2022-2023学年高中生物 第一单元 生物技术与生物工程 第一章 基因工程和蛋白质工程 1.1.2 基因工程的应用课件 中图版选修3.ppt

其次节其次节基因工程的应用基因工程的应用课课程程标标准准1举举例例说说出基因工程的出基因工程的应应用2调查调查基因工程基因工程产产品在社会中的品在社会中的应应用情况，商量用情况，商量转转基因基因生物的利与弊生物的利与弊课标课标解解读读1举举例例说说出基因工程在改良出基因工程在改良动动植物品种、生植物品种、生产产基因工程基因工程药药物等方面的物等方面的应应用2举举例例说说出基因治出基因治疗疗的基本原理与的基本原理与过过程，了解基因治程，了解基因治疗疗的新的新进进展基因工程技基因工程技术为术为_开辟了一条捷径，使人开辟了一条捷径，使人们们能能够够大大幅度幅度_，获获得了大量得了大量_的作物品种的作物品种1)毒蛋白的作用毒蛋白的作用科学家在科学家在_中中发现发现了一种毒蛋白，了一种毒蛋白，该该毒蛋白毒蛋白对对_有有_作用基因工程在农业上的应用基因工程在农业上的应用1转基因育种转基因育种作物育种作物育种改良作物性状改良作物性状优质优质高高产产2抗虫棉的培育抗虫棉的培育苏苏云金杆菌云金杆菌棉棉铃铃虫虫特异性的毒特异性的毒杀杀(2)抗虫棉的培育抗虫棉的培育利用利用_的方法，把的方法，把苏苏云金杆菌的云金杆菌的_基因基因导导入入到棉花到棉花细细胞内，使其在生胞内，使其在生长过长过程中合成了程中合成了_，从而，从而达到达到灭灭虫效果。

虫效果3)抗虫作物的意抗虫作物的意义义抗虫作物的培育和种植，不但降低了作物的抗虫作物的培育和种植，不但降低了作物的_，使作物能使作物能稳产稳产、高、高产产，还还降低了降低了_的使用，削减的使用，削减对对_基因工程基因工程毒蛋白毒蛋白毒蛋白毒蛋白生生产产成本成本农药农药环环境的境的污污染染一般水稻不含一般水稻不含_，人，人们们将将_导导入水稻入水稻中，并中，并诱导诱导它它们们在水稻在水稻细细胞中胞中_，使水稻中的双，使水稻中的双香叶素二磷酸能香叶素二磷酸能转转化成化成_人体可将人体可将该该物物质转质转化成化成_这这种大米的种大米的颜颜色金黄，被形象地色金黄，被形象地称称为为“_”你你认为认为抗虫棉所含的毒蛋白抗虫棉所含的毒蛋白对对人体有毒人体有毒吗吗？为为什什么？么？提示提示无毒由于无毒由于该该毒蛋白只毒蛋白只对对棉棉铃铃虫具有特异性的毒虫具有特异性的毒杀杀作用思维激活思维激活13转基因转基因“金米金米”维维生素生素A有关有关酶酶的基因的基因得以表达得以表达胡胡萝萝卜素卜素维维生素生素A金米金米(1)大幅度改良作物性状，大幅度改良作物性状，获获得得优质优质高高产产的作物品种，如高的作物品种，如高产产、稳产稳产和具有和具有优优良品良品质质的的农农作物或具有各种抗逆性的作作物或具有各种抗逆性的作物品种等。

物品种等2)克服了克服了远缘杂远缘杂交不交不亲亲和的障碍和的障碍3)目的性目的性强强，育种周期短育种周期短1)培育原理：利用基因工程技培育原理：利用基因工程技术术，把，把苏苏云金杆菌的毒蛋白云金杆菌的毒蛋白基因基因导导入到棉花入到棉花细细胞内，使其在生胞内，使其在生长过长过程中合成了毒蛋白，程中合成了毒蛋白，从而达到从而达到灭灭虫的效果虫的效果1基因工程育种的优点基因工程育种的优点2抗虫棉的培育抗虫棉的培育(2)培育培育过过程程获获得毒蛋白基因：直接从得毒蛋白基因：直接从苏苏云金杆菌中分离或人工合成云金杆菌中分离或人工合成重重组载组载体的构建：从体的构建：从细细菌中提取合适的菌中提取合适的质质粒，用适宜的粒，用适宜的限制限制酶酶切割，用切割，用DNA连连接接酶酶将毒蛋白基因将毒蛋白基因连连接到接到质质粒上，粒上，形成重形成重组载组载体重重组载组载体的体的导导入与入与筛选筛选：将重：将重组载组载体与棉花受精卵放在体与棉花受精卵放在一起培育，使重一起培育，使重组载组载体体进进入受体入受体细细胞，然后在胞，然后在选择选择培育基培育基上除去不含重上除去不含重组质组质粒的粒的细细胞抗虫基因的表达与抗虫基因的表达与鉴鉴定：将含重定：将含重组质组质粒的受精卵在肯定粒的受精卵在肯定条件下培育成棉花植株，条件下培育成棉花植株，检测检测其是否具有抗虫性状。

其是否具有抗虫性状格外提醒格外提醒转转基因抗虫作物能抗病虫害，不能抗病毒基因抗虫作物能抗病虫害，不能抗病毒若利用基因工程技若利用基因工程技术术培育能固氮的水稻新品种，其培育能固氮的水稻新品种，其在在环环境保境保护护上的重要意上的重要意义义是是()A削减氮肥使用量，降低生削减氮肥使用量，降低生产产成本成本B削减氮肥生削减氮肥生产产量，量，节节省能源省能源C避开使用氮肥避开使用氮肥过过多引起的多引起的环环境境污污染染D改良土壤的群落改良土壤的群落结结构构解析解析农业农业生生产产中大量施用氮肥、磷肥，往往造成水体富中大量施用氮肥、磷肥，往往造成水体富营营养化，引起淡水养化，引起淡水“水水华华”、海洋、海洋“赤潮赤潮”现现象的象的发发生，造成生，造成水体水体恶恶化，化，污污染染环环境利用基因工程技境利用基因工程技术术培育能固氮的水培育能固氮的水稻新品种，可削减氮肥施用量，避开水体富稻新品种，可削减氮肥施用量，避开水体富营营养化，在养化，在环环保方面具有重要意保方面具有重要意义义答案答案C【巩固巩固1】1982年，某公司首次将年，某公司首次将_投放市投放市场场，标标志着世志着世界上第一种界上第一种_应应用于用于临临床医学。

床医学现现在已有多在已有多种利用基因工程技种利用基因工程技术术研制的研制的_和和_产产品品应应用于用于临临床治床治疗疗1)传统传统疫苗的缺点疫苗的缺点传统传统的疫苗一般的疫苗一般为为_的病毒或的病毒或细细菌等，容易造菌等，容易造成接种者心理上的成接种者心理上的负负担，格外是担，格外是_疫苗、疫苗、_疫苗疫苗基因工程在医学上的应用基因工程在医学上的应用1基因工程药物基因工程药物重重组组胰胰岛岛素素基因工程基因工程药药物物医用多医用多肽肽蛋白蛋白质类质类2基因工程疫苗基因工程疫苗减毒或减毒或灭灭活活肝炎肝炎艾滋病艾滋病等另外，等另外，传统传统的疫苗主要的抗原物的疫苗主要的抗原物质质是是_或或_，往往由于病毒或，往往由于病毒或细细菌的菌的变变异，使其异，使其作用作用_2)基因工程疫苗的生基因工程疫苗的生产产科学家找到病毒或科学家找到病毒或细细菌中起关菌中起关键键作用的、序列保守的蛋白作用的、序列保守的蛋白质质和和_，利用基因工程的方法，由受体，利用基因工程的方法，由受体细细胞生胞生产这产这些蛋白些蛋白质质，经经_后可以作后可以作为为疫苗使用，其中疫苗使用，其中不会含有不会含有_以及它以及它们们的的_。

病毒的外壳蛋病毒的外壳蛋白白细细菌的膜蛋白菌的膜蛋白减小甚至减小甚至丢丢失失编码编码它它们们的基因的基因纯纯化化病毒或有害病毒或有害细细菌菌遗传遗传物物质质(1)基因治基因治疗疗的概念的概念基因治基因治疗疗是指将是指将_或或_通通过过肯肯定的方式定的方式导导入靶入靶细细胞内，可以胞内，可以_而达到治而达到治疗疗疾病的目的基因治疾病的目的基因治疗疗的策略主要有的策略主要有_等2)基因治基因治疗疗的的过过程程(以以镰镰刀型刀型细细胞胞贫贫血症血症为为例例)猎猎取人体取人体编码编码_将将该该基因插入到基因插入到载载体中体中用此用此载载体感染体感染_将将该细该细胞胞_的骨髓中，使其的骨髓中，使其产产生生_3基因治疗基因治疗正常基因正常基因有治有治疗疗作用的基因作用的基因订订正基因缺陷正基因缺陷基因置基因置换换、基因修、基因修复、基因增复、基因增补补、基因失活、基因失活血血红红蛋白的正常基因蛋白的正常基因造血干造血干细细胞胞回回输输到病人到病人正常的血正常的血细细胞胞基因治基因治疗疗需要哪些基本工具？需要哪些基本工具？为为什么？什么？提示提示限制性内切限制性内切酶酶、DNA连连接接酶酶、载载体等。

由于基因治体等由于基因治疗疗就是利用了基因工程技就是利用了基因工程技术术思维激活思维激活2利用基因工程的方法，将正常基因或有治利用基因工程的方法，将正常基因或有治疗疗作用的基因作用的基因导导入靶入靶细细胞内，以治胞内，以治疗疗有基因缺陷的疾病主要策略有基因有基因缺陷的疾病主要策略有基因置置换换、基因修复、基因增、基因修复、基因增补补、基因失活等基因失活等1基因治疗的原理基因治疗的原理2基因治疗的过程基因治疗的过程(以治疗镰刀型细胞贫血症为例以治疗镰刀型细胞贫血症为例)过过程程图图解解用限制性内切用限制性内切酶酶从正常人的从正常人的DNA分子分子中切取血中切取血红红蛋白基因蛋白基因用相同限制性内切用相同限制性内切酶酶切割切割载载体，再用体，再用DNA连连接接酶酶将正常血将正常血红红蛋白基因蛋白基因连连接接到到载载体上，形成重体上，形成重组载组载体体将携将携带带正常血正常血红红蛋白基因的重蛋白基因的重组载组载体体导导入患者的造血干入患者的造血干细细胞中，并将重胞中，并将重组组载载体插入到染色体体插入到染色体DNA上用选择选择培培育基育基筛选筛选出含重出含重组质组质粒的造血干粒的造血干细细胞胞将携将携带带正常血正常血红红蛋白基因的造血干蛋白基因的造血干细细胞胞输输入患者骨髓中，此造血干入患者骨髓中，此造血干细细胞胞产产生正常的血生正常的血细细胞，从而胞，从而产产生正常血生正常血红红蛋白，以根治蛋白，以根治镰镰刀型刀型细细胞胞贫贫血症血症格外提醒格外提醒体外基因治疗与体内基因治疗体外基因治疗与体内基因治疗体外基因治疗：先从病人体内获得相应的功能缺陷细胞，体外基因治疗：先从病人体内获得相应的功能缺陷细胞，进行培育，然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移进行培育，然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培育，最后重新输入患者体内。

的细胞扩增培育，最后重新输入患者体内体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因的治疗体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因的治疗方法基因治基因治疗疗是指是指()A把健康外源基因把健康外源基因导导入有基因缺陷的入有基因缺陷的细细胞中，达到治胞中，达到治疗疗疾病的目的疾病的目的B对对有缺陷的有缺陷的细细胞胞进进行修复，从而使其恢复正常，达到行修复，从而使其恢复正常，达到治治疗疗疾病的目的疾病的目的C运用人工运用人工诱变诱变的方法，使有基因缺陷的的方法，使有基因缺陷的细细胞胞发发生基因生基因突突变变，从而恢复正常，从而恢复正常D运用基因工程技运用基因工程技术术，把有缺陷的基因切除，达到治，把有缺陷的基因切除，达到治疗疗疾病的目的疾病的目的【巩固巩固2】解析解析基因治疗只是将正常的基因导入病人体内，使该基基因治疗只是将正常的基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而细因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而细胞中的缺陷基因并未修复，和正常基因同时存在，基因治胞中的缺陷基因并未修复，和正常基因同时存在，基因治疗也不是切除病变基因或诱发其突变，因而疗也不是切除病变基因或诱发其突变，因而B、C、D三项三项的说法都不符合基因治疗的概念。

的说法都不符合基因治疗的概念答案答案A转转基因抗病香蕉的培育基因抗病香蕉的培育过过程如程如图图所示质质粒上有粒上有PstSma、EcoR、Apa等四种限制等四种限制酶酶切割位点切割位点请请回回答下列答下列问题问题例例1】示例示例一一转基因植物育种转基因植物育种(1)构建含抗病基因的表达构建含抗病基因的表达载载体体A时时，应选应选用限制用限制酶酶_，对对_进进行切割2)培育基中的卡那霉素会抑制香蕉愈培育基中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细伤组织细胞的生胞的生长长，欲利用欲利用该该培育基培育基筛选筛选已已导导入抗病基因的香蕉入抗病基因的香蕉细细胞，胞，应应使基使基因表达因表达载载体体A中含有中含有_，作，作为标记为标记基因3)香蕉香蕉组织细组织细胞具有胞具有_，因此，可以利用，因此，可以利用组织组织培。