创新设计13-14生物(人教版)选修3课件：1.3基因工程的应用

1.3 基因工程的应用,课程标准 列举基因工程的应用成果。 课标解读 1.结合教材实例，说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。 2.了解基因工程的新进展。 3.了解基因工程在农业、医疗等方面的应用。,1抗虫转基因植物与抗病转基因植物,植物基因工程成果,杀虫活性,抗病基因,蛋白酶,淀粉酶,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。,赖氨酸,蛋白质编码,思维激活1 基因工程育种的主要优点有哪些？ 提示 基因工程育种最大的优势是目的性强，克服了远源杂交不亲和的障碍。,植物基因工程的应用,特别提醒 (1)抗虫转基因植物虽能抗虫但不抗病毒、细菌、真菌等；(2)培育抗虫作物的优点：减少环境污染、降低生产成本；(3)不同的抗虫基因作用机理不同；(4)Bt毒蛋白基因来自苏云金芽孢杆菌。,【巩固1】 金茶花是中国特有的观赏品种，但易得枯萎病。科学家在某种植物中找到了抗枯萎病基因，通过下图所示的方法培育出了抗枯萎病的新品种。下列相关叙述中，正确的是 ( )。,A图中在基因工程中依次叫做基因表达载体、目的基因 B形成的操作中使用的酶有限制酶、DNA聚合酶和DNA连接酶 C由培育至过程中，依次经历了脱分化、再分化过程 D在幼苗中检测到抗枯萎病基因标志着成功培育新品种 解析 图中依次叫运载体、目的基因；过程的操作使用的酶有限制酶和DNA连接酶；由培育至的过程为植物组织培养，包括脱分化和再分化；幼苗具有抗枯萎的性状标志着成功培育出新品种。 答案 C,动物基因工程的前景,动物基因工程的应用,生长激素,乳糖,蛋白,启动子,抗原决定,思维激活2 器官移植是一个世界性难题，现在科学家发现可以用猪的器官代替人的器官进行移植，其原因是什么？ 提示 猪的内脏构造、大小、血管分布与人类的极为相似，而且猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远少于灵长目动物。,动物基因工程的应用,特别提醒 (1)动物基因工程的应用主要体现在提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物等方面，不是为了产生体型巨大的个体。 (2)比乳腺生物反应器更具有优势的是(相同原理的)膀胱生物反应器，如收集蛋白容易，不会对动物造成伤害；不分性别、不分生殖期等。,【巩固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,解析 转基因生物是指利用基因工程技术导入外源基因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。题中的转基因牛中携带有外源的白蛋白基因。 答案 B,1基因工程药物异军突起 (1)来源 。 (2)成果 细胞因子、 、 、激素等。 (3)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。,基因工程药物及基因治疗,转基因工程菌,抗体,疫苗,遗传病,糖尿病,2基因治疗曙光初照 (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)成果 将腺苷酸脱氨酶基因转入患者 或造血干细胞中，治疗复合型免疫缺陷症。 (3)方法 体外基因治疗：先从病人体内获得 ，如T淋巴细胞，进行培养。然后，在 完成基因转移，再筛选成功转移的细胞 ，最后重新 。 体内基因治疗：直接向人体组织细胞中 的治疗方法。,正常基因,淋巴细胞,某种细胞,体外,扩增培养,输入患者体内,转移基因,思维激活3 基因治疗是否可治疗所有疾病？实施基因治疗，就是用健康基因取代患病基因，对吗？ 提示 基因治疗针对遗传病的治疗方法，是用正常基因去替代细胞内异常的基因，使正常基因的表达产物发挥功能，而非替换基因本身，另外替换以后性状可以发生改变，但由于正常基因只是导入某些功能细胞中，且是体细胞，所以获得的性状不会遗传给下一代。,1基因治疗 (1)概念 向目标细胞中引入正常功能的基因，以纠正和补偿基因的缺陷，达到治疗遗传病的目的。 (2)过程,(3)途径,2.基因诊断 (1)概念 也称DNA诊断或基因探针技术，即在DNA水平上分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。 (2)过程 用放射性同位素(如32P)或荧光分子标记的DNA分子做探针，利用DNA分子杂交的原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。 (3)特点 准确性高、不受细胞类型和发病年龄的限制，可用于一切遗传病的诊断。,特别提醒 在基因工程中，若受体细胞是原核生物(如大肠杆菌)，则生产的“干扰素”是不具备活性的，因为原核细胞内无内质网、高尔基体等细胞器，只有核糖体，因此只能合成相应的蛋白质，而无法添加糖基，若使“干扰素”具有活性，还必须人工处理加上糖基。,【巩固3】 下图是利用基因工程方法生产人白细胞干扰素的过程图，据图回答下面的问题。,(1)过程需要_的参与。 (2)物质是从大肠杆菌分离出的_。其化学本质是_，它必须能在宿主细胞中_。 (3)过程表明目的基因_。 解析 (1)图示过程即获取目的基因，需限制性内切酶作切割工具；(2)物质为从大肠杆菌中分离出的质粒，它可作为目的基因的运载体，其化学本质为小型环状DNA分子；(3)过程表明了目的基因可在大肠杆菌内实现表达。 答案 (1)限制性内切酶 (2)质粒 DNA 复制并稳定地保存 (3)在大肠杆菌内表达,【例1】 科学家通过基因工程，成功培育出能抗棉铃虫的棉花植株抗虫棉。其过程大致如图所示。,植物基因工程的应用,(1)细菌的基因之所以能在棉花细胞内表达，产生抗性，其原因是_。 (2)上述过程中，将目的基因导入棉花细胞内使用的方法是_，这种导入方法较经济、有效。目的基因能否在棉株体内稳定维持和表达其遗传特性的关键是目的基因是否插入到受体细胞染色体DNA上，这需要通过检测才能知道，检测采用的最好方法是_。,(3)上述基因工程中的核心步骤是_，其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以_给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。 (4)利用基因工程技术培育抗虫棉，与诱变育种和杂交育种方法相比，具有_和_等突出的优点，但是目前基因工程仍不能取代杂交育种和诱变育种。与基因工程技术相比，杂交育种和诱变育种方法主要具有_的优点。,思维导图：,深度剖析 细菌的基因能在棉花细胞内表达的原因是不同的生物共用一套遗传密码；将目的基因导入植物细胞最常用的方法是农杆菌转化法；检测目的基因是否导入受体细胞的方法是DNA分子杂交法；基因工程的核心是基因表达载体的构建，当导入受体细胞后，目的基因可以随着载体的复制而遗传给下一代。 答案 (1)它们共用一套遗传密码 (2)农杆菌转化法 DNA分子杂交技术 (3)基因表达载体的构建 遗传 (4)目的性强 克服远缘杂交不亲和性(或能有效地打破物种的生殖隔离界限) 操作简便易行,【例2】 继哺乳动物乳腺生物反应器研究成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答以下问题。 (1)进行基因转移时，通常要将外源基因转入_中，原因是_。 (2)转基因小鼠的膀胱上皮细胞合成的人的生长激素的成分是_，此过程包括_和_。 (3)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。,动物基因工程的应用,思维导图：,深度剖析 本题考查生物反应器的知识。(1)作为动物基因工程受体细胞的通常是受精卵，因为受精卵体积大，便于操作，经培养后可直接表达性状。(2)人的生长激素的成分是蛋白质，蛋白质的合成过程包括转录和翻译。(3)膀胱生物反应器中得以表达目的基因的是小鼠的膀胱上皮细胞。 答案 (1)受精卵 受精卵体积大，便于操作，经培养后可直接表达性状 (2)蛋白质 转录 翻译 (3)膀胱上皮,【例3】 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。,基因工程在医学领域的应用,(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。 (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_。,思维导图：,深度剖析 本题综合考查基因治疗的知识，解题时应注意提取题干中的信息，并了解基因治疗的过程。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序是不同的。 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)脱氧核苷酸的排序不同,技巧点拨 (1)界定基因诊断与基因治疗,(2)基因治疗的实质 在基因治疗的过程中，正常基因、病变基因都可以表达，由于正常基因的表达掩盖了病变基因的表达，使病人表现正常，最终达到治疗疾病的目的。,