人教版生物选修三1.3 基因工程应用 教学课件 (共63张PPT)

基因工程育种 优点：
高产、优质，缓解了粮食短缺
目的性强，缩短了育种时间，克服 了远缘亲本难杂交的特点
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯
3.其他抗逆转基因植物
将抗除草剂、抗盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基 因转移到作物体内，将从根本上改变作物的特性。
转鱼抗寒基因的番茄
我国在抗逆基因的分离、克隆和转 化等方面的研究已取得一定进展，克隆 了耐盐碱相关基因，通过遗传转化已获 得了耐1％NaCl的苜蓿，耐 O．8％ NaCl的草莓，耐2％NaCl的烟草。 • 抗逆基因工程作物已进入田间试验 阶段。我国科学家刘岩等获得了耐盐性 明显提高的转基因玉米植株。我国科学 家张荃等获得了耐盐性提高的转基因番 茄。
四、基因治疗曙光初照
1、基因诊断：
也称为DNA诊断或基因探针技术，即在
DNA水平分析检测某一基因，从而对特定的
疾病进行诊断。 • 基因探针： 基因探针就是一段与目的基因或被测 DNA互补的特异核苷酸序列。它包括整个
基因，或基因的一部分。
探针制备：放射性同位素(如32P)、 荧光分子等标记的DNA分子； 原理：利用DNA分子杂交原理；
三、基因工程药物异军突起
四、基因治疗曙光初照 1、什么是基因治疗？ 2、基因治疗分为哪两种途径？
一、基因工程在农业上的应用：
1）培育高产、稳产和具优良品质的品种
用基因工程的方法可以改善粮食作物的 蛋白质含量。如“向日葵豆”植株。 2）培育抗逆性品种 将细菌的抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗 盐碱、抗干旱、抗高温等抗性基因转移到作 物体内，将从根本上改变作物的特性。如转 基因抗虫棉。
原理是：互补的DNA单链能够在一定条件下 结合成双链，即能够进行杂交。 这种结合是特异的，即严格按照碱基互补 配对进行。因此，当用一段已知基因的核苷酸 序列作为探针，与被测基因进行接触，若两者 的碱基完全配对成双链，则表明被测基因中含 有已知的基因序列。
DNA分子杂交技术
该方法是根据碱基互补配对原则，把互补的双 链DNA解开，把单股的DNA小片段用同位素、荧 光分子或化学发光催化剂等进行标记，之后同被 检测的DNA中的同源互补序列杂交，从而检出所 要查明的DNA或基因。
• 什么叫转基因动物？ 是指把人或哺乳动物的某种基因导入到 哺乳动物(如鼠、兔、羊和猪)的受精卵里， 目的基因若与受精卵染色体DNA整合，细胞 分裂时，该基因随染色体的倍增而倍增，使 每个细胞中都带有目的基因，使性状得以表 达，并稳定地遗传给后代，从而获得基因产 品。这样一种新的个体，称为转基因动物。
•
4.利用转基因改良植物的品质
将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因，导入 植物中，或者改变这些氨基酸合成途径中某种酶的 活性。
不会引起过敏的转基因大豆
“动物基因工程前景广阔”思考题:
1.如何利用动物基因工程技术提高动物的生 长速率? 2.怎样能在其他营养成分不受影响的情况下, 降低乳糖的含量? 3.目前科学家已在山羊等动物乳腺生物反应 器中表达了抗凝血酶.血清白蛋白.生长激素 和a-抗胰蛋白酶,科学家是怎样获得转基因 动物的?
存在的难题：免疫排斥 解决方法：
将供体基因组导入某种基因调节因子，以抑制抗原决 定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆 技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。
• 导入人基因具特殊用途的猪和小鼠
三.基因工程药品异军突起
利用基因工程方法制造“工程菌”，可 高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。
1.抗虫转基因植物
2.抗病转基因植物
3.抗逆转基因植物
4、转基因改良植物的品质
• 1. 下列转基因生物与所运用的目的基因 正确是 : ( ABCD )(多选) • A．抗虫棉——Bt毒蛋白基因 • B ．抗真菌立枯丝核菌的烟草 —— 抗毒 素合成基因 • C ．抗盐碱和干旱植物 —— 调节细胞渗 透压的基因 • D．耐寒的番茄——抗冻蛋白基因
乳腺生物反应器
将 药物蛋白 基因与 乳腺蛋白基因的启动子. 等调控组件重组在一起，通过 显微注射 。 等方法，导入哺乳动物的 受精卵 中，将 其 送入母体，使其发育成转基因动物。 转基因动物进入泌乳期后，可以通过分 泌乳汁生产所需要的药品，称为乳腺生 物反应器或乳房生物反应器。
转基因生物与目的基因的关系
工程菌：用基因工程的方法，使外源基 因得到高效率表达的菌类细胞株系。
我国已生产的产品 白细胞介素-2、 干扰素、 乙肝疫苗等
近20种，年产值达30亿
基因工程药品 —— 胰岛素
作用：胰岛素是治疗糖尿病的特效药。
传统生产方法： 主要从猪、牛等家畜的 胰腺中提取，每100Байду номын сангаасg胰腺只能提取4~5g胰岛 素。产量低，价格昂贵。
治疗乙型肝炎
• 基因工程药品 —— 生长激素
治疗侏儒症的唯一方法：是向人体注射 生长激素。 传统生产方法：需解剖尸体，从大脑的 底部摘取垂体，并从中提取生长激素。 基因工程方法，将人的生长激素基因导 入大肠杆菌中，使其生产生长激素。 人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的 生长激素，相当于6万具尸体的全部产量。
）
3．有关基因工程的说法，正确的是 ( ＢＣＤ )(多选) A.在基因工程操作中，只要在受体细胞 中检测到目的基因，就能表达 B.基因工程操作的必须的工具有限制性 核酸内切酶、DNA连接酶和运载体 C.抗虫棉的目的基因来自于苏云金芽胞 杆菌 D.抗虫棉的后代中可能有不抗虫的个体
4.生产上培育无籽番茄、青霉素高产菌 株、杂交培育矮秆抗锈病小麦、抗虫棉的 培育原理依次是（ D ） ①生长素促进果实发育 ②染色体变异 ③基因重组 ④基因突变 ⑤基因工程 A. ①②③④ C. ①④②⑤ B. ①④③② D. ①④③③
• 基因诊断技术在什么方面发展迅速？
在诊断遗传性疾病方面发展迅速。目前 已经可以对几十种遗传病进行产前诊断。
• 举例
1）β—珠蛋白的DNA探针 → 镰刀状细胞贫 血症 2）苯丙氨酸羧化酶基因探针 → 苯丙酮尿症 3）白血病患者细胞中分离出的癌基因制备 的DNA探针 → 白血病
2、基因治疗
把正常基因导入病人体内，使该 1）原理；
2、抗病转基因植物成功表达后，以 下说法正确的是 :（ B ） • A. 抗病毒转基因植物，可以抵抗所 有病毒 • B.抗病毒转基因植物，对病毒的抗 性具有局限性或特异性 • C.抗病毒转基因植物可以抗害虫 • D.抗病毒转基因植物可以稳定遗传， 不会变异
1、动物基因工程在哪些方面显示了广阔的应 用前景，举例说明。 2、什么是乳腺生物反应器？在乳腺生物反应 器的制作中，应将药用蛋白基因与什么重组 在一起？受体细胞是什么？导入的方法又是 什么？ 3、如何运用基因工程解决器官移植过程中的 免疫排斥问题？
• 基因工程药品 —— 基因工程疫苗
传统疫苗存在许多缺点：生产过程需大量繁 殖病原体，对工作人员健康造成很大威胁； 病原体的减毒、灭活有可能不够彻底，导致 接种者直接感染。 基因工程疫苗：将起关键作用的、序列保守 的蛋白质基因重组到细菌或真核细胞内，生 产蛋白质，制作成疫苗。它不使用病原体本 身，所以安全，还可以把不同病原体的抗原 基因重组到同一受体细胞，生产多价疫苗。
3）基因治疗的方法
①体外基因治疗： 从病人体内获得某种细胞，进行培
养，然后，在体外完成基因转移， 再筛选成功转移的细胞扩增培养， 最后重新输入患者体内。
②体内基因治疗： 直接向人体组织细胞中转移基因 的治病方法。
实例;
遗传性囊性纤维化病
1994年美国科学家利用经过修饰过的腺病毒作 载体，将正常基因导入患者肺组织中。
• 1. 下列转基因生物与所运用的目的基因 正确是 : ( ABCD )(多选) • A．抗虫棉——Bt毒蛋白基因 • B ．抗真菌立枯丝核菌的烟草 —— 抗毒 素合成基因 • C ．抗盐碱和干旱植物 —— 调节细胞渗 透压的基因 • D．耐寒的番茄——抗冻蛋白基因
2．小麦根尖细胞基因分布在（ Ｃ A.染色体，核糖体 B.染色体，叶绿体 C.染色体，线粒体 D.染色体，线粒体，叶绿体
乳腺生物 反应器
获取目的基因 （例如血清蛋白基因） 构建基因表达载体 （在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）
显微注射导入哺乳动物受精卵中
形成胚胎 将胚胎送入母体动物 发育成转基因动物（只有在产下的雌性动 物个体中，转入的基因才能表达）
• 为什么乳腺能成为基因药物最理想的表 达场所呢？ 产量高、质量好、 成本低、易提取
请同学们阅读P17-19思考以下几题:
1.目前用于杀虫的转基因抗虫植物基因有哪 些? 2.抗病转基因植物所采用的基因,使用最多 的是什么? 3. 在抗盐碱和抗干旱作物中使用了什么基 因？使烟草、番茄的耐寒能力提高措施是 什么? 4. 豆类中哪种必需氨基酸较少?大米.玉米. 小麦中哪种必需氨基酸较少?举例说明科 学家如何提高氨基酸的含量? 5.转基因矮牵牛的目的基因是什么？
基因的表达产物发挥功能，达到 治疗疾病的目的。 腺苷酸脱氨酶基因缺失 缺乏腺苷酸脱氨酶 免疫功能下降
2）实例： 复合型免疫缺陷症 ①病因：
复合型免疫缺陷症
②治疗方法：
提取患者的淋巴细胞 导入正常的腺苷酸脱氨酶基因 筛选出能够产生腺苷酸脱氨酶的淋巴细胞 将该淋巴细胞扩增后转入患者体内 患者体内含有转基因淋巴细胞 半年后，血液检测 被改造的淋巴细胞、腺苷酸脱氨酶 患者产生抗体的功能显著改善
1.用于提高动物生长速度
生长快、肉质好的转基因鱼(中国)
转基因牛
• 乳汁中含有人生长激素的转基因牛(阿根廷)
超级动物
• 导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠
2.用于改善畜产品的品质
牛奶
不适症: 过敏、腹泻、恶心等 原因: 缺乏乳糖酶 改善方法: 将肠乳糖酶基因导入奶牛的 基因组，
3.用转基因的动物生产药物
1）乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体 内循环，不会影响转基因动物本身的生理代谢 反应。 2）从乳汁中获取目的基因产物，产量高， 易提纯，表达的蛋白质已经过充分的修饰加工， 具有稳定的生物活性。 3）从乳汁中源源不断获得目的基因的产物 的同时，转基因动物又可无限繁殖。