高中生物 專題1.3 基因工程的應(yīng)用課件 新人教版選修3.ppt

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1．3 基因工程的應(yīng)用,,專題1 基因工程,學(xué)習(xí)導(dǎo)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(shù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shí)成熟的基因和與植物花青素代謝有關(guān)的基因。 (2)成果：富含____________的轉(zhuǎn)基因玉米、轉(zhuǎn)基因延熟番茄和轉(zhuǎn)基因矮牽牛。,細(xì)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(zhuǎn)入的優(yōu)良基因表達(dá)的性狀表現(xiàn)優(yōu)良。,二、動(dòng)物基因工程的前景,生長(zhǎng)激素,乳糖,蛋白,啟動(dòng)子,抗原決定,三、基因工程藥物 1．藥物來源：轉(zhuǎn)基因的“____________”。 2．成果:重組人胰島素、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：將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入患者_(dá)___________中，治療復(fù)合型免疫缺陷癥。,工程菌,正?；?淋巴細(xì)胞,3．方法 (1)體外基因治療：先從病人體內(nèi)獲得某種細(xì)胞，如T淋巴細(xì)胞，進(jìn)行培養(yǎng)。然后，在_____________完成基因轉(zhuǎn)移，再 篩選成功轉(zhuǎn)移的細(xì)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(xì)胞中____________的治病方法。,體外,擴(kuò)增培養(yǎng),轉(zhuǎn)移基因,1．判一判 (1)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的Bt毒蛋白基因能抗病毒、細(xì)菌、真菌( ) (2)基因工程中，要培育轉(zhuǎn)基因植物和動(dòng)物，選用的受體細(xì)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(xì)胞中，進(jìn)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(zhuǎn)基因生物與其優(yōu)良性狀連線,植物基因工程的應(yīng)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(fù)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(xì)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(guān)的基因,高賴氨酸玉米、耐儲(chǔ)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(xì)菌和真菌。 (2)抗旱不抗寒。,(2014·寧波高二檢測(cè))抗病毒轉(zhuǎn)基因植物成功表達(dá)后，以下說法正確的是( ) A．抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以抵抗所有病毒 B．抗病毒轉(zhuǎn)基因植物對(duì)病毒的抗性具有局限性或特異性 C．抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以抗害蟲 D．抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以穩(wěn)定遺傳，不會(huì)變異,B,[解析] 抗病毒轉(zhuǎn)基因植物是將外源抗病毒基因?qū)胫参锸荏w細(xì)胞，并使抗病毒基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，然后通過組織培養(yǎng)，獲得抗病毒轉(zhuǎn)基因植物。由于外源抗病毒基因具有特異性，因而其表達(dá)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(xiàng)B正確，而選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤。目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，可以隨受體內(nèi)的自身遺傳物質(zhì)穩(wěn)定遺傳，也會(huì)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(xì)胞質(zhì)和細(xì)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(qiáng)？ 提示：(1)在細(xì)胞質(zhì)中，不易隨花粉傳給其他植物,更安全。 (2)在細(xì)胞核中的染色體上，通過母本和父本遺傳給子代比在細(xì)胞質(zhì)中由母本傳遞給子代的遺傳穩(wěn)定性更強(qiáng)。,運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù)的育種方法，將抗菜青蟲的Bt基因轉(zhuǎn)移到優(yōu)質(zhì)油菜中，培育出轉(zhuǎn)基因抗蟲的油菜品種，這一品種在生長(zhǎng)過程中能產(chǎn)生特異的殺蟲蛋白，對(duì)菜青蟲有顯著抗性，能大大減輕菜青蟲對(duì)油菜的危害，提高油菜產(chǎn)量，減少農(nóng)藥使用，保護(hù)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(xué)成分是蛋白質(zhì) B．Bt基因中有菜青蟲的遺傳物質(zhì) C．轉(zhuǎn)基因抗蟲油菜能產(chǎn)生殺蟲蛋白是由于含有Bt基因 D．轉(zhuǎn)基因抗蟲油菜產(chǎn)生的殺蟲蛋白是無機(jī)物,C,解析：Bt基因的化學(xué)本質(zhì)是DNA，該基因來自某些細(xì)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(jī)物,被害蟲消化后變成有毒性的多肽，導(dǎo)致害蟲死亡。,乳腺(房)生物反應(yīng)器,1．操作過程,2．乳腺生物反應(yīng)器與工程菌生產(chǎn)藥物的區(qū)別,指將外源基因在哺乳動(dòng)物的乳腺中特異表達(dá)，利用動(dòng)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(dá)的菌類細(xì)胞株系,動(dòng)物的基因結(jié)構(gòu)與人類的基因結(jié)構(gòu)基本相同,細(xì)菌和酵母菌的基因結(jié)構(gòu)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(xì)菌合成的藥物蛋白可能沒有活性,動(dòng)物受精卵,微生物細(xì)胞,顯微注射技術(shù),感受態(tài)細(xì)胞法,不需嚴(yán)格滅菌;溫度等外界條件對(duì)其影響不大,需嚴(yán)格滅菌，嚴(yán)格控制工程菌所需的溫度、pH、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度等外界條件,從動(dòng)物乳汁中提取,從微生物細(xì)胞或其培養(yǎng)液中提取,畜牧業(yè)生產(chǎn)、提取設(shè)備,工業(yè)生產(chǎn)，設(shè)備精良,特別提醒 乳房生物反應(yīng)器與膀胱生物反應(yīng)器 乳房生物反應(yīng)器是利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的乳汁生產(chǎn)藥用蛋白，而膀胱生物反應(yīng)器是利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的尿液生產(chǎn)藥用蛋白，二者的優(yōu)點(diǎn)是：收集藥用蛋白比較容易，且不必對(duì)動(dòng)物造成傷害。但乳房生物反應(yīng)器需是處于生殖期的雌性動(dòng)物才可生產(chǎn)藥用蛋白，而膀胱生物反應(yīng)器則是任何生長(zhǎng)期的雌雄動(dòng)物均可生產(chǎn)。,繼哺乳動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器研究成功后，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)回答下列問題： (1)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___________________________________________________________________________________________________。,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(yīng)組織細(xì)胞中表達(dá),受精卵,(2)轉(zhuǎn)基因小鼠的膀胱上皮細(xì)胞合成的人的生長(zhǎng)激素的成分是________，此過程包括________和________。 (3)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)胞中特異性表達(dá)。,蛋白質(zhì),轉(zhuǎn)錄,翻譯,膀胱上皮,[解析] (1)作為動(dòng)物基因工程受體細(xì)胞的通常是受精卵，因?yàn)槭芫洋w積大，便于操作；經(jīng)培養(yǎng)后可直接表達(dá)性狀。(2)人的生長(zhǎng)激素的成分是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)的合成過程包括轉(zhuǎn)錄和翻譯。(3)膀胱生物反應(yīng)器中得以表達(dá)目的基因的是小鼠的膀胱上皮細(xì)胞。,(2014·臺(tái)州高二檢測(cè))上海醫(yī)學(xué)研究所成功培育出第一頭攜帶人白蛋白基因的轉(zhuǎn)基因牛。他們還研究出一種可大大提高基因表達(dá)水平的新方法，使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍。以下與此有關(guān)的敘述正確的是( ) A．“轉(zhuǎn)基因動(dòng)物”是指體細(xì)胞中出現(xiàn)了新基因的動(dòng)物 B．“提高基因表達(dá)水平”是指設(shè)法使牛的乳腺細(xì)胞中含有更多的人白蛋白基因 C．只在轉(zhuǎn)基因牛乳汁中才能獲取人白蛋白，是因?yàn)槿税椎鞍谆蛑辉谂Ｈ橄偌?xì)胞中是純合的 D．轉(zhuǎn)基因牛的肌肉細(xì)胞中也有人白蛋白基因，但不發(fā)生轉(zhuǎn)錄、翻譯，故不能合成人白蛋白,D,解析：轉(zhuǎn)基因動(dòng)物是指細(xì)胞中被轉(zhuǎn)入了外源基因的動(dòng)物，而不是指出現(xiàn)新基因的動(dòng)物，如發(fā)生基因突變可能會(huì)出現(xiàn)新基因，但發(fā)生了基因突變的動(dòng)物不叫轉(zhuǎn)基因動(dòng)物；“提高基因表達(dá)水平”是指設(shè)法使牛的乳腺細(xì)胞中含有更多的人白蛋白,而不是人白蛋白基因；轉(zhuǎn)基因牛的肌肉細(xì)胞中也有人白蛋白基因，但由于基因的選擇性表達(dá)，在肌肉細(xì)胞中該基因不表達(dá)，只有在牛乳腺細(xì)胞中表達(dá)并分泌到乳汁中，因而只能在轉(zhuǎn)基因牛乳汁中獲取人白蛋白。,1．原理：利用正?；蛑脫Q或彌補(bǔ)缺陷基因的治療方法，即把正常基因?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。,基因治療,2．過程,3．途徑,方法,從患者體內(nèi)獲得某種細(xì)胞→體外完成基因轉(zhuǎn)移→篩選、細(xì)胞擴(kuò)增→輸入體內(nèi),直接向患者體內(nèi)組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因,特點(diǎn),操作復(fù)雜，但效果可靠,方法較簡(jiǎn)單，但效果難以控制,都是將外源基因?qū)氚屑?xì)胞，以糾正缺陷基因，目前兩種方法都處于臨床試驗(yàn)階段,4.基因診斷與基因治療的比較,制作相應(yīng)探針，利用DNA分子雜交原理，快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)疾病,導(dǎo)入有基因缺陷的細(xì)胞中，替換相應(yīng)基因的功能，治療遺傳病,臨床應(yīng)用階段,臨床試驗(yàn)階段,特別提醒 正?；驔]有改變病變基因 在基因治療的過程中，正?；虻谋磉_(dá)掩蓋了病變基因，使病人表現(xiàn)正常，最終達(dá)到治療疾病的目的，沒有改變?cè)械牟∽兓颉?《人類基因治療》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,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(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，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(duì)缺陷基因的修復(fù)和切除，而是將正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使正?；虮磉_(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，達(dá)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(guān)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(xì)胞可以是體細(xì)胞和生殖細(xì)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(dǎo)入人體靶細(xì)胞以糾正基因的缺陷或者發(fā)揮治療作用，從而達(dá)到治療疾病目的的生物醫(yī)學(xué)新技術(shù)。,B,