基因的表达,达到治疗疾病的目的。 (2)过程。 以治疗复合型免疫缺陷症
13、为例:,(3)治疗途径的异同点:,(4)基因诊断与基因治疗的比较:,易错提醒: 基因治疗时正常基因没有改变病变基因的表达途径 在基因治疗的过程中,正常基因、病变基因都可以表达,只是正常基因的表达掩盖了病变基因控制的性状,使病人表现正常,最终达到治疗疾病的目的。,【选修对接必修】对接必修3:免疫调节 (1)吞噬细胞既参与非特异性免疫,又参与_免疫;T淋巴细胞既参与体液 免疫,又参与_免疫。,特异性,细胞,(2)免疫预防与免疫治疗的区别:,疫苗,抗体、淋巴因子、,血清,【典题通关】 (2020天津高二检测)近年CRISPR-Cas基因编辑技术在基因治疗的应用领域展现出极大的应用前景。 (1)大部分
14、基因治疗的临床试验,都是先从病人体内获得某种细胞,例如T淋巴细胞,进行培养,然后在体外完成基因转移,再筛选成功转移的细胞扩增培养,最后重新输入患者体内。上述方法称为基因治疗。,(2)用CRISPR-Cas技术治疗遗传病的基本过程是:根据遗传病致病基因的序列设计一段RNA(即CRISPRRNA),将该RNA与Cas蛋白结合形成复合体,并导入患者细胞中,导入方法与外源基因导入人体细胞相似,可采用法;进入细胞后的复合体在RNA的指引下按照原则准确地结合在致病基因部位,而Cas蛋白则对致病基因进行切割。由此可见Cas蛋白应该是一种酶。 (3)治疗中不能对患病个体的每个细胞都注射该复合体。研究人员选用动
15、物病毒为运载体,从而使复合体在运载体的协助下能够大量主动进入人体细胞,但在使用前需要对运载体进行处理,以保证其安全性。该运载体进入人体细胞的方式通常是。,【解题关键】基因治疗:把正常的基因导入病人体内有缺陷的细胞中,使该基因的表达产物发挥功能,从而达到治疗疾病的目的。基因治疗分为体外基因治疗和体内基因治疗两种类型。,【解析】(1)基因治疗分为体外基因治疗和体内基因治疗两种类型。体外基因治疗:先从病人体内获得某种细胞进行培养,然后在体外完成基因转移,再筛选成功转移的细胞扩增培养,最后重新输入患者体内。体内基因治疗:用基因工程的方法直接向人体组织细胞转移基因的方法。题干中基因治疗的方法属于体外基因
16、治疗。(2)将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法;进入细胞后的复合体在RNA的指引下,按照碱基互补配对原则准确地结合在致病基因部位;Cas蛋白可对致病基因进行切割,基因的本质是有遗传效应的DNA片段,由此可见,Cas蛋白应该是一种限制性核酸内切酶。 (3)利用动物病毒侵染动物细胞的特性,可选用动物病毒为运载体,从而使复合体在运载体的协助下能够大量主动进入人体细胞,但为了防止病毒的致病性,在使用前需要对运载体进行灭毒(或减毒)处理,以保证其安全性。该运载体是大分子物质,进入人体细胞的方式通常是胞吞。,答案:(1)体外(2)显微注射碱基互补配对限制性核酸内切(3)灭毒(或减毒)胞吞,【误区警示】 (1)忽略题干CRISPR-Cas技术治疗遗传病的基本过程。 (2)不明确基因工程的工具和应用,不能区分体外基因治疗和体内基因治疗,以及基因表达载体导入受体细胞的方法。,【跟踪小练】 1.动物乳腺生物反应器是一项利用转基因动物的乳腺代替传统的生物发酵,进行大规模生产可供治疗人类疾病或用于保健的活性蛋白质的现代生物技术。目前科学家已在牛和羊等动物的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋
