《高中生物 专题一课题三 基因工程的应用课件 新人教版选修3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中生物 专题一课题三 基因工程的应用课件 新人教版选修3（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1.3 1.3 基因工程的应用基因工程的应用一一、植物基因工程硕果累累、植物基因工程硕果累累植物基因工程技术：植物基因工程技术：1.1.提高农作物的抗逆能力提高农作物的抗逆能力2.2.改良农作物的品质改良农作物的品质3.3.利用植物生产药物利用植物生产药物植物基因工程的目的：植物基因工程的目的：培育高产、稳产、品质优良和有抗逆性的植物。培育高产、稳产、品质优良和有抗逆性的植物。1.1.抗虫转基因植物抗虫转基因植物方法：方法：目的基因：目的基因：从某些生物中分离出具有从某些生物中分离出具有杀虫活性杀虫活性的的基因，将其导入作物中，使其具有抗基因，将其导入作物中，使其具有抗虫性虫性BtBt毒蛋白基
2、因毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等因等成果：成果：转基因抗虫棉；转基因抗虫水稻等。转基因抗虫棉；转基因抗虫水稻等。转基因抗虫棉能抗病吗？转基因抗虫棉能抗病吗？ 请阅读请阅读P18P18生物资料技术卡生物资料技术卡, ,了解一些抗虫基因的抗虫机了解一些抗虫基因的抗虫机理。理。1.1.抗虫棉的目的基因是什么抗虫棉的目的基因是什么? ?目的基因从何而来目的基因从何而来? ?对对哺乳动物有害吗？哺乳动物有害吗？2.2.将抗虫基因将抗虫基因导入植物细胞中用的最多的方法是什导入植物细胞中用的最多的方法是什么？么？我国的科学家将
3、抗虫基因导入棉花用了什么独我国的科学家将抗虫基因导入棉花用了什么独创的方法创的方法? ?BtBt毒蛋白基因，从苏云金芽孢杆菌中分离出来，毒蛋白基因，从苏云金芽孢杆菌中分离出来，对哺乳动物无害。对哺乳动物无害。农杆菌转化法农杆菌转化法 花粉管通道法花粉管通道法 思考：思考：1.1.细菌的基因之所以能细菌的基因之所以能“嫁接嫁接”到棉花细胞内，原因是到棉花细胞内，原因是 。2.利用基因工程培育抗虫棉，与诱变育种和杂交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？育种相比，有什么优点？是属于哪种变异？ 不同生物共用一套遗传密码不同生物共用一套遗传密码 能够定向改造生物
4、性状；属于基因重组。能够定向改造生物性状；属于基因重组。目的目的基因基因病毒外壳蛋白基因（病毒外壳蛋白基因（CPCP基因）基因）病毒的复制酶基因病毒的复制酶基因成果：成果：抗烟草花叶病毒的转基因烟草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。抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。2.2.抗病转基因植物抗病转基因植物抗病毒基因：抗病毒基因：几丁质酶基因几丁质酶基因抗毒素合成基因抗毒素合成基因抗真菌基因：抗真菌基因：引起植物生病的病原微生物有：病毒、真菌和引起植物生病的病原微生物有：病毒、真菌和细菌细菌抗病毒转基因甜椒抗病毒转基因西葫芦练习练习 抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确
5、的是抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确的是 A A抗病毒转基因植物，可以抵抗所有病毒抗病毒转基因植物，可以抵抗所有病毒 B B抗病毒转基因植物，对病毒的抗性具有局限性抗病毒转基因植物，对病毒的抗性具有局限性或特异性或特异性 C C抗病毒转基因植物可以抗害虫抗病毒转基因植物可以抗害虫 D D抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异 B 3.3.抗逆转基因植物抗逆转基因植物成果：成果：A.A.利用调节利用调节细胞渗透压细胞渗透压的的基因基因，提高作物，提高作物抗旱抗旱和和抗抗盐碱盐碱能力；能力；B.B.将将鱼鱼的的抗冻蛋白抗冻蛋白基因基因转转入番茄，提高入
6、番茄，提高番茄番茄的抗冻的抗冻能力。能力。C.C.将将抗除草剂抗除草剂基因基因导入农导入农作物中，在喷洒除草剂时，作物中，在喷洒除草剂时，杀死杂草而不杀死农作物。杀死杂草而不杀死农作物。阅读阅读P19P19相关内容，找出目前在抗逆性转基因植物方面相关内容，找出目前在抗逆性转基因植物方面取得哪些成果？取得哪些成果？4.4.利用转基因改良农作物品质利用转基因改良农作物品质成果：成果：A.A.将将富含赖氨酸的蛋白质富含赖氨酸的蛋白质的编码的编码基因基因导入玉米，获得的转基因玉导入玉米，获得的转基因玉米赖氨酸含量提高米赖氨酸含量提高3030。B.B.将将控制番茄成熟控制番茄成熟的基因的基因带入番带入番
7、茄，获得转基因延熟番茄，储存茄，获得转基因延熟番茄，储存期可以达期可以达2 2个月。个月。C.C.将与将与植物花青素植物花青素有关的基因有关的基因导导入矮牵牛中，转基因矮牵牛出现入矮牵牛中，转基因矮牵牛出现颜色变异。颜色变异。阅读阅读P19P19相关内容，找出目前在抗逆性转基因植物方面相关内容，找出目前在抗逆性转基因植物方面取得哪些成果？取得哪些成果？转基因矮牵牛转基因蓝玫瑰转入荧光酶的转基因烟草苗二二. .动物基因工程前景广阔动物基因工程前景广阔1.1.用于提高动物生长速度用于提高动物生长速度2.2.用于改善畜产品品质用于改善畜产品品质3.3.用转基因动物生产药物用转基因动物生产药物4.4.
8、用转基因动物做器官移植的供体用转基因动物做器官移植的供体动物基因工程的目的：动物基因工程的目的：主要是为改善畜产品的品质，不是为了获得体型主要是为改善畜产品的品质，不是为了获得体型巨大的个体。巨大的个体。1.1.用于提高动物生长速度用于提高动物生长速度转入外源生长激素基因的转入外源生长激素基因的“ “超级小鼠超级小鼠” ” 转入生长激素基因的鱼（上）和同龄的鱼转入生长激素基因的鱼（上）和同龄的鱼目的基因：目的基因：生长激素基因生长激素基因2.2.用于改善畜产品的品质用于改善畜产品的品质“乳糖不耐症乳糖不耐症”乳糖含量低的奶牛：乳糖含量低的奶牛：将将肠乳糖酶基因肠乳糖酶基因导入奶牛基因组导入奶牛
9、基因组3.3.用转基因动物生产药物用转基因动物生产药物思考思考: :1 1、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。2 2、为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？、为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？ （1 1）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，）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代谢反应不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。 （2 2）从乳汁中获取目的基因产物，产量高，易提纯，）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加工，具有
10、稳定的生物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活性。 （3 3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，）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。转基因动物又可无限繁殖。将将 基因与基因与 等调等调控组件重组在一起，通过控组件重组在一起，通过 等方法，导入哺等方法，导入哺乳动物的乳动物的 中，将中，将 其其 送入母体，使其发育成转送入母体，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。反
11、应器。 乳腺生物反应器乳腺生物反应器药用蛋白药用蛋白乳腺蛋白基因的启动子乳腺蛋白基因的启动子显微注射显微注射受精卵受精卵药用蛋白基因目的基因：目的基因：过程：过程： 获取目的基因获取目的基因（药用蛋白基因）（药用蛋白基因）构建基因表达载体构建基因表达载体（药用蛋白基因药用蛋白基因与与乳腺蛋白乳腺蛋白基因启动子基因启动子等调控组件重组）等调控组件重组）显微注射显微注射（哺乳动物受精卵中（哺乳动物受精卵中）形成形成胚胎胚胎将胚胎送入将胚胎送入母体动物母体动物发育成转基因动物发育成转基因动物（只有在产下的雌性动物个（只有在产下的雌性动物个体中，转入的基因才能表达）体中，转入的基因才能表达）动物进入泌
12、乳期动物进入泌乳期（分泌的乳汁中包含所（分泌的乳汁中包含所需要的药物）需要的药物）优点：优点：产量高、质量好、成本低、易提取产量高、质量好、成本低、易提取成果：成果： 抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、 抗胰蛋白酶抗胰蛋白酶继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物发生器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：到尿液中。请回答：（1 1）将人的生长激
13、素基因导入小鼠受体细胞，常用方法）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是是_ _ _。（2 2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入）进行基因转移时，通常要将外源基因转入_中，原因是中，原因是_ _ _ _ _。（3 3）通常采用）通常采用 技术检测外源基因是否插入技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组了小鼠的基因组（4 4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的）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。细胞中特异表达。（5 5）膀胱生物发生器比）膀胱生物发生器比乳腺生物反应器有什么优点？乳腺生物反应器有什么优点？显微注射法显微注射法受精卵受精卵具全能
14、性，可使外源基因在相应的组织细胞中表达具全能性，可使外源基因在相应的组织细胞中表达DNA杂交杂交 膀胱上皮膀胱上皮 优点：优点： 膀胱反应器膀胱反应器1 1、可以从动物一出生就收集产物，不论动物的、可以从动物一出生就收集产物，不论动物的性别和是否正处于生殖期。性别和是否正处于生殖期。2 2、从尿液中提取蛋白质比从乳汁中提取更简便、从尿液中提取蛋白质比从乳汁中提取更简便、高效。高效。4.4.用转基因动物做器官移植的供体用转基因动物做器官移植的供体供体动物：供体动物： 猪猪存在难题：存在难题：解决方法：解决方法：将供体基因组导入某种基因调将供体基因组导入某种基因调节因子，以节因子，以抑制抗原决定基
15、因抑制抗原决定基因的表达的表达，或设法除去抗原决定或设法除去抗原决定基因，基因，再结合克隆技术，培育再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。克隆猪器官。免疫排斥免疫排斥 （T T细胞）细胞）导入人基因具特殊用途的猪和小鼠导入人基因具特殊用途的猪和小鼠一般临床上使用的胰岛素主要从一般临床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜猪、牛等家畜的胰腺的胰腺中提取，每中提取，每100kg100kg胰腺只能提取胰腺只能提取45g胰岛胰岛素。素。1.1.基因工程药品基因工程药品 胰岛素胰岛素三三. . 基因工程药物基因工程药物-异军突起异军突起l传统生产方法的缺点传统生产
16、方法的缺点产量低，价格昂贵，远不能满足社会需要。产量低，价格昂贵，远不能满足社会需要。l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利用基因工程方法制造“工程菌工程菌”，可可高效率高效率地地生产出各种生产出各种高质量、低成本高质量、低成本的药品。的药品。19791979年，科学家将动物体内的年，科学家将动物体内的胰岛素基因胰岛素基因与大肠杆菌与大肠杆菌DNADNA分子重组分子重组，并在大肠杆菌，并在大肠杆菌内实现了表达。内实现了表达。19821982年，美国一家基因公司用基因工程方年，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，售价降低了法生产的胰
17、岛素投入市场，售价降低了30%50%。 胰岛素是第一个基因工程药物。胰岛素是第一个基因工程药物。 干扰素是干扰素是病毒侵入细胞后，细胞产生病毒侵入细胞后，细胞产生的一种的一种糖蛋白糖蛋白。几乎能几乎能抵抗所有病毒引起的感染抵抗所有病毒引起的感染，是一种，是一种抗病毒的特效抗病毒的特效药药。此外对治疗某些。此外对治疗某些癌症和白血病癌症和白血病也有一定疗效。也有一定疗效。 传统的干扰素生产方法是从人血液中的传统的干扰素生产方法是从人血液中的白细胞内提白细胞内提取取，每，每300L300L血液只能提取出血液只能提取出1mg1mg干扰素。干扰素。 19801982年，科学家用基因工程方法在年，科学家
18、用基因工程方法在大肠杆菌大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素，及酵母菌细胞内获得了干扰素，是传统的生产量的是传统的生产量的1212万万倍。倍。19871987年上述干扰素大量投放市场。年上述干扰素大量投放市场。 2.2.基因工程药品基因工程药品 干扰素干扰素 治疗侏儒症的唯一方法治疗侏儒症的唯一方法，是注射生长激素。而生长，是注射生长激素。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，激素的获得很困难。以前，要获得生长激素需解剖尸体，从大脑的底部从大脑的底部摘取垂体摘取垂体，并从中提取生长激素。，并从中提取生长激素。 现利用基因工程方法，将人的现利用基因工程方法，将人的生长激素基因导入
19、大生长激素基因导入大肠杆菌肠杆菌中，使其生产生长激素。中，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激素，大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于相当于6 6万具尸体的全部产量。万具尸体的全部产量。 3.3.基因工程药品基因工程药品 生长激素生长激素目前目前我国我国生产的基因工程药物有生产的基因工程药物有白细胞介素白细胞介素2、干扰素、乙肝疫苗等。干扰素、乙肝疫苗等。四四. . 基因治疗曙光初基因治疗曙光初照照基因治疗是把基因治疗是把正常基因正常基因导入病人体内，使该基导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的因的表达产物发挥功能，从而达到
20、治疗疾病的目的。这是治疗目的。这是治疗遗传病遗传病的最有效的手段。的最有效的手段。基因治疗：基因治疗：原理：原理：把健康动物的正常基因导入含有缺陷基因的受体把健康动物的正常基因导入含有缺陷基因的受体细胞中，存在基因缺陷的细胞中，存在基因缺陷的病人细胞中既含有缺陷病人细胞中既含有缺陷基因，又含有通过基因工程导入的正常基因基因，又含有通过基因工程导入的正常基因，在，在病人体内两种基因都能表达，正常基因的表达产病人体内两种基因都能表达，正常基因的表达产物掩盖了缺陷基因的表达产物，从而治愈有了基物掩盖了缺陷基因的表达产物，从而治愈有了基因缺陷的疾病。因缺陷的疾病。1.1.体外基因治疗体外基因治疗例如：
21、例如：复合型免疫缺陷症的体外治疗复合型免疫缺陷症的体外治疗直接直接原因：原因： 缺乏缺乏腺苷酸脱氨酶（腺苷酸脱氨酶（ADAADA）根本根本原因：原因：腺苷酸脱氨酶（腺苷酸脱氨酶（ADAADA）基因）基因缺失缺失方方 法法： 将将ADAADA基因转入取自患者的淋巴细胞，使淋基因转入取自患者的淋巴细胞，使淋巴细胞能够产生腺苷酸脱氨酶，然后再将巴细胞能够产生腺苷酸脱氨酶，然后再将这种这种淋巴细胞转入患者体内。这种这种淋巴细胞转入患者体内。思考：思考：1 1、用遗传学原理预测腺苷酸脱氨酶基因缺失的原因？、用遗传学原理预测腺苷酸脱氨酶基因缺失的原因？2 2、为什么将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞？、为什么
22、将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞？基因突变或染色体变异基因突变或染色体变异 腺苷酸脱氨酶是人体免疫系统发挥正常功能所必需的，腺苷酸脱氨酶是人体免疫系统发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物质。淋巴细胞中具有这种酶才能产生抗体等物质。 2.2.体内基因治疗：体内基因治疗：例如：例如：直接向人体细胞中转移基因直接向人体细胞中转移基因囊性纤维病囊性纤维病治疗治疗利用修饰的利用修饰的腺病毒腺病毒作为载体，将治疗囊性纤维作为载体，将治疗囊性纤维病的正常基因转入患者的肺部组织中。病的正常基因转入患者的肺部组织中。？33载体载体治疗治疗基因基因受体受体细胞细胞重组重组受体细胞受体细胞患者患
23、者体内体内导入导入形成形成体外培养体外培养后导入后导入直接导入直接导入体体外外基因治疗基因治疗体体内内基因治疗基因治疗3.3.基因治疗的发展现状：基因治疗的发展现状：处于初期的临床试验阶段处于初期的临床试验阶段4.4.用于基因治疗的基因种类：用于基因治疗的基因种类：正常基因、反义基因和自杀基因正常基因、反义基因和自杀基因五五. .基因芯片基因芯片阅读阅读P24P242525，思考：1.1.什么是基因芯片？什么是基因芯片？2.2.基因芯片主要用于哪一方面？基因芯片主要用于哪一方面？3.3.使用基因芯片时，会用到碱基互补配对原则吗？使用基因芯片时，会用到碱基互补配对原则吗？ 基因芯片是特定序列的基
24、因芯片是特定序列的DNADNA片段（基因探针）片段（基因探针）从正常人的基因组中分离出从正常人的基因组中分离出DNADNA与与DNADNA芯片杂交就可芯片杂交就可以得出标准图谱；从病人的基因组中分离出以得出标准图谱；从病人的基因组中分离出DNADNA与与DNADNA芯片杂交就可以得出病变图谱。芯片杂交就可以得出病变图谱。 通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNADNA信息。信息。 基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现代化平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断诊断新新技术。技术。
