高中生物 專題1.3 基因工程的應用課件 新人教版選修3.ppt

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1．3 基因工程的應用,,專題1 基因工程,學習導航,,專題1 基因工程,一、植物基因工程的成果 植物基因工程技術主要用于提高農(nóng)作物的__________能力,以及改良農(nóng)作物的品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)____________等方面。,抗逆,藥物,1．抗蟲和抗病轉基因植物,Bt毒蛋白,淀粉酶抑制劑,抗毒素合成,環(huán)境污染,2.抗逆轉基因植物 (1)抗逆基因：調(diào)節(jié)______________的基因使作物抗鹽堿、抗干旱；魚的____________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。 3．轉基因改良植物品質(zhì) (1)優(yōu)良基因：必須氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因、控制番茄果實成熟的基因和與植物花青素代謝有關的基因。 (2)成果：富含____________的轉基因玉米、轉基因延熟番茄和轉基因矮牽牛。,細胞滲透壓,抗凍蛋白,賴氨酸,巧記 植物基因工程成果表現(xiàn):“三抗一優(yōu)良”,三抗是指“抗蟲”、“抗病”和“抗逆”，“一”優(yōu)良是指轉入的優(yōu)良基因表達的性狀表現(xiàn)優(yōu)良。,二、動物基因工程的前景,生長激素,乳糖,蛋白,啟動子,抗原決定,三、基因工程藥物 1．藥物來源：轉基因的“____________”。 2．成果:重組人胰島素、細胞因子、抗體、疫苗、激素等。 四、基因治療 1．概念：把____________導入病人體內(nèi)，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的。 2．成果：將腺苷酸脫氨酶基因轉入患者____________中，治療復合型免疫缺陷癥。,工程菌,正?；?淋巴細胞,3．方法 (1)體外基因治療：先從病人體內(nèi)獲得某種細胞，如T淋巴細胞，進行培養(yǎng)。然后，在_____________完成基因轉移，再 篩選成功轉移的細胞___________,最后重新輸入患者體內(nèi)。 (2)體內(nèi)基因治療：直接向人體組織細胞中____________的治病方法。,體外,擴增培養(yǎng),轉移基因,1．判一判 (1)轉基因抗蟲棉的Bt毒蛋白基因能抗病毒、細菌、真菌( ) (2)基因工程中，要培育轉基因植物和動物，選用的受體細胞都是受精卵( ) (3)利用工程菌可生產(chǎn)人的胰島素等某些激素( ) (4)直接在患者組織細胞中，進行改造致病基因的方法為體內(nèi)基因治療( ) (5)基因治療又叫基因診斷( ),√,×,×,×,×,2．連一連 將下列轉基因生物與其優(yōu)良性狀連線,植物基因工程的應用,抗蟲基因：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因,抗蟲水稻、抗蟲棉、抗蟲玉米,(1)抗病毒基因：病毒外殼蛋白基因、病毒復制酶基因；(2)抗真菌基因：幾丁質(zhì)酶基因、抗毒素合成基因,抗病毒煙草、抗病毒小麥、抗病毒番茄、抗病毒甜椒,抗逆基因：調(diào)節(jié)細胞滲透壓基因、抗凍蛋白基因、抗除草劑基因,抗鹽堿和抗干旱的煙草、抗寒番茄、抗除草劑的大豆和玉米,優(yōu)良性狀基因：提高必需氨基酸含量的蛋白質(zhì)編碼基因、控制番茄成熟的基因、與花青素代謝有關的基因,高賴氨酸玉米、耐儲存番茄、新花色矮牽牛,特別提醒 目的基因的專一性 (1)抗蟲不抗病毒、細菌和真菌。 (2)抗旱不抗寒。,(2014·寧波高二檢測)抗病毒轉基因植物成功表達后，以下說法正確的是( ) A．抗病毒轉基因植物可以抵抗所有病毒 B．抗病毒轉基因植物對病毒的抗性具有局限性或特異性 C．抗病毒轉基因植物可以抗害蟲 D．抗病毒轉基因植物可以穩(wěn)定遺傳，不會變異,B,[解析] 抗病毒轉基因植物是將外源抗病毒基因?qū)胫参锸荏w細胞，并使抗病毒基因在受體細胞中表達，然后通過組織培養(yǎng)，獲得抗病毒轉基因植物。由于外源抗病毒基因具有特異性，因而其表達產(chǎn)物具有特異性或局限性，只能抵抗某種或某類病毒，不可能抵抗所有病毒，更不能抗害蟲，故選項B正確，而選項A、C錯誤。目的基因?qū)胧荏w細胞后，可以隨受體內(nèi)的自身遺傳物質(zhì)穩(wěn)定遺傳，也會同自身遺傳物質(zhì)一樣發(fā)生變異。,若目的基因存在于高等植物的細胞質(zhì)和細胞核，(1)哪一種情況不易感染給其他植物，更安全？ (2)哪種情況遺傳穩(wěn)定性更強？ 提示：(1)在細胞質(zhì)中，不易隨花粉傳給其他植物,更安全。 (2)在細胞核中的染色體上，通過母本和父本遺傳給子代比在細胞質(zhì)中由母本傳遞給子代的遺傳穩(wěn)定性更強。,運用現(xiàn)代生物技術的育種方法，將抗菜青蟲的Bt基因轉移到優(yōu)質(zhì)油菜中，培育出轉基因抗蟲的油菜品種，這一品種在生長過程中能產(chǎn)生特異的殺蟲蛋白，對菜青蟲有顯著抗性，能大大減輕菜青蟲對油菜的危害，提高油菜產(chǎn)量，減少農(nóng)藥使用，保護農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。根據(jù)以上信息，下列敘述正確的是 ( ) A．Bt基因的化學成分是蛋白質(zhì) B．Bt基因中有菜青蟲的遺傳物質(zhì) C．轉基因抗蟲油菜能產(chǎn)生殺蟲蛋白是由于含有Bt基因 D．轉基因抗蟲油菜產(chǎn)生的殺蟲蛋白是無機物,C,解析：Bt基因的化學本質(zhì)是DNA，該基因來自某些細菌，不含有菜青蟲的遺傳物質(zhì)，其控制合成的殺蟲蛋白屬于有機物,被害蟲消化后變成有毒性的多肽，導致害蟲死亡。,乳腺(房)生物反應器,1．操作過程,2．乳腺生物反應器與工程菌生產(chǎn)藥物的區(qū)別,指將外源基因在哺乳動物的乳腺中特異表達，利用動物的乳腺組織生產(chǎn)藥物蛋白,指用基因工程的方法,使外源基因得到高效表達的菌類細胞株系,動物的基因結構與人類的基因結構基本相同,細菌和酵母菌的基因結構與人類有較大差異,合成的藥物蛋白與天然蛋白質(zhì)相同,細菌合成的藥物蛋白可能沒有活性,動物受精卵,微生物細胞,顯微注射技術,感受態(tài)細胞法,不需嚴格滅菌;溫度等外界條件對其影響不大,需嚴格滅菌，嚴格控制工程菌所需的溫度、pH、營養(yǎng)物質(zhì)濃度等外界條件,從動物乳汁中提取,從微生物細胞或其培養(yǎng)液中提取,畜牧業(yè)生產(chǎn)、提取設備,工業(yè)生產(chǎn)，設備精良,特別提醒 乳房生物反應器與膀胱生物反應器 乳房生物反應器是利用轉基因動物的乳汁生產(chǎn)藥用蛋白，而膀胱生物反應器是利用轉基因動物的尿液生產(chǎn)藥用蛋白，二者的優(yōu)點是：收集藥用蛋白比較容易，且不必對動物造成傷害。但乳房生物反應器需是處于生殖期的雌性動物才可生產(chǎn)藥用蛋白，而膀胱生物反應器則是任何生長期的雌雄動物均可生產(chǎn)。,繼哺乳動物乳腺生物反應器研究成功后，膀胱生物反應器的研究也取得了一定進展。最近，科學家培育出一種轉基因小鼠，其膀胱上皮細胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。請回答下列問題： (1)進行基因轉移時，通常要將外源基因轉入________中，原因是___________________________________________________________________________________________________。,受精卵體積大，便于操作；受精卵全能性高，可使外源基因在相應組織細胞中表達,受精卵,(2)轉基因小鼠的膀胱上皮細胞合成的人的生長激素的成分是________，此過程包括________和________。 (3)在研制膀胱生物反應器時，應使外源基因在小鼠的____________細胞中特異性表達。,蛋白質(zhì),轉錄,翻譯,膀胱上皮,[解析] (1)作為動物基因工程受體細胞的通常是受精卵，因為受精卵體積大，便于操作；經(jīng)培養(yǎng)后可直接表達性狀。(2)人的生長激素的成分是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)的合成過程包括轉錄和翻譯。(3)膀胱生物反應器中得以表達目的基因的是小鼠的膀胱上皮細胞。,(2014·臺州高二檢測)上海醫(yī)學研究所成功培育出第一頭攜帶人白蛋白基因的轉基因牛。他們還研究出一種可大大提高基因表達水平的新方法，使轉基因動物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍。以下與此有關的敘述正確的是( ) A．“轉基因動物”是指體細胞中出現(xiàn)了新基因的動物 B．“提高基因表達水平”是指設法使牛的乳腺細胞中含有更多的人白蛋白基因 C．只在轉基因牛乳汁中才能獲取人白蛋白，是因為人白蛋白基因只在牛乳腺細胞中是純合的 D．轉基因牛的肌肉細胞中也有人白蛋白基因，但不發(fā)生轉錄、翻譯，故不能合成人白蛋白,D,解析：轉基因動物是指細胞中被轉入了外源基因的動物，而不是指出現(xiàn)新基因的動物，如發(fā)生基因突變可能會出現(xiàn)新基因，但發(fā)生了基因突變的動物不叫轉基因動物；“提高基因表達水平”是指設法使牛的乳腺細胞中含有更多的人白蛋白,而不是人白蛋白基因；轉基因牛的肌肉細胞中也有人白蛋白基因，但由于基因的選擇性表達，在肌肉細胞中該基因不表達，只有在牛乳腺細胞中表達并分泌到乳汁中，因而只能在轉基因牛乳汁中獲取人白蛋白。,1．原理：利用正?；蛑脫Q或彌補缺陷基因的治療方法，即把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的。,基因治療,2．過程,3．途徑,方法,從患者體內(nèi)獲得某種細胞→體外完成基因轉移→篩選、細胞擴增→輸入體內(nèi),直接向患者體內(nèi)組織細胞中轉移基因,特點,操作復雜，但效果可靠,方法較簡單，但效果難以控制,都是將外源基因?qū)氚屑毎约m正缺陷基因，目前兩種方法都處于臨床試驗階段,4.基因診斷與基因治療的比較,制作相應探針，利用DNA分子雜交原理，快速、準確地檢測疾病,導入有基因缺陷的細胞中，替換相應基因的功能，治療遺傳病,臨床應用階段,臨床試驗階段,特別提醒 正常基因沒有改變病變基因 在基因治療的過程中，正?；虻谋磉_掩蓋了病變基因，使病人表現(xiàn)正常，最終達到治療疾病的目的，沒有改變原有的病變基因。,《人類基因治療》報道，在美國佛羅里達大學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，并且沒有嚴重的副作用。基因治療是指( ) A．把健康外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募毎?，達到治療疾病的目的 B．對有缺陷的細胞進行修復，從而使其恢復正常，達到治療疾病的目的 C．運用人工誘變方法，使有基因缺陷的細胞發(fā)生基因突變,從而恢復正常 D．運用基因工程技術，把有缺陷的基因切除，達到治療疾病的目的,A,[解析] 基因治療只是將正常的基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的，而細胞中的缺陷基因并未修復，和正?；蛲瑫r存在，基因治療也不是切除病變基因或誘發(fā)其突變，因而B、C、D的說法都不符合基因治療的概念。,“基因治療”不是表面文字涵義，不是對缺陷基因的修復和切除，而是將正常基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使正常基因表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，達到治療疾病的目的。,(2014·湛江高二質(zhì)檢)基因治療是人類疾病治療的一種嶄新手段，下列有關敘述中不正確的是( ) A．基因治療是治療人類遺傳病的最有效的手段 B．基因治療是一種利用基因工程產(chǎn)品治療人類疾病的方法 C．以正?；蛱鎿Q致病基因?qū)儆诨蛑委煹囊环N方法 D．基因治療的靶細胞可以是體細胞和生殖細胞 解析：基因治療是指將人的正?；蚧蛴兄委熥饔玫幕蛲ㄟ^一定方式導入人體靶細胞以糾正基因的缺陷或者發(fā)揮治療作用，從而達到治療疾病目的的生物醫(yī)學新技術。,B,