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1、第3課時 基因工程的應(yīng)用,第一章 基因工程,選修3 現(xiàn)代 生物技術(shù)專題,,一、基因工程與遺傳育種,,二、基因工程與疾病治療、生態(tài)環(huán)境保護(hù),,達(dá)標(biāo)檢測,內(nèi)容索引,一、基因工程與遺傳育種,1.轉(zhuǎn)基因植物 (1)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物 ①抗 ，如轉(zhuǎn)基因煙草。 ②抗害蟲，如轉(zhuǎn)基因棉花。 ③抗植物 (耐貯存)，如轉(zhuǎn)基因番茄。 (2)轉(zhuǎn)基因 ：改變花卉的顏色。 2.轉(zhuǎn)基因動物 (1)具有多種優(yōu)良的 ，如轉(zhuǎn)基因鼠、牛、羊。 (2)加快 速度，如轉(zhuǎn)基因鼠、魚、豬。 (3)具有 能力，如轉(zhuǎn)基因雞、牛。,新知導(dǎo)學(xué),除草劑,病毒,花卉,遺傳性狀,生長,抗病,探究1——圖示解讀 完善下圖，體會轉(zhuǎn)基因植物

2、的優(yōu)點：,互動探究,外源基因,農(nóng)桿菌,,1.過程,重組DNA,目的基因,2.培育轉(zhuǎn)基因植物應(yīng)用了哪些技術(shù)？,答案 轉(zhuǎn)基因技術(shù)、植物組織培養(yǎng)技術(shù)。,3.轉(zhuǎn)基因植物的培育原理有哪些？,答案 基因重組、植物細(xì)胞的全能性。,4.外源基因與Ti質(zhì)粒連接需要什么酶？,答案 限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。,5.轉(zhuǎn)基因植物的培育優(yōu)點有哪些？,答案 培育優(yōu)點,,①所需時間較短 ②克服遠(yuǎn)緣親本難以雜交的缺陷,答案,6.傳統(tǒng)育種方法的不足：培育新品種所需時間 ，而且 親本難以雜交。,較長,遠(yuǎn)緣,探究2——理性思維 填寫下列轉(zhuǎn)基因動物的過程，思考回答相關(guān)問題：,1.轉(zhuǎn)基因動物的含義：轉(zhuǎn)入了 的動物。 2.轉(zhuǎn)基因

3、動物的培育優(yōu)點： 。,重組DNA,受精卵,外源基因,省時、省力,3.基因工程技術(shù)與傳統(tǒng)育種技術(shù)的區(qū)別,親緣關(guān)系,分子,個體,準(zhǔn)確預(yù)期,長,例1 (2017河西區(qū)一模)如圖是利用基因工程培育抗蟲植物的示意圖。以下相關(guān)敘述，正確的是 A.①、②的操作中使用了限制性核酸內(nèi)切酶和DNA聚合酶 B.③→④過程利用了膜的結(jié)構(gòu)特性，顯微鏡下觀察③細(xì)胞的Ti質(zhì)粒是篩選 標(biāo)志之一 C.應(yīng)用DNA探針技術(shù)，可檢測④細(xì)胞中目的基因是否表達(dá) D.一般情況下⑤只要表現(xiàn)出抗蟲性狀，就表明植株發(fā)生了可遺傳變異,答案,解析,√,解析 ①、②的操作表示形成重組DNA分子，該過程中使用了限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶，A項錯

4、誤； 光學(xué)顯微鏡下無法觀察到質(zhì)粒，該基因工程可以利用個體水平進(jìn)行鑒定，即植株的葉片是否具有抗蟲效果，B項錯誤； 檢測④細(xì)胞中目的基因是否表達(dá)需要利用抗原—抗體雜交技術(shù)或個體水平的檢測，C項錯誤； 一般情況下⑤只要表現(xiàn)出抗蟲性狀，就表明植株發(fā)生了可遺傳變異，D項正確。,例2 下圖表示轉(zhuǎn)基因動、植物的培育過程。據(jù)圖分析下列有關(guān)敘述正確的是 A.在獲得目的基因的過程中，需要使用限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶等 工具酶 B.受體細(xì)胞A、B一定均為受精卵 C.目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞A中通常用顯微注射法 D.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞B時常使用大腸桿菌作為工具去侵染植物細(xì)胞,答案,解析,√,解析 獲得目的基因

5、的過程中，需要使用限制性核酸內(nèi)切酶，不需要DNA連接酶，A錯誤； 一般受體細(xì)胞A為受精卵，受體細(xì)胞B為受精卵或體細(xì)胞，B錯誤； 將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞通常用顯微注射法，C正確； 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞B時，常用土壤農(nóng)桿菌作為工具去侵染植物細(xì)胞，D錯誤。,轉(zhuǎn)基因動物、植物及微生物的培養(yǎng)流程,二、基因工程與疾病治療、生態(tài)環(huán)境保護(hù),1.基因工程藥物 用 方法制造的“工程菌”，可以高效率地生產(chǎn)各種藥品，如胰島素、干擾素和乙肝疫苗等。 2.基因治療 (1)概念：基因治療是向 中引入正常功能的基因，以糾正或補(bǔ)償基因的缺陷，達(dá)到治療的目的。 (2)原理：正常基因?qū)氩∪梭w內(nèi)細(xì)胞并且表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮作用

6、。,新知導(dǎo)學(xué),基因工程,目標(biāo)細(xì)胞,克隆人體正常的腺苷酸脫氨酶基因(ada),有缺陷的__________,培養(yǎng)、轉(zhuǎn)化,―――→,患者的 癥狀緩解,患者的 ________,―→,― ― ― →,注射,T淋巴細(xì)胞可以產(chǎn)生 ___________________,(3)成功的首例： 癥的臨床基因治療。治療過程如下圖：,重度免疫缺陷,T淋巴細(xì)胞,骨髓組織,腺苷酸脫氨酶(ADA),研究人員將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入患者的什么細(xì)胞？為什么不能轉(zhuǎn)入其他的體細(xì)胞？,答案 T淋巴細(xì)胞。腺苷酸脫氨酶是人體免疫系統(tǒng)發(fā)揮正常功能所必需的，T淋巴細(xì)胞中具有這種酶(ADA)才能使患者的免疫功能得到修復(fù)。,思考,答案,3

7、.生態(tài)環(huán)境保護(hù) (1)為了解決廢塑料污染問題：利用 發(fā)酵和 生產(chǎn)聚羥基烷酯，用于合成可降解的生物塑料。 (2)為了清除石油污染：改造分解石油的細(xì)菌，提高其 的能力。 (3)利用轉(zhuǎn)基因微生物吸收環(huán)境中的 ，降解 和處理____ 。,細(xì)菌,轉(zhuǎn)基因植物,分解石油,重金屬,有毒化合物,工業(yè),廢水,基因治療是對致病基因進(jìn)行修復(fù)嗎？,答案 基因治療是將人的正常基因或有治療作用的基因通過一定方式導(dǎo)入人體靶細(xì)胞，以正?；虍a(chǎn)物掩蓋有缺陷基因產(chǎn)物達(dá)到治療疾病的目的。受體細(xì)胞一般為體細(xì)胞而不是受精卵，基因治療后只有一部分細(xì)胞含有正?；颉；蛑委煕]有影響原有基因，所以細(xì)胞中兩

8、種基因同時存在。,思考,答案,例3 有關(guān)基因工程的成果及應(yīng)用的說法中，正確的是 A.用基因工程方法培育的抗蟲植物也能抗病毒 B.基因工程在畜牧業(yè)上的應(yīng)用主要是培育體型巨大、品質(zhì)優(yōu)良的動物 C.基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用主要是培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良和具有抗 逆性的農(nóng)作物 D.目前，在發(fā)達(dá)國家，基因治療已用于臨床實踐,答案,解析,√,解析 運用基因工程方法培育的抗蟲植物只能防御害蟲，不能抵抗病毒；基因工程在畜牧業(yè)上應(yīng)用的主要目的是用于改善畜牧產(chǎn)品的品質(zhì)；基因治療目前處于初期的臨床試驗階段。,例4 《人類基因治療》報道，在美國佛羅里達(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

9、視力，并且沒有嚴(yán)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?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的 B.對有缺陷的細(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 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)，和正常基因同時存在，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。,答案,解析,基因工程與遺傳育種,,,轉(zhuǎn)基因植物 轉(zhuǎn)基因動物,基因工

10、程與疾病治療,,基因工程藥物： 、干擾素、 疫苗,基因治療：重度免疫缺陷 癥(ADA基因發(fā)生了突變,基因工程與生態(tài)環(huán)境保護(hù),胰島素,乙型肝炎,學(xué)習(xí)小結(jié),達(dá)標(biāo)檢測,1.采用基因工程技術(shù)將人凝血因子基因?qū)肷窖蚴芫?，培育出了轉(zhuǎn)基因羊。但是，人凝血因子只存在于該轉(zhuǎn)基因羊的乳汁中。下列有關(guān)敘述，正確的是 A.如果人凝血因子基因的核苷酸序列已知，可用人工合成的方法獲得該 目的基因 B.人體細(xì)胞中凝血因子基因進(jìn)入羊受精卵細(xì)胞后，其傳遞和表達(dá)不再遵 循中心法則 C.在該轉(zhuǎn)基因羊體內(nèi)，人凝血因子基因存在于乳腺細(xì)胞中，而不存在于 其他體細(xì)胞中 D.人凝血因子基因開始轉(zhuǎn)錄后，DNA聚合酶以DN

11、A分子的一條鏈為模板 合成mRNA,答案,解析,√,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,解析 基因的表達(dá)包括轉(zhuǎn)錄和翻譯，基因的傳遞和表達(dá)遵循中心法則；轉(zhuǎn)基因羊體內(nèi)人凝血因子基因存在于羊所有體細(xì)胞中；人凝血因子基因開始轉(zhuǎn)錄后，RNA聚合酶以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNA。,2.目前人類利用基因工程的方法成功培育出轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，以下說法正確的是 A.抗蟲基因與質(zhì)粒結(jié)合后直接進(jìn)入棉花的葉肉細(xì)胞表達(dá) B.抗蟲基因?qū)朊藁ㄈ~肉細(xì)胞后，可通過傳粉、受精的方法，使抗蟲性 狀遺傳下去 C.標(biāo)記基因的作用是鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因 D.轉(zhuǎn)基因抗蟲棉經(jīng)過種植，棉鈴蟲不會產(chǎn)生抗性，這樣可以有效消

12、滅棉 鈴蟲,答案,解析,√,1,2,3,4,5,解析 蘇云金芽孢桿菌的毒蛋白基因與質(zhì)粒結(jié)合后需用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入棉花的葉肉細(xì)胞，不能直接進(jìn)入棉花的葉肉細(xì)胞表達(dá)，A項錯誤； 葉肉細(xì)胞是體細(xì)胞，其基因不能通過有性生殖進(jìn)行遺傳，可以通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)，使抗蟲性狀遺傳下去，B項錯誤； 構(gòu)建好的重組DNA分子中必須含有標(biāo)記基因，以便于確定目的基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，C項正確； 棉鈴蟲抗性的產(chǎn)生是基因突變的結(jié)果，但抗蟲棉的自然選擇會使棉鈴蟲的抗性基因頻率升高，D項錯誤。,1,2,3,4,5,3.(2016溫州中學(xué)期末)據(jù)報道，深圳某生物制品公司將人的乙肝抗原基因?qū)虢湍妇?，生產(chǎn)出的乙型肝炎疫苗致使嬰兒

13、接種后發(fā)生疑似預(yù)防接種異常反應(yīng)，并已出現(xiàn)死亡病例。下列關(guān)于此乙肝疫苗的說法正確的是 A.乙肝抗原基因可從酵母菌基因文庫中獲得 B.轉(zhuǎn)基因酵母菌生產(chǎn)乙肝疫苗的理論基礎(chǔ)之一是生物共用一套遺傳密碼 C.轉(zhuǎn)基因過程中用到的質(zhì)粒是一種類似于染色體上鏈狀DNA的遺傳物質(zhì) D.將乙肝抗原基因?qū)虢湍妇鷷r用CaCl2處理酵母菌，可增大細(xì)胞膜的通 透性,√,答案,解析,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,解析 乙肝抗原基因應(yīng)從乙肝病毒中獲得，A錯誤； 乙肝病毒的基因能在酵母菌中表達(dá)出乙肝病毒的蛋白質(zhì)是因為生物共用一套遺傳密碼，B正確； 質(zhì)粒是位于細(xì)胞質(zhì)中的環(huán)狀DNA，C錯誤； 用CaCl2處理酵母菌，可增

14、大細(xì)胞壁的通透性，D錯誤。,解析 抗軟化番茄的培育常用質(zhì)粒作載體，將目的基因(抗多聚半乳糖醛酸酶基因)與質(zhì)粒結(jié)合形成重組DNA分子，利用含重組DNA分子的土壤農(nóng)桿菌去感染普通番茄，從而獲得抗軟化番茄。,4.番茄營養(yǎng)豐富，是人們喜愛的一類蔬菜。普通番茄細(xì)胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制細(xì)胞產(chǎn)生多聚半乳糖醛酸酶，該酶能破壞細(xì)胞壁，使番茄軟化，不耐貯藏?？茖W(xué)家通過基因工程將一種抗多聚半乳糖醛酸酶基因?qū)敕鸭?xì)胞，獲得了抗軟化番茄。下列關(guān)于培育抗軟化番茄的敘述中，錯誤的是 A.載體常用質(zhì)粒 B.受體細(xì)胞是番茄細(xì)胞 C.目的基因為多聚半乳糖醛酸酶基因 D.目的基因的表達(dá)延緩了細(xì)胞的軟化,√,答案,解析

15、,1,2,3,4,5,5.(2017浙江9＋1高中聯(lián)盟期中節(jié)選)如圖表示運用基因工程技術(shù)生產(chǎn)胰島素的三條途徑。據(jù)圖結(jié)合所學(xué)知識回答下列問題： (1)為了便于將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來，所選擇的質(zhì)粒上應(yīng)該具有________基因。,1,2,3,4,5,答案,解析,標(biāo)記,解析 基因工程所用質(zhì)粒上具有標(biāo)記基因，能夠用于篩選含有目的基因的受體細(xì)胞。,(2)培育轉(zhuǎn)基因羊的過程中，科研人員通過感染或__________技術(shù)將重組質(zhì)粒M轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞A中，受體細(xì)胞A應(yīng)該是________細(xì)胞。,1,2,3,4,5,答案,解析,顯微注射,受精卵,解析 將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞，采用的方法為顯微注射法，受體細(xì)胞

16、為受精卵。,(3)受體細(xì)胞B應(yīng)該是萵苣的________(填“體細(xì)胞”“卵細(xì)胞”或“受精卵”)，導(dǎo)入該細(xì)胞后，需對該細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，經(jīng)________過程形成愈傷組織，以適當(dāng)配比的________________ _______誘導(dǎo)愈傷組織，直到再生出新植株。,1,2,3,4,5,答案,解析,體細(xì)胞,脫分化,營養(yǎng)物質(zhì)和生長,解析 由于植物細(xì)胞具有全能性，因此受體細(xì)胞B應(yīng)該是萵苣的體細(xì)胞，導(dǎo)入該細(xì)胞后，需對該細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，經(jīng)脫分化過程形成愈傷組織，以適當(dāng)配比的營養(yǎng)物質(zhì)和生長調(diào)節(jié)劑誘導(dǎo)愈傷組織，直到再生出新植株。,調(diào)節(jié)劑,(4)過程⑥常用的方法是用________來處理大腸桿菌，使其易于接納重組質(zhì)粒M。,1,2,3,4,5,答案,解析,氯化鈣,解析 將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞中常用的方法是用氯化鈣來處理，使其易于吸納重組質(zhì)粒M。,