《基因工程的應(yīng)用》PPT課件.ppt

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1．3基因工程的應(yīng)用,課標(biāo)領(lǐng)航1．舉例說(shuō)出基因工程的應(yīng)用及取得的豐碩成果。2．了解基因工程的進(jìn)展。3．了解基因工程在農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等方面的應(yīng)用?！局攸c(diǎn)】基因工程在農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等方面的應(yīng)用?！倦y點(diǎn)】基因治療的方法。,情景導(dǎo)航基因工程給人們帶來(lái)了福音，其在農(nóng)牧業(yè)、工業(yè)、環(huán)境、能源和醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域，展示出了美好的應(yīng)用前景。例如，將一個(gè)具有殺蟲(chóng)效果的基因轉(zhuǎn)移到棉花、水,稻等農(nóng)作物中，這些轉(zhuǎn)基因作物就有了抗蟲(chóng)能力,因此基因工程可被應(yīng)用到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域；要是把抗蟲(chóng)基因轉(zhuǎn)移到楊樹(shù)、松樹(shù)等樹(shù)木中，基因工程就可被應(yīng)用到林業(yè)領(lǐng)域；要是把生物激素基因轉(zhuǎn)移到動(dòng)物中去，這就與漁業(yè)和畜牧業(yè)有關(guān)了；如果利用微生物或動(dòng)物細(xì)胞來(lái)生產(chǎn)多肽藥物，那么基因工程就可以應(yīng)用到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域……,,,,,,,,,核心要點(diǎn)突破,,基礎(chǔ)自主梳理,,知能過(guò)關(guān)演練,1．3基因工程的應(yīng)用,基礎(chǔ)自主梳理,一、植物基因工程的成果1．抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因植物(1)殺蟲(chóng)基因種類(lèi)：Bt毒蛋白基因、_______抑制劑基因、_______抑制劑基因、植物凝集素基因等。(2)成果：抗蟲(chóng)植物，如棉、玉米、馬鈴薯、番茄等。,蛋白酶,淀粉酶,2．抗病轉(zhuǎn)基因植物(1)植物的病原微生物：_____、真菌和細(xì)菌等。(2)抗病基因種類(lèi)①抗病毒基因：病毒__________基因和病毒復(fù)制酶基因。②抗真菌基因：_________酶基因和抗毒素合成基因。③成果：抗煙草花葉病毒的轉(zhuǎn)基因煙草和抗病毒的轉(zhuǎn)基因小麥、甜椒、番茄等。,病毒,外殼蛋白,幾丁質(zhì),3．抗逆轉(zhuǎn)基因植物(1)抗逆基因：調(diào)節(jié)細(xì)胞________的基因，使作物抗鹽堿、抗干旱；魚(yú)的抗凍蛋白基因使作物耐寒；抗除草劑基因，使作物抗除草劑。(2)成果：煙草、大豆、番茄、玉米等。4．轉(zhuǎn)基因改良植物品質(zhì)(1)優(yōu)良基因：必需_____________的蛋白質(zhì)編碼基因、控制番茄果實(shí)成熟的基因和植物花青素代謝有關(guān)的基因。(2)成果：轉(zhuǎn)基因玉米、轉(zhuǎn)基因延熟番茄和轉(zhuǎn)基因矮牽牛。,滲透壓,氨基酸含量多,思考感悟某研究小組在利用基因工程改造棉花時(shí)，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)入的基因始終不表達(dá)，其原因可能是什么？【提示】構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，沒(méi)有加入啟動(dòng)子和終止子。,二、動(dòng)物基因工程的成果1．提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速度(1)生長(zhǎng)基因：外源__________基因。(2)成果：轉(zhuǎn)基因綿羊、轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)。2．改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)(1)優(yōu)良基因：腸乳糖酶基因。(2)成果：轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中,______含量少。,生長(zhǎng)激素,乳糖,3．轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物(1)基因來(lái)源：藥用______基因＋______蛋白基因的啟動(dòng)子。(2)成果：乳腺生物反應(yīng)器。4．轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體(1)器官供體：抑制或除去抗原決定基因。(2)成果：利用克隆技術(shù)培育沒(méi)有免疫排斥反應(yīng)的豬器官。,蛋白,乳腺,三、基因工程藥品1．來(lái)源：轉(zhuǎn)基因________。2．成果：人胰島素、細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等。四、基因治療1．概念：把__________導(dǎo)入病人體內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的。2．成果：將腺苷脫氨酶基因?qū)牖颊叩牧馨图?xì)胞。,工程菌,正常基因,核心要點(diǎn)突破,(2011年青島市高二檢測(cè))金花茶是中國(guó)特有的觀賞品種，但易被有害真菌感染得枯萎病，降低觀賞價(jià)值?？茖W(xué)家在某種植物中找到了抗枯萎病的基因，用轉(zhuǎn)基因方法培育出了抗枯萎病的新品種。請(qǐng)據(jù)圖回答：,(1)將②連接到①上并形成③，常用到的酶有________。(2)抗枯萎病的金花茶培育成功，從變異的角度來(lái)說(shuō)屬于________。(3)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)基因方法獲得的抗病金花茶，將來(lái)產(chǎn)生的配子中是否一定含有抗病基因？________。(4)通過(guò)檢測(cè)，被③侵染的金花茶葉片細(xì)胞具備了抗病性，這說(shuō)明②已經(jīng)________。從抗病基因是否表達(dá)可以從個(gè)體水平上做________實(shí)驗(yàn)，簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)過(guò)程。,【嘗試解答】(1)限制性?xún)?nèi)切酶、DNA連接酶(2)基因重組(3)不一定(4)表達(dá)抗病接種將普通金花茶和轉(zhuǎn)基因金花茶分成兩組，分別接種有害真菌，其他培養(yǎng)條件適宜且相同。培養(yǎng)一段時(shí)間觀察兩組金花茶的抗病情況,通過(guò)對(duì)照確定抗病基因是否表達(dá)。,【解析】(1)①是用限制性核酸內(nèi)切酶切割質(zhì)粒，②是指目的基因的獲取，③是指目的基因與質(zhì)粒在DNA連接酶的作用下形成重組質(zhì)粒。(2)基因工程是在人為作用下將控制不同性狀的基因重新組合從而改造生物性狀，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)這種變異屬于基因重組。(3)轉(zhuǎn)基因方法獲得的抗病金花茶可能屬于雜合子如Aa，將來(lái)產(chǎn)生的配子可能是A或a。(4)金花茶葉片細(xì)胞具備了抗病性，說(shuō)明目的基因已在受體細(xì)胞中得到了表達(dá)。,【誤區(qū)警示】植物雜交和基因工程依據(jù)的原理都是基因重組。但基因工程中的基因重組不同于雜交過(guò)程中的基因重組，主要表現(xiàn)在不經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂和有性生殖過(guò)程，而是在人為控制條件下定向改變生物的性狀。,跟蹤訓(xùn)練運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù)的育種方法，將抗菜青蟲(chóng)的Bt基因轉(zhuǎn)移到優(yōu)質(zhì)油菜中，培育出轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)的油菜品種，這一品種在生長(zhǎng)過(guò)程中能產(chǎn)生特異的殺蟲(chóng)蛋白，對(duì)菜青蟲(chóng)有顯著抗性，能大大減輕菜青蟲(chóng)對(duì)油菜的危害，提高油菜產(chǎn)量，減少農(nóng)藥作用，保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。根據(jù)以上的信息，下列敘述正確的是()A．Bt基因的化學(xué)成分是蛋白質(zhì)B．Bt基因中有菜青蟲(chóng)的遺傳物質(zhì)C．轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)油菜能產(chǎn)生殺蟲(chóng)蛋白是由于Bt基因在其體內(nèi)得以表達(dá)的結(jié)果。D．轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)油菜產(chǎn)生的殺蟲(chóng)蛋白是無(wú)機(jī)物,解析：選C。Bt基因也被稱(chēng)為Bt毒蛋白基因，在該基因指導(dǎo)下表達(dá)出的蛋白質(zhì)對(duì)害蟲(chóng)有毒害作用，能夠殺死害蟲(chóng)，但對(duì)哺乳動(dòng)物無(wú)害。該基因來(lái)自蘇云金芽孢桿菌。把該基因通過(guò)基因工程手段導(dǎo)入植物體內(nèi)可培育成抗蟲(chóng)植物，減少農(nóng)藥的使用量，既增加了農(nóng)作物產(chǎn)量，也保護(hù)了環(huán)境。,1．原理：利用基因工程技術(shù)，把動(dòng)物的乳腺作為生產(chǎn)工具，使目的基因在其內(nèi)表達(dá)，獲得人類(lèi)需要的生物產(chǎn)品。2．操作過(guò)程獲取目的基因→構(gòu)建基因表達(dá)載體→顯微注射進(jìn)哺乳動(dòng)物受精卵中→形成胚胎→將胚胎送入母體動(dòng)物→發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物(只有在產(chǎn)下的雌性個(gè)體中，轉(zhuǎn)入的基因才能表達(dá))。,3．優(yōu)點(diǎn)(1)產(chǎn)量高，易獲得目標(biāo)產(chǎn)品。(2)目標(biāo)產(chǎn)品質(zhì)量好，因?yàn)槿橄俳M織具有一整套全面對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行合成和加工的能力。(3)產(chǎn)品成本低。(4)從乳汁中提取產(chǎn)品，操作簡(jiǎn)單。,繼哺乳動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器研發(fā)成功后，膀胱生物反應(yīng)器的研究也取得了一定進(jìn)展。最近,科學(xué)家培育出一種轉(zhuǎn)基因小鼠,其膀胱上皮細(xì)胞可以合成人的生長(zhǎng)激素并分泌到尿液中。請(qǐng)回答：(1)將人的生長(zhǎng)激素基因?qū)胄∈笫荏w細(xì)胞，常用方法是______________________________。(2)進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移時(shí)，通常要將外源基因轉(zhuǎn)入__________中，原因是__________________。(3)通常采用____________________技術(shù)檢測(cè)外源基因是否插入了小鼠的基因組。(4)在研制膀胱生物反應(yīng)器時(shí)，應(yīng)使外源基因在小鼠的__________________細(xì)胞中特異表達(dá)。,【嘗試解答】(1)顯微注射法(2)受精卵(或早期胚胎細(xì)胞)受精卵(或早期胚胎細(xì)胞)具有全能性，可使外源基因在相應(yīng)組織細(xì)胞表達(dá)(3)DNA分子雜交(核酸探針)(4)膀胱上皮,【解析】在基因工程中，若受體細(xì)胞是動(dòng)物細(xì)胞，常采用顯微注射的方法導(dǎo)入目的基因。若要使小鼠膀胱上皮細(xì)胞合成人的生長(zhǎng)激素，在進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移時(shí)，當(dāng)作受體細(xì)胞的通常是受精卵，其原因是受精卵具有全能性，可使外源基因在相應(yīng)組織細(xì)胞中得到表達(dá)。檢測(cè)目的基因是否插入到受體細(xì)胞的基因組，通常采用的是DNA分子雜交技術(shù)。,【互動(dòng)探究】(1)上述過(guò)程的原理是什么？(2)為何將目的基因?qū)氚螂咨掀ぜ?xì)胞更方便？【提示】(1)基因重組。(2)不受雌雄個(gè)體的限制。,【拓展提升】利用微生物生產(chǎn)蛋白質(zhì)類(lèi)藥物，是指將人們需要的某種蛋白質(zhì)的編碼基因構(gòu)建成表達(dá)載體后導(dǎo)入微生物，然后利用微生物發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)蛋白質(zhì)類(lèi)藥物。與傳統(tǒng)的制藥相比有以下優(yōu)越性：(1)利用活細(xì)胞作為表達(dá)系統(tǒng)，表達(dá)效率高，無(wú)需大型裝置和大面積廠(chǎng)房就可以生產(chǎn)出大量藥品。(2)可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來(lái)源不足的問(wèn)題。(3)降低生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)人員和管理人員。,1．基因檢測(cè)與基因治療的比較,2．基因治療的原理、過(guò)程(1)原理：利用正?；蛑脫Q或彌補(bǔ)缺陷基因的治療方法，即把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的。(2)過(guò)程,(2011年貴陽(yáng)高二檢測(cè))如圖所示為人體正常紅細(xì)胞和鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者紅細(xì)胞形態(tài)及鐮刀型細(xì)胞貧血癥的基因治療過(guò)程，請(qǐng)回答以下問(wèn)題：,(1)________圖細(xì)胞為鐮刀型細(xì)胞貧血癥的紅細(xì)胞，這種病是由于________________________造成的。(2)寫(xiě)出以下結(jié)構(gòu)或物質(zhì)的名稱(chēng)：A．__________________；D.___________________________________。,(3)寫(xiě)出以下過(guò)程的操作內(nèi)容：①__________________________________；②用攜帶正?；虻妮d體(病毒)侵染造血干細(xì)胞；③__________________________________；④__________________________________。(4)該方法屬于________(填“體內(nèi)”或“體外”)基因治療，其特點(diǎn)是__________________________________。(5)患者身體康復(fù)后，所生子女是否會(huì)帶有鐮刀型細(xì)胞貧血癥基因？請(qǐng)說(shuō)明理由。,【嘗試解答】(1)乙基因突變(2)合成血紅蛋白的正?；?目的基因)造血干細(xì)胞(3)①將正?；?qū)氲捷d體中③將載體(攜帶正?；?導(dǎo)入到造血干細(xì)胞染色體上④經(jīng)過(guò)改造的造血干細(xì)胞輸入到患者骨髓中并產(chǎn)生正常的血細(xì)胞(4)體外操作復(fù)雜但效果較為可靠,(5)如果該患者的鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由于個(gè)體發(fā)育的受精卵時(shí)期基因突變引起的，子女會(huì)攜帶該致病基因；如果患者的鐮刀型細(xì)胞貧血癥是由于個(gè)體發(fā)育過(guò)程中后天基因突變引起的，其生殖細(xì)胞中不含致病基因。因此不管是否經(jīng)過(guò)基因治療,子女都不含該致病基因。,【解析】本題主要考查通過(guò)基因治療的措施來(lái)徹底治愈遺傳病的操作過(guò)程。(1)由于基因突變使紅細(xì)胞形態(tài)上成鐮刀狀而易破碎，如圖乙。(2)在基因治療過(guò)程中，A為目的基因，可以與載體結(jié)合后導(dǎo)入受體細(xì)胞中，D作為受體細(xì)胞應(yīng)為具有持續(xù)分裂能力的造血干細(xì)胞。,(3)基因治療過(guò)程應(yīng)有四個(gè)步驟；其中③為將基因表達(dá)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞D的染色體上，④為將具有正常功能的造血干細(xì)胞轉(zhuǎn)移至體內(nèi)，由此可知，此過(guò)程為體外基因治療。(4)基因突變?nèi)舭l(fā)生在體細(xì)胞內(nèi)一般不遺傳給后代,若發(fā)生在生殖細(xì)胞中可能遺傳給后代。,【探規(guī)尋律】基因治療的途徑,跟蹤訓(xùn)練(2011年上饒高二檢測(cè))《人類(lèi)基因治療》報(bào)道，在美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)基因治療中心接受基因治療的三名遺傳性失明患者都重新獲得了一定的視力，并且沒(méi)有嚴(yán)重的副作用?；蛑委熓侵?),A．把健康外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的B．對(duì)有缺陷的細(xì)胞進(jìn)行修復(fù)，從而使其恢復(fù)正常,達(dá)到治療疾病的目的C．運(yùn)用人工誘變方法，使有基因缺陷的細(xì)胞發(fā)生基因突變，從而恢復(fù)正常D．運(yùn)用基因工程技術(shù)，把有缺陷的基因切除，達(dá)到治療疾病的目的,解析：選A。由于對(duì)基因治療定義理解不到位，很容易錯(cuò)選B或C或D。基因治療只是將正常的基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能,從而達(dá)到治療疾病的目的，而細(xì)胞中的缺陷基因并未修復(fù)，和正?；蛲瑫r(shí)存在，基因治療也不是切除病變基因或誘發(fā)其突變。,