《高中生物 專題1 第3節(jié) 基因工程的應用課件 新人教版選修3》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中生物 專題1 第3節(jié) 基因工程的應用課件 新人教版選修3（45頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、1.31.3基因工程的應用基因工程的應用大豆、玉米、棉花、油大豆、玉米、棉花、油菜菜已進入大規(guī)模商業(yè)化已進入大規(guī)模商業(yè)化應用階段應用階段主要用于：主要用于：提高農作提高農作物抗逆能力、改良農物抗逆能力、改良農作物品質、利用植物作物品質、利用植物生產藥物生產藥物植物基因工程碩果累累植物基因工程碩果累累( (一一) )抗蟲轉基因植物抗蟲轉基因植物1.1.蟲害給農作物帶來了哪些影響蟲害給農作物帶來了哪些影響? ? 傳統農業(yè)如傳統農業(yè)如何防治害蟲何防治害蟲? ? 有哪些不足有哪些不足? ?2 2. .如何獲得抗蟲植物？現在有哪些抗蟲植物如何獲得抗蟲植物？現在有哪些抗蟲植物問世問世? ?3. 3. 抗蟲

2、基因有哪些？抗蟲基因有哪些？BtBt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等閱讀閱讀P18P18生物資料技術卡，了解一些抗生物資料技術卡，了解一些抗蟲基因的抗蟲機理。蟲基因的抗蟲機理。1.1.抗蟲棉的目的基因是什么抗蟲棉的目的基因是什么? ?目的基因從何而目的基因從何而來來? ?對哺乳動物有害嗎？對哺乳動物有害嗎？2.2.將抗蟲基因將抗蟲基因導入植物細胞中用的最多的方導入植物細胞中用的最多的方法是什么？法是什么？我國的科學家將抗蟲基因導入棉我國的科學家將抗蟲基因導入棉花用了什么獨創(chuàng)的方法花用了什么獨創(chuàng)的方法

3、? ?思考：思考：1.1.細菌的基因為什么能細菌的基因為什么能“嫁接嫁接”到棉花細胞內？到棉花細胞內？組成細菌和棉花的組成細菌和棉花的DNADNA分子的分子的空間結構空間結構和和化學組成化學組成相同相同 2.利用基因工程培育抗蟲棉，屬于哪種變利用基因工程培育抗蟲棉，屬于哪種變異？與誘變育種和雜交育種相比，有什么異？與誘變育種和雜交育種相比，有什么優(yōu)點？優(yōu)點？3 3. .抗蟲棉能抗病嗎？抗蟲棉能抗病嗎？1.1.什么是病原微生物？有哪些種類？什么是病原微生物？有哪些種類？引起生物生病的微生物，引起生物生病的微生物，主要有病毒、真菌和細菌等主要有病毒、真菌和細菌等2.2.為什么說常規(guī)育種很難培育出抗

4、病毒的新品種？為什么說常規(guī)育種很難培育出抗病毒的新品種？3.3.在抗病轉基因植物中使用最多的是什么基因？在抗病轉基因植物中使用最多的是什么基因？病毒外殼蛋白基因；病毒外殼蛋白基因； 病毒的復制酶基因病毒的復制酶基因4.4.在抗真菌轉基因植物在抗真菌轉基因植物中中使用什么基因？使用什么基因？幾丁質酶基因和抗毒素合成基因幾丁質酶基因和抗毒素合成基因 1.1.哪些環(huán)境條件會造成農作物低產、減產？哪些環(huán)境條件會造成農作物低產、減產？鹽堿、干旱、低溫和澇害等鹽堿、干旱、低溫和澇害等2.2.鹽堿和干旱對農作物的危害與什么有關？鹽堿和干旱對農作物的危害與什么有關？細胞內的滲透壓調節(jié)細胞內的滲透壓調節(jié)3.3.

5、在抗鹽堿和抗干旱作物中使用了什么基因？在抗鹽堿和抗干旱作物中使用了什么基因？ 調節(jié)細胞滲透壓的基因調節(jié)細胞滲透壓的基因 4.4.轉基因耐寒的煙草和番茄中哪種目的基因轉基因耐寒的煙草和番茄中哪種目的基因提高了其抗寒能力？目的基因從何而來？提高了其抗寒能力？目的基因從何而來？魚的抗凍蛋白基因魚的抗凍蛋白基因 5.5.抗除草劑基因有何用途？抗除草劑基因有何用途？噴灑除草劑時，殺死田間的雜草而不損傷作物噴灑除草劑時，殺死田間的雜草而不損傷作物人體（或其它脊椎動物）必不可少，而機體內人體（或其它脊椎動物）必不可少，而機體內又不能合成的，必須從食物中補充的氨基酸，又不能合成的，必須從食物中補充的氨基酸，稱

6、稱必需氨基酸必需氨基酸，共有種：，共有種：賴氨酸、色氨酸、賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、蘇氨酸、異苯丙氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、蘇氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸。亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸。你知道哪些食品中缺少必需氨基酸？你知道哪些食品中缺少必需氨基酸？如何用轉基因的方法加以改良？試舉例說明？如何用轉基因的方法加以改良？試舉例說明？將必需氨基酸含量多的蛋白質編碼基因導入植物將必需氨基酸含量多的蛋白質編碼基因導入植物(改變必需氨基酸合成途徑中某種關鍵酶的活性改變必需氨基酸合成途徑中某種關鍵酶的活性)轉基因延熟番茄的目的基因是什么？轉基因延熟番茄的目的基因是什么？控制番茄果實成熟的基因

7、控制番茄果實成熟的基因轉基因矮牽牛的目的基因是什么？轉基因矮牽牛的目的基因是什么？與植物花青素代謝有關的基因與植物花青素代謝有關的基因異想天開異想天開二二、動物基因工程前景廣闊、動物基因工程前景廣闊（一）用于提高動物生長速度（一）用于提高動物生長速度動物品種改良、建立生物反應器、器官移植等動物品種改良、建立生物反應器、器官移植等導入外源生長激素基因導入外源生長激素基因（二）用于改善畜產品的品質（二）用于改善畜產品的品質將將腸乳糖酶基因腸乳糖酶基因導入奶?；蚪M，轉基導入奶牛基因組，轉基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大減低。因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大減低。（三）用轉基因的動物生產藥物（三）用轉

8、基因的動物生產藥物就基因藥物而言，最理想的表達場所是哪里？就基因藥物而言，最理想的表達場所是哪里？轉基因動物的轉基因動物的乳腺乳腺。 （1 1）乳腺是一個外分泌器官，乳汁不進入體內循環(huán)，）乳腺是一個外分泌器官，乳汁不進入體內循環(huán)，不會影響轉基因動物本身的生理代謝反應。不會影響轉基因動物本身的生理代謝反應。 （2 2）從乳汁中獲取目的基因產物，產量高，易提純，）從乳汁中獲取目的基因產物，產量高，易提純，表達的蛋白質已經過充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物表達的蛋白質已經過充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性。活性。 （3 3）從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產物的同時，）從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產

9、物的同時，轉基因動物又可無限繁殖。轉基因動物又可無限繁殖。將將藥物蛋白藥物蛋白基因與基因與乳腺蛋白基因的啟動子乳腺蛋白基因的啟動子等等調控組件重組在一起，通過調控組件重組在一起，通過顯微注射顯微注射等方法，等方法，導入哺乳動物的導入哺乳動物的受精卵受精卵中，將其送入母體，中，將其送入母體，使其發(fā)育成轉基因動物。轉基因動物進入泌使其發(fā)育成轉基因動物。轉基因動物進入泌乳期后，可以通過分泌乳汁生產所需要的藥乳期后，可以通過分泌乳汁生產所需要的藥品，稱為品，稱為乳腺生物反應器或乳房生物反應器乳腺生物反應器或乳房生物反應器。乳腺生物反應器乳腺生物反應器產量高；質量好；成本低；易提取。產量高；質量好；成本

10、低；易提取。 只有在產下的雌性個體中，轉入的基因才能表只有在產下的雌性個體中，轉入的基因才能表達，只有在雌性個體的特定發(fā)育時期才能表達。達，只有在雌性個體的特定發(fā)育時期才能表達。乳腺生物反應器的局限性：乳腺生物反應器的局限性：乳腺生物反應器的優(yōu)點：乳腺生物反應器的優(yōu)點：繼哺乳動物乳腺發(fā)生器研發(fā)成功后，繼哺乳動物乳腺發(fā)生器研發(fā)成功后，膀膀胱生物發(fā)生器胱生物發(fā)生器的研究也取得了一定進展。的研究也取得了一定進展。最近，科學家培養(yǎng)出一種轉基因小鼠，最近，科學家培養(yǎng)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其膀胱上皮細胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。并分泌到尿液中。（四）用轉基因動物作器

11、官移植的供體（四）用轉基因動物作器官移植的供體利用基因工程對利用基因工程對豬豬的器官進行改造的器官進行改造方法：將器官供體基因組導入方法：將器官供體基因組導入某種調節(jié)因某種調節(jié)因子子，以抑制的，以抑制的抗原決定抗原決定基因基因表達或設法除表達或設法除去去抗原決定基因抗原決定基因，再結合克隆技術，培育，再結合克隆技術，培育出沒有免疫排斥反應的轉基因克隆豬器官出沒有免疫排斥反應的轉基因克隆豬器官1.1.在傳統的藥品生產中，某些藥品如胰島素、在傳統的藥品生產中，某些藥品如胰島素、干擾素等直接從生物體的哪些結構中提?。扛蓴_素等直接從生物體的哪些結構中提?。?.2.傳統生產方法有什么缺點？傳統生產方法有

12、什么缺點？三、基因工程藥品異軍突起三、基因工程藥品異軍突起胰島素是治療糖尿病的特效藥。一般臨床上使用的胰島素是治療糖尿病的特效藥。一般臨床上使用的胰島素主要從豬、牛等家畜的胰腺中提取，每胰島素主要從豬、牛等家畜的胰腺中提取，每100kg100kg胰腺只能提取胰腺只能提取4 45g5g胰島素胰島素。用該方法生產的。用該方法生產的胰島素產量低，價格昂貴，遠不能滿足社會需要。胰島素產量低，價格昂貴，遠不能滿足社會需要。資料資料1 1 治療侏儒癥的唯一方法，是向人體注射生治療侏儒癥的唯一方法，是向人體注射生長激素。而生長激素的獲得很困難。以前，要長激素。而生長激素的獲得很困難。以前，要獲得生長激素，獲

13、得生長激素，需解剖尸體，需解剖尸體，從大腦的底部摘從大腦的底部摘取垂體，并從中提取生長激素。取垂體，并從中提取生長激素。資料資料2 2干擾素是動物或人體細胞受到病毒侵染后產干擾素是動物或人體細胞受到病毒侵染后產生的一種生的一種糖蛋白糖蛋白。干擾素幾乎能抵抗所有病。干擾素幾乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一種抗病毒的特效藥。此毒引起的感染，是一種抗病毒的特效藥。此外干擾素對治療癌癥和某些白血病也有一定外干擾素對治療癌癥和某些白血病也有一定療效。傳統的干擾素生產方法是從人血液中療效。傳統的干擾素生產方法是從人血液中的白細胞內提取，的白細胞內提取，每每300L300L血液只能提取出血液只能提取出1mg

14、1mg干擾素干擾素。資料資料3 31.1.在傳統的藥品生產中，某些藥品如胰島素、在傳統的藥品生產中，某些藥品如胰島素、干擾素等直接從生物體的哪些結構中提?。扛蓴_素等直接從生物體的哪些結構中提?。繌纳锏慕M織、細胞或血液中提取。從生物的組織、細胞或血液中提取。2.2.傳統生產方法的缺點傳統生產方法的缺點: :由于受原料來源的限制，價格十分昂貴。由于受原料來源的限制，價格十分昂貴。3.3.可利用什么方法來解決上述問題？可利用什么方法來解決上述問題？利用基因工程方法制造轉基因的利用基因工程方法制造轉基因的工程菌工程菌，可高，可高效率地生產出各種高質量、低成本的藥品。效率地生產出各種高質量、低成本的藥

15、品。工程菌：工程菌：用用基因工程基因工程方法，使外源基因得方法，使外源基因得到高效率表達的到高效率表達的菌類細胞株系菌類細胞株系。 利用微生物生產蛋白質類藥物，是指利用微生物生產蛋白質類藥物，是指將人們需要的某種蛋白質的編碼基因，構將人們需要的某種蛋白質的編碼基因，構建成表達載體后導入微生物，然后利用微建成表達載體后導入微生物，然后利用微生物發(fā)酵來生產蛋白質類藥物。生物發(fā)酵來生產蛋白質類藥物。基因工程藥品包括：基因工程藥品包括：細胞因子（即淋巴因子如白細胞介素細胞因子（即淋巴因子如白細胞介素2 2、干擾素）、抗體、疫苗、激素等干擾素）、抗體、疫苗、激素等 1979 1979年，科學家年，科學家

16、將動物體內的胰島素基將動物體內的胰島素基因與大腸桿菌因與大腸桿菌DNADNA分子重組分子重組，并在大腸桿菌，并在大腸桿菌內實現了表達。內實現了表達。19821982年，美國一家基因公司年，美國一家基因公司用基因工程方法生產的胰島素投入市場，用基因工程方法生產的胰島素投入市場，售售價降低了價降低了30%30%50%50%。 基因工程藥品基因工程藥品 胰島素胰島素 現可利用基因工程方法，現可利用基因工程方法，將人的生長激將人的生長激素基因導入大腸桿菌中素基因導入大腸桿菌中，使其生產生長激素。，使其生產生長激素。人們從人們從 450 L450 L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長激

17、素，激素，相當于相當于6 6萬具尸體的全部產量萬具尸體的全部產量。 基因工程藥品基因工程藥品 生長激素生長激素1980198019821982年，科學家年，科學家用基因工程方法在大用基因工程方法在大腸桿菌及酵母菌細胞內獲得了干擾素，腸桿菌及酵母菌細胞內獲得了干擾素，是傳是傳統的生產量的統的生產量的1212萬倍萬倍。19871987年上述干擾素大年上述干擾素大量投放市場。量投放市場。 基因工程藥品基因工程藥品 干擾素干擾素利用微生物生產藥物的優(yōu)越性何在利用微生物生產藥物的優(yōu)越性何在? ? （1 1）利用活細胞作為表達系統，）利用活細胞作為表達系統，表達效率表達效率高，無需高，無需大型裝置和大面積

18、廠房就可以生產出大量藥品。大型裝置和大面積廠房就可以生產出大量藥品。（2 2）可以解決傳統制藥中原料來源的不足可以解決傳統制藥中原料來源的不足。利用基。利用基因工程菌發(fā)酵生產就需要從動物或人體上獲取原料。因工程菌發(fā)酵生產就需要從動物或人體上獲取原料。（3 3）降低生產成本降低生產成本，減少生產人員和管理人員。，減少生產人員和管理人員。 1、基因治療：、基因治療：四四、基因治療曙光初照、基因治療曙光初照 把把正常基因正?；驅氩∪梭w內，使該基因的表達導入病人體內，使該基因的表達產物發(fā)揮功能，從而達到產物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病治療疾病的目的，是治的目的，是治療療遺傳病遺傳病的最有效的手段。的

19、最有效的手段。（把特定的（把特定的外源基因導入有基因缺陷的細胞外源基因導入有基因缺陷的細胞中，中，從而達到治療疾病的目的）從而達到治療疾病的目的）2、實例：、實例： 將將腺苷酸脫氨酶基因腺苷酸脫氨酶基因轉入取自患者的淋轉入取自患者的淋巴細胞中，再將這種淋巴細胞轉入患者體內。巴細胞中，再將這種淋巴細胞轉入患者體內。(1)對嚴重復合型免疫缺陷癥的治療對嚴重復合型免疫缺陷癥的治療 1990 1990年年9 9月月1414日，安德森對一例患日，安德森對一例患ADAADA缺乏癥缺乏癥的的4 4歲女孩進行基因治療。這個歲女孩進行基因治療。這個4 4歲女孩由于遺歲女孩由于遺傳基因有缺陷，自身不能生產傳基因有

20、缺陷，自身不能生產ADAADA，先天性免，先天性免疫功能不全，只能生活在無菌的隔離帳里。他疫功能不全，只能生活在無菌的隔離帳里。他們將這個女孩的白血球進行基因改造，使有缺們將這個女孩的白血球進行基因改造，使有缺陷的基因被健康的基因替代，然后把含正常白陷的基因被健康的基因替代，然后把含正常白血球的溶液輸入她左臂的一條靜脈血管中。在血球的溶液輸入她左臂的一條靜脈血管中。在以后的以后的1010個月內她又接受了個月內她又接受了7 7次這樣的治療，次這樣的治療，同時也接受酶治療。后來，她的免疫功能日趨同時也接受酶治療。后來，她的免疫功能日趨健全，能夠走出隔離帳，過上了正常人的生活，健全，能夠走出隔離帳，

21、過上了正常人的生活，并進入普通小學上學。并進入普通小學上學。 患半乳糖血癥的患者，由于細胞內患半乳糖血癥的患者，由于細胞內半乳糖半乳糖苷轉移酶基因缺陷苷轉移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷轉移酶，而缺少半乳糖苷轉移酶，使過多的半乳糖在體內積聚，引起肝、腦等使過多的半乳糖在體內積聚，引起肝、腦等功能受損。功能受損。 19711971年，美國科學家在體外做了試驗，用年，美國科學家在體外做了試驗，用帶有半乳糖苷轉移酶基因的噬菌體侵染患者帶有半乳糖苷轉移酶基因的噬菌體侵染患者的離體組織細胞的離體組織細胞，結果發(fā)現這些組織細胞能，結果發(fā)現這些組織細胞能夠利用半乳糖了。這表明，用基因替換的方夠利用半乳糖了。這表明

22、，用基因替換的方法治療這種遺傳病是可能的。法治療這種遺傳病是可能的。(2)(2)半乳糖血癥半乳糖血癥3 3、基因治療的類型、基因治療的類型體外基因治療：體外基因治療：先從病人體內獲得某種細先從病人體內獲得某種細胞，進行培養(yǎng)，然后在胞，進行培養(yǎng)，然后在體外完成基因轉移體外完成基因轉移，再篩選成功轉移的細胞擴增培養(yǎng)，最后重再篩選成功轉移的細胞擴增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內。新輸入患者體內。體內基因治療：體內基因治療：直接向人體組織細胞中轉直接向人體組織細胞中轉移的治病方法。（如將治療囊性纖維病的移的治病方法。（如將治療囊性纖維病的正?；蜣D入患者肺組織）正?；蜣D入患者肺組織）取患者取患者骨髓骨髓

23、分離干分離干細胞細胞病毒病毒正?；蛘；驅胝；鶎胝；虻母杉毎虻母杉毎⑷牖甲⑷牖颊唧w內者體內4 4、基因治療的發(fā)展現狀：、基因治療的發(fā)展現狀：處于初期的臨床試驗階段處于初期的臨床試驗階段5 5、用于基因治療的基因種類：、用于基因治療的基因種類：正?；?、反義基因和自殺基因正?；颉⒎戳x基因和自殺基因DNADNA分子雜交分子雜交是基因診斷最基本的方法之一。是基因診斷最基本的方法之一。當用一段已知基因的核苷酸序列作為當用一段已知基因的核苷酸序列作為探針探針，與被測基因進行接觸，若兩者的堿基完全配與被測基因進行接觸，若兩者的堿基完全配對成雙鏈，則表明被測基因中含有已知的基對成雙鏈，則

24、表明被測基因中含有已知的基因序列。因序列。知識回顧：基因診斷知識回顧：基因診斷五、基因芯片五、基因芯片 從正常人的基因組中分離出從正常人的基因組中分離出DNADNA與與DNADNA芯片雜交就芯片雜交就可以得出標準圖譜；從病人的基因組中分離出可以得出標準圖譜；從病人的基因組中分離出DNADNA與與DNADNA芯片雜交就可以得出病變圖譜。通過比較、芯片雜交就可以得出病變圖譜。通過比較、分析這兩種圖譜，就可以得出病變的分析這兩種圖譜，就可以得出病變的DNADNA信息。信息。基因芯片診斷技術以其快速、高效、敏感、經濟、基因芯片診斷技術以其快速、高效、敏感、經濟、平行化、自動化等特點，將成為一項現代化診斷新平行化、自動化等特點，將成為一項現代化診斷新技術。技術。