【公开课课件】选修三1.3基因工程的应用
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高中生物选修3优质课件：1.3 基因工程的应用
知识脉络
要点晨背 1.培育抗虫植物中的目的基因主要是Bt毒蛋白基因、蛋白酶
抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因和植物凝集素基因等。 2.培育抗病植物中的目的基因一般是病毒外壳蛋白基因和病
毒的复制酶基因。 3.抗逆植物具有抗干旱、抗盐碱、抗低温和抗涝害等特性。 4.利用动物基因工程可以提高动物的生长速度、改善畜产品
【跟踪训练】 1.运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt毒蛋白基因转移到优质油菜中，培
育出转基因抗虫的油菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白，对菜 青虫有显著抗性，能大大减轻菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减少农药使用， 保护农业生态环境。根据以上信息，下列叙述正确的是( ) A.Bt毒蛋白基因的化学成分是蛋白质 B.Bt毒蛋白基因中有菜青虫的遗传物质 C.转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有Bt毒蛋白基因 D.转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物
利用植物生产__药__物___等方面。 (1)抗虫转基因植物 ①杀虫基因种类：Bt毒蛋白基因、_蛋__白__酶___抑制剂基因、_淀__粉__酶___抑制剂基因、植 物凝集素基因等。 ②成果：抗虫植物：棉、玉米、马铃薯、番茄等。
(2)抗病转基因植物 ①植物的病原微生物：__病__毒___、真菌和细菌等。 ②抗病基因种类：a.抗病毒基因：病毒__外__壳__蛋__白___基因和病毒的复制酶基因。 b.抗真菌基因：__几__丁__质__酶____基因和抗毒素合成基因。 ③成果：抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。 (3)抗逆转基因植物 ①抗逆基因：调节细胞_渗__透__压____基因使作物抗碱、抗旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物 耐寒；抗除草剂基因，使作物抗除草剂。 ②成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。
人教版高中生物选修三：1.3《基因工程的应用》ppt课件
转基因克隆猪器官
提示:生长激素基因
启动子
免疫排斥
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2.动物乳腺生物反应器的原理、生产流程及优点是怎样的? 提示:(1)原理:利用基因工程,把动物的乳腺作为生产工具,使目的 基因在其内表达,在分泌的乳汁中获得人类需要的生物产品。 (2)生产流程:
(3)优点: ①产量高,易获得目标产品; ②目标产品质量好,因为乳腺组织具有一整套全面对蛋白质进行 合成和加工的能力; ③产品成本低; ④从乳汁中提取产品,操作简单。
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四、基因治疗曙光初照
1.基因治疗是把正常基因导入病人体内,使该基因的表达产物发挥 功能,从而达到治疗疾病的目的。可分为体外基因治疗和体内基因治疗 两种。 2.无论哪一种基因治疗,目前都处于初期的临床试验阶段。
预习交流
1.患者通过基因治疗后,其后代还患遗传病吗?为什么? 提示:其后代很可能还患有这种遗传病。对患者进行相关细胞的基 因替换,但这种局部细胞的基因替换,并没有改变其他部位细胞的基因, 如精原细胞。其后代很可能还会患遗传病。 2.基因治疗现在应用于临床治疗了吗? 提示:基因治疗的很多技术还不成熟 ,目前只是处于临床试验阶段。
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2.抗病转基因植物 (1)引起植物生病的微生物称为病原微生物,主要有病毒、真菌和细 菌等。 (2)目的基因:病毒外壳蛋白基因、 病毒复制酶基因、 几丁质酶基因、 抗毒素合成基因。 (3)意义:能够获得杂交育种无法获得的抗病毒的新品种。 3.抗旱、抗盐碱植物 (1)原理:干旱和盐碱对农作物的危害与细胞内渗透压调节有关。 (2)目的基因:调节细胞渗透压的基因。 (3)成果:抗盐抗旱烟草等。 4.利用转基因改良植物的品质 (1)应用范围:可以提高植物中氨基酸的含量、延长贮存时间、改变 花色等,从而提高作物品质。 (2)提高氨基酸含量和种类的方法:将某些氨基酸含量多的蛋白质 编码基因导入植物;改变氨基酸合成途径中某种关键酶的活性,提高氨 基酸的含量。
生物：1.3《基因工程的应用》ppt(新人教版选修3)
例：1990年，美国正式开始首例重度免疫缺陷症的临床 基因治疗，患者是一个小女孩，因为她编码的腺苷酸脱氨 酶（简称ADA）基因发生了突变。研究人员首先克隆了人 体正常的腺苷酸脱氨酶基因（ada），然后将其转入患者 有缺陷的T淋巴细胞中，经过培养、转化后的T淋巴细胞 可以产生ADA，最后将成千上万的这种转基因的T淋巴细 胞注射到患者骨髓组织中。3年后，这个女孩体内50％的 T淋巴细胞出现了新的ada，并能合成ADA，患者的免疫 功能得到修复，症状明显缓解，治疗取得成功。
问题1：传统的育种方法有哪些？ 杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种 问题2：传统的育种方法能否解决不同种生物之 间优良性状的重组问题？
问题3：基因工程技术如何解决不同种生物之间 优良性状的重组问题？
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1、转基因植物
转基因植物的产生过程
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1）抗虫转基因植物
转基因抗虫水稻（绿色）与对照（枯黄）
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6、下列属于利用基因工程技术培育的新品种的是 （） Ａ、耐寒的小黑麦 Ｂ、抗棉铃虫的转基因抗虫棉 Ｃ、太空椒 Ｄ、试管牛
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7、下列不属于利用基因工程技术制取的药物是 （） A、从大肠杆菌体内制取白细胞介素 B、在酵母菌体内获得的干扰素 C、在青霉菌体内提取青霉素 D、在肠杆菌体内获得胰岛素
转鱼抗寒基 因的番茄
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4）利用转基因改良植物的品 质
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• 基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么？
繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶 率和高质量的皮毛等优良品质的转基因动物。
该过程的重要步骤是通过感染或显微注 射技术将重组DNA转移到动物受精卵中。
将人的生长激素 基因和牛的生长素基 因分别注射到小白鼠 受精卵中，得到的 “超级小鼠”。
问题1：传统的育种方法有哪些？ 杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种 问题2：传统的育种方法能否解决不同种生物之 间优良性状的重组问题？
问题3：基因工程技术如何解决不同种生物之间 优良性状的重组问题？
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1、转基因植物
转基因植物的产生过程
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1）抗虫转基因植物
转基因抗虫水稻（绿色）与对照（枯黄）
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6、下列属于利用基因工程技术培育的新品种的是 （） Ａ、耐寒的小黑麦 Ｂ、抗棉铃虫的转基因抗虫棉 Ｃ、太空椒 Ｄ、试管牛
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7、下列不属于利用基因工程技术制取的药物是 （） A、从大肠杆菌体内制取白细胞介素 B、在酵母菌体内获得的干扰素 C、在青霉菌体内提取青霉素 D、在肠杆菌体内获得胰岛素
转鱼抗寒基 因的番茄
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4）利用转基因改良植物的品 质
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• 基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么？
繁殖具有抗病能力、高产仔率、高产奶 率和高质量的皮毛等优良品质的转基因动物。
该过程的重要步骤是通过感染或显微注 射技术将重组DNA转移到动物受精卵中。
将人的生长激素 基因和牛的生长素基 因分别注射到小白鼠 受精卵中，得到的 “超级小鼠”。
人教版高中生物选修三：1.3基因工程的应用 (共53张PPT)优秀课件资料
（只有在产下的雌性个体中， 转入的基因才能表达）
将胚胎送入 母体动物
膀胱生物发生器：科学家培养出一种转基因小鼠，其膀 胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。
（1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法 是__显__微_注__射__法__。
（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入_受__精__卵__
基因工程的应用
基因工程的应用领域有： 农牧业、工业、环境、能源、医学卫生等 应用生物： 植物、动物、微生物
植物基因工程
基因工程的应用
动物基因工程 基因工程药物 基因治疗
一、植物基因工程硕果累累
植物基因工程技术：1.提高农作物的抗逆能力 2.改良农作物的品质 3.利用植物生产药物
抗虫棉 叶子
正常棉 叶子
• 转基因耐储存番茄
控制番茄果实成熟的基因
• 转基因花卉
与植物花青素代谢有关的基因
转入维生素A合成酶基因的大米
转 基 因 矮 牵 牛
与植物花青素代谢有关的基因
转基因蓝玫瑰
二、动物基因工程前景广阔
1.用于提高动物生长速度
导入外源生长激素基因
2、用于改善畜产品的品质
举例说明：
将 肠乳糖酶基因
导入奶牛基因组，转基
8、新路开始常是狭窄的，但它却是自己延伸拓宽的序曲。 7、不要自卑，你不比别人笨;不要自满，别人不必你笨。 17.只要功夫深，铁杵磨成针。 六、不忘初心，能得始终，永远不要放弃属于自己的梦想，但也不能纠结着坚持着错误的，失去淡然。
14、你想成为幸福的人吗?但愿你首先学会吃得起苦。 34.无论什么时候，不管遇到什么情况，我绝不允许自己有一点点灰心丧气。 5、最热烈的火焰，冰封在最沉默的火山深处。 二、我们每个人都不能抱怨自己的出身，没有好的家世，那就去创造好的家世。要知道，那些在雨里奔跑的，从来都是没有伞的孩子。
将胚胎送入 母体动物
膀胱生物发生器：科学家培养出一种转基因小鼠，其膀 胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。
（1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法 是__显__微_注__射__法__。
（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入_受__精__卵__
基因工程的应用
基因工程的应用领域有： 农牧业、工业、环境、能源、医学卫生等 应用生物： 植物、动物、微生物
植物基因工程
基因工程的应用
动物基因工程 基因工程药物 基因治疗
一、植物基因工程硕果累累
植物基因工程技术：1.提高农作物的抗逆能力 2.改良农作物的品质 3.利用植物生产药物
抗虫棉 叶子
正常棉 叶子
• 转基因耐储存番茄
控制番茄果实成熟的基因
• 转基因花卉
与植物花青素代谢有关的基因
转入维生素A合成酶基因的大米
转 基 因 矮 牵 牛
与植物花青素代谢有关的基因
转基因蓝玫瑰
二、动物基因工程前景广阔
1.用于提高动物生长速度
导入外源生长激素基因
2、用于改善畜产品的品质
举例说明：
将 肠乳糖酶基因
导入奶牛基因组，转基
8、新路开始常是狭窄的，但它却是自己延伸拓宽的序曲。 7、不要自卑，你不比别人笨;不要自满，别人不必你笨。 17.只要功夫深，铁杵磨成针。 六、不忘初心，能得始终，永远不要放弃属于自己的梦想，但也不能纠结着坚持着错误的，失去淡然。
14、你想成为幸福的人吗?但愿你首先学会吃得起苦。 34.无论什么时候，不管遇到什么情况，我绝不允许自己有一点点灰心丧气。 5、最热烈的火焰，冰封在最沉默的火山深处。 二、我们每个人都不能抱怨自己的出身，没有好的家世，那就去创造好的家世。要知道，那些在雨里奔跑的，从来都是没有伞的孩子。
人教版高中生物选修三1.3 基因工程的应用 课件 (共28张PPT)
1、用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程 是怎样的？
2、用动物乳腺作为反应器，生产高价值的蛋白质（如： 血清白蛋白、抗凝血酶等）比工厂化生产的优越之处 有哪些？
乳腺生物反应器的操作过程：
获取目的基因 构建基因表达载体 （药用蛋白基因） （药用蛋白基因与乳腺蛋白基因
的启动子等调控组件重组）
植物基因 工程应用
动物基因 工程应用
【课堂练习】
1、 科学家能利用基因工程技术培育出特殊 的西红柿、香蕉，食用后人体内可产生特定 的抗体，这说明这些西红柿、香蕉中的有丰富的免疫球蛋白 B．含有某种抗原特异性物质 C．含有一些生活的病菌 D．能刺激人体内的效应T细胞分泌抗体
受精卵 中。 ________
2.继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物 发生器的研究也取得了一定进展。最近，科学家 培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合 成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：
DNA分子杂交 技术检测外源基因 3）通常采用_____________
是否插入了小鼠的基因组。
转入荧光酶的转基因烟草苗
【合作探究1】
（结合已学知识，思考以下问题，并在小组内讨论交流，将交流的 结果整理在导学案上。）
1、转基因抗虫棉是转入的何种抗虫基因？来自于哪种生 物体内？抗虫棉的培育过程？抗虫转基因植物出现的 意义？
2、利用基因工程培育抗虫棉，与诱变育种和杂交育种相 比，有什么优点？是属于哪种变异？
4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在 小鼠的膀胱上皮 _________细胞中特异表达。
显微注射
形成胚胎
（哺乳动物受精卵中）
将胚胎送入 母体动物 动物进入泌乳期
（分泌的乳汁中包 含所需要的药物）
高中生物选修三1.3基因工程的应用课件 共22张
抗病毒转基因甜椒
3、抗逆转基因植物
转基因抗除草剂玉米
4、利用转基因改良植物的品质
转基因牵牛花，出现原 本没有的花色变异，提 升观赏价值
转基因大豆，改善粮食 作物的营养成分含量
二、动物基因工程前景广阔
✓ 1、提高生长速度 ✓ 2、改善畜产品的品质 ✓ 3、生产药物 ✓ 4、作为器官移植的供体
退
出
1、抗虫转基因植物
优点：减少环境污染、减低生产成本、提高产量
主要杀虫基因： Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、 淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等
典型例子：转基因抗虫棉——Bt毒蛋白基因
2、抗病转基因植物
抗病基因： 病毒外壳蛋白基因、 病毒的复制酶基因.
抗真菌基因： 几丁质酶基因、 抗毒素合成基因.
干扰素治疗病毒感染是“万 能灵药”！过去从人血提取， 300L血才提取1mg！其“珍贵”程 度自不用多说。
人造血液、白细胞介素、 乙肝疫苗等通过基因工程实现 工业化生产，均为解除人类的 病苦，提高人类的健康水平发 挥了重大的作用。
四、基因治疗曙光初照
1、基因治疗的概念 指把正常基因（健康的外源基因）导入有 基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病目的。 2、基因治疗的类型 体内基因治疗和体外基因治疗
1、基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复。
（× ）
2、基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳
产、品质优良和具有抗性的农作物。（ √ ）
3、用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒。
（× ）
4、基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培
育体型巨大、品质优良的动物。（ × ）
5、任何一种假单胞杆菌都能分解四种石油成 分，因此，假单胞杆菌是才“超级细菌”。
人教版教学课件3.1.3基因工程的应用
• 什么叫显微注射技术？
• 基因工程在环保方面有什么应用？
1）用于环境监测。
2）用于被污染环境的净化。 • 通过基因工程方法怎样进行环境监测？ 例如：用DNA探针可以检测饮用水中 病毒的含量。
特点：是快速、灵敏，1吨水中有10 个病毒也能检测出来。
• 通过基因工程方法怎样净化被污染的环境？
1）“超级细菌” ——分解石油，可以大大提高 细菌分解石油的效率。 方法：将能分解三种烃类的假单孢杆菌的基因都 转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内，创造 出了能同时分解四种烃类的“超级细菌”。 2）“吞噬”汞和降解土壤中DDT的细菌，以及 能够净化镉污染的植物。 3）杀虫剂：通过基因重组构建新的杀虫剂，取 代生产过程中耗能多、易造成环境污染的农药， 并试图通过因 血清蛋白基因 动物 生产药物的工程菌 胰岛素基因
干扰素基因
人
一、植物基因工程硕果累累
阅读书P17页
转基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力, 以及改良弄作物的品质和利用植物生产药物等方面.
1.抗虫转基因植物
2.抗病转基因植物
3.其他抗逆转基因植物
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。
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。
人教版高中生物选修3专题1第3节基因工程的应用课件共34张PPT[可修改版ppt]
![人教版高中生物选修3专题1第3节基因工程的应用课件共34张PPT[可修改版ppt]](https://img.taocdn.com/s3/m/a6636cc54a7302768f993958.png)
• 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。而生长激素的获得很困难。以前， 要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底 部摘取垂体，并从中提取生长激素。
现可利用基因工程方法，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。
• 基因工程在环保方面有什么应用？ 1）用于环境监测。 2）用于被污染环境的净化。
• 通过基因工程方法怎样进行环境监测？ 例如：用DNA探针可以检测饮用水中
病毒的含量。此方法的特点是快速、灵敏， 1吨水中有10个病毒也能检测出来。
• DNA分子杂交原理：
DNA分子杂交是基因诊断最基本的方 法之一。其基本原理是：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。
• 就基因药物而言，最理想的表达场所是哪里？
转基因动物的乳腺。
• 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。
加特异表达的启动子）
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）
• 什么叫显微注射技术？
用口径为1μm的DNA 注射器，将大量的目的基 因片段注入到受精卵的核 内，然后把经过注射的受 精卵移植到另一只雌性动 物的子宫内，使受精卵发 育为转基因动物。
人教版高中生物选修三1.3 基因工程的应用(共73张PPT)
及时检测 (1)用转基因的动物生产药物 的基因来源是 药用蛋白基因 ＋乳 腺蛋白基因的启动子。 (2)成果是 乳腺生物反应器 。
人教版高中生物选修三1.3 基因工程的应用(共73张PPT)课件PPT 部编版 课件统 编版课 件优质 课课件 免费课 件PPT
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人教版高中生物选修三1.3 基因工程的应用(共73张PPT)课件PPT 部编版 课件统 编版课 件优质 课课件 免费课 件PPT
（三）用转基因的动物生产药物 设问:就基因药物而言，最理想的表达 场所是哪里？
转基因动物的乳腺。
人教版高中生物选修三1.3 基因工程的应用(共73张PPT)课件PPT 部编版 课件统 编版课 件优质 课课件 免费课 件PPT
（二）用于改善畜产品的品质
举例说明
将 肠乳糖酶基因 导入奶牛基因组， 转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大 大减低。
(1)优良基因：肠乳糖酶基因。 (2)成果：转基因牛分泌的乳汁中乳糖 含量少
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——动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等
（一）用于提高动物生长速度 （1）基因：导入外源生长激素基因
(2)成果：转基因绵羊、转基因鲤鱼。
转基因动物生产过程图解(以转基因牛 生产过程为例)：
人教版高中生物选修三1.3 基因工程的应用(共73张PPT)课件PPT 部编版 课件统 编版课 件优质 课课件 免费课 件PPT
1.3 基因工程的应用
[目标导航] 1.结合教材实例，说出基因工 程的应用及取得的丰硕成果。 2.了解基因工程的新进展。 3.了解基因工程在农业、医疗 等方面的应用。
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（三）用转基因的动物生产药物 设问:就基因药物而言，最理想的表达 场所是哪里？
转基因动物的乳腺。
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（二）用于改善畜产品的品质
举例说明
将 肠乳糖酶基因 导入奶牛基因组， 转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大 大减低。
(1)优良基因：肠乳糖酶基因。 (2)成果：转基因牛分泌的乳汁中乳糖 含量少
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——动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等
（一）用于提高动物生长速度 （1）基因：导入外源生长激素基因
(2)成果：转基因绵羊、转基因鲤鱼。
转基因动物生产过程图解(以转基因牛 生产过程为例)：
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1.3 基因工程的应用
[目标导航] 1.结合教材实例，说出基因工 程的应用及取得的丰硕成果。 2.了解基因工程的新进展。 3.了解基因工程在农业、医疗 等方面的应用。
人教版选修三 专题1 1.3 基因工程的应用 课件(68张)
四、基因治疗 1．概念：把 28 _正__常__基__因___导入病人体内，使该基因的表达 产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。 2．方法 (1)体外基因治疗：从病人体内获得 29 _某__种__细__胞___，进行培 养 ， 在 体 外 完 成 30 _基__因__转__移___ ， 筛 选 出 成 功 转 移 的 细 胞 31 _扩__增__培__养___，最后重新 32 _输__入__患__者__体__内___。 (2)体内基因治疗：直接向人体组织细胞中 33 __转__移__基__因__。
白基因、病毒的复制酶基因； 麦、抗病毒番茄、抗病
(2)抗真菌基因：几丁质酶基 毒甜椒
因、抗毒素合成基因
抗逆转 基因植物
抗逆基因：调节细胞渗透压 的基因、抗冻蛋白基因、抗 除草剂基因
抗盐碱和抗干旱的烟 草、抗寒番茄、抗除草 剂的大豆和玉米
外源基因类型及举例
成果举例
优良性状基因：提高必需氨基酸 高赖氨酸玉米、耐
4．其他抗逆基因
抗逆基因
作用
成果
调节细胞渗透压的 改变细胞内渗透压，提高
抗盐、抗旱烟草
基因
抗盐碱、抗干旱能力
12 _抗__冻__蛋__白___基因
提高耐寒能力
耐寒番茄
13 _抗__除__草__剂___基因
抗除草剂
抗除草剂玉米
5.利用转基因改良植物的品质 (1) 方 法 ： 将 优 良 性 状 基 因 导 入 植 物 ， 获 得 具 有 14 _优__良__品__质__的__植__物___。 (2)意义：改良植物的 15 _某__些__品__质___。
|探究演练| 1．(2019·唐山期中)下列有关动物基因工程的说法，错误的 是( ) A．动物基因工程技术可以提高动物的生长速度 B．将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中，获得的转基因牛分 泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低 C．用转基因动物作为器官移植的供体时，导入的是调节因 子，不是目的基因，因此无法抑制抗原的合成 D．利用基因工程技术，得到的乳腺生物反应器可以解决很 多重要药品的生产问题
课件13：1.3 基因工程的应用
观
通过核移植技术培育基因编辑猪，可用于生产基因工程疫苗。
培育流程如图:
思考：为检测病毒外壳蛋白
基因是否被导入4号猪并正
常表达，可采用的方法有？
①DNA测序 ②染色体倍性分析
③体细胞结构分析
④抗原—抗体杂交
3
PART 01
基因工程药物异军突起
20世纪80年代初，第一种基因工程药物——重组人胰岛素投 放市场以来，利用转基因工程菌生产的药物已有60多种，这 些药物包括细胞因子、抗体、疫苗、激素等。
“工程菌”生产药物
为生产具有特定性能的α-淀粉酶，科学家从某种细菌中克隆 了α-淀粉酶基因，利用基因工程大量制备琢α-淀粉酶，实验 流程见下图。请回答下列问题：
α-淀粉酶基因
表达载体
构建重组表达载体
思考1：为何细菌是基因工程生产药 物时理想受体细胞？
导入大肠杆菌
工程菌的筛选与鉴定
工程菌的大量培养 α-淀粉酶产品分析
从健康人体分离得到功能正常的基因，用以 取代病变基因，或依靠其表达产物，来弥补 病变基因带来的生理缺陷。
通过产生的mRNA分子，与病变基因产生的 mRNA分子进行互补，从而阻断非正常蛋白 质的合成。
编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因。
基因治疗的方法讨论
方法
体内 基因 治疗
体外 基因 治疗
具体操作
案例
生殖隔离
Bt毒蛋白基因 转录 翻译
Bt毒蛋白
棉花 Bt毒蛋白基因 转录 翻译 Bt毒蛋白（抗虫）
利用Bt毒蛋白基因得到的转基因植物对人体有毒害吗？
已知转基因植物中毒蛋白只结合某些昆虫肠上皮细胞表面的特异受 体，使细胞膜穿孔，肠细胞裂解，昆虫死亡。而该毒素蛋白对人类 的风险相对较小，为什么？
相关主题
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（1）猪细胞膜的基本结构和人的细胞膜是相同的，但其上的
糖蛋白 和人细胞膜有很多是不同的。 （2）改造猪细胞膜主要是通过 基因工程技术进行，具体操作
步骤： 第一步，获得控制目的基因（人体细胞膜上蛋第二步，将目的基因与 运载体 结合； 化学法直接人工合成
（2）苏云金芽孢杆菌中一个DNA分子上有许
多基因，获得抗虫基因常用的方法是”鸟枪法”。 具体做法是：用_限_制__酶__将苏云金芽孢杆菌的 _D_N_A__切成许多片段，然后将这些片段分别 _与_运__载__体__结__合_，再通过_运__载__体___导入不同的受 体细胞中，让它们在各个不同的受体细胞中大量 _复__制__，从中找出含有目的基因的细胞，再用一 定的方法把_带__有__目_的__基__因__的__D_N_A__片_段__分离出来。
__显__微__注__射___。 （2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入_受__精__卵__中，
原因是 受精卵具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞表达。
（3）通常采用 DNA分子杂交 技术检测外源基因是否插入
了小鼠的基因组
（4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的
膀胱上皮 细胞中特异表达。
▪ 体外基因治疗
➢ 复合型免疫缺陷症
▪ 体内基因治疗
➢ 遗传性囊性纤维化病
例5、重症联合免疫系统缺陷症（ SCID ）患者缺乏正常的人体 免疫功能，只要稍被细菌或病毒感染，就会得病死亡。经过研究 证实， SCID病人细胞的一个常染色体上编码腺苷酸脱氨酶 （ada）的基因发生了突变。
（1）请你利用所学知识，设想一个治疗SCID病的方案。
（5）为使外源基因在后代长期保持，可将转基因小鼠细胞的
细胞核 转入 去核的卵 细胞中构成重组细胞，使其发育 成与供体具有相同性状的个体。该技术称为核移植（或克隆）。
四.用转基因动物作器官移植的供体
器官移植问题— 1、供体器官少2、排斥反应强
用猪的器官做供体
1、抑制抗原决定基因 表达的调控因子
抑制抗原决 定基因表达
基
传统提取 提取部位 —细胞、组织、血液等
因
胰岛素、 提取量 — 少
工
干扰素
缺点 — 材料少、提取难、成本高
程
制
提取部位 — “工程菌”
药 改进 —“工程菌”提取量 — 多 （大肠杆菌、酵母菌）
优点 — 高效、高质量、低成本
菌优点： 繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少
重组质粒
基因工程药物异军突起
2.抗病转基因植物所采用的基因,使用最多的是什么?
3.造成低产、减产的常见环境因素有哪些?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?
转基因生物与目的基因的关系
转基因生物 抗虫棉基因 抗病毒转基因小麦 抗立枯丝核菌(真菌)的烟草 抗盐碱和干旱作物 耐寒的番茄 抗除草剂的大豆 富含赖氨酸的转基因玉米 转基因延迟番茄 转基因牵牛花
程顺利进行，一般需将大肠杆菌用
___氯___化__钙______处理，以增大其细胞 壁的_____通__透__性_____。 （6）图中⑤表示_目___的__基__因______随
大肠杆菌的繁殖而进行增殖，此基因在 大肠杆菌内表达的标志是
__大__肠__杆___菌__能__产__生__人__的__胰__岛__素___。
1、植物基因工程硕果累累 2、动物基因工程前景广阔 3、基因工程药物异军突起 4、基因治疗曙光初照
大豆、玉米、棉花、 油菜已进入大规模 商业化应用阶段
主要用于： 提高农作物抗逆能力、 改良农作物品质、 利用植物生产药物
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?
目的基因
从何来
Bt毒蛋白基因
苏云金芽孢杆菌
病毒外壳基因和病毒复制酶基因
几丁质酶基因和抗毒素合成基因
调节细胞渗透压的基因
抗冻蛋白基因
鱼
抗除草剂基因
富含赖氨酸的蛋白质编码基因
控制番茄果实成熟的基因
植物花青素代谢有关的基因
一.抗虫转基因植物
优点 — 避免化学杀虫剂的污染
Bt毒蛋白基因 害虫将Bt毒蛋白 水解成 有毒多肽
第一步：发现人体正常ada基因克隆后用来替换反转录病毒的原 有基因，构建重组载体；
第二步：从SCID病人体内分离出免疫系统有缺陷的T淋巴细胞
第三步：将这些T淋巴细胞与携带了正常ada基因的反转录酶病毒混合在一起，让
病毒感染T淋巴细胞，使正常的ada基因扩增并插入到T细胞的基因中；
；
第四步：在实验室中通过细胞培养并确认转入的基因成功表达后，用注射器将成
植 性 抗病 抗病毒 —病毒外壳蛋白/复制酶基因
物
抗真菌 —几丁质酶/抗毒素合成基因基因
基
抗逆
因
工 程
粮食
问题 大豆、玉米、大麦、小麦
解决
①导入含必须AA多Pro的编码基因 ②改变AA合成过程中关键酶活性
改善 品质
果蔬
问题 难保鲜
解决 控制番茄成熟的基因 （延迟番茄成熟）
观赏花卉 问题 颜色单调，变色困难
（3）进行基因工程操作一般要经过的四个步 骤是：_目__的__基__因_的__获__取__；基__因__表_达__载__体__的__构_建__； _将_目__的__基__因__导__入_受__体__细__胞_；目__的__基_因__的__检__测__与__鉴_定。
1.3 基因工程的应用
§1.3基因工程的应用
一.用于提高动物生长速度
生长速度 生长激素
解决方法 成功案例
导入生长激素基因 绵羊：生长速度提高30%，体积增加50% 鲤鱼：9个月后，体重增1.5kg
二.用于改善畜产品的品质
问题 喝牛奶过敏、呕吐、腹泻
原因 对策
乳糖不消化
肠乳 糖酶
构建 表达
显微注射技术
导 入
正常牛
牛奶中乳糖含量
基因
载体 转基因牛
▪基因治疗的概念： 将正常基因导入病人体内，使 该基因的表达产物发挥功效， 从而达到治疗疾病的目的
免疫系统发挥正常作用的必须 物质
腺苷酸脱氨酶
腺苷酸脱氨酶基因
1990年，美国医学家安德森对一例患腺苷脱氨酶(ADA)缺乏 症的4岁女孩谢德尔进行基因治疗。该女孩由于先天缺乏ADA基 因，自身不能生产ADA，先天免疫功能不全，只能生活在无菌的 隔离帐里。他们将含有这个女孩自己的白血球的溶液输入她左 臂的一条静脉血管中，这种白血球都已经过改造，有缺陷的基 因已经被健康的基因所替代。在以后的10个月内她又接受了7次 这样的治疗，同时也接受特定抗体的治疗。经治疗后，免疫功 能日趋健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活。
基 因
蛋白酶抑制剂基因 淀粉酶抑制剂基因
消化不良
植物凝集素基因 不吸收
抗虫害的玉米
二.抗病转基因植物
基因
抗病毒 —病毒外壳蛋白基因 —病毒的复制酶基因
抗真菌 —几丁质酶基因 —抗毒素合成基因
抗细菌 —裂解肽基因 —溶菌酶基因
抗烟草花叶病毒的转基因烟草
转黄瓜抗青枯(细菌)病基因的马铃薯
三.抗逆转基因植物
例5、应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使 用基因探针才能达到检测疾病的目的。这里的基因 探针是指（ B ） A、用于检测疾病的医疗器械
B、用放射性同位素或萤光分子等标记的DNA分子
C、合成球蛋白的DNA
D、合成苯丙羟化酶的DNA片段
基因治疗
▪ 基因治疗是根本性的治疗
➢ 导入能增强人体免疫能力的基因
的能够合成胰岛素的基因与大肠杆
菌的DNA分子重组，并且在大肠杆 菌中表达成功。如右图，请据图回
答问题。
(1)此图表示的是采取人___工_合成目的 基因的方法获取_胰___岛_素__（__目__的__）_
的过程。
(2)图中①DNA是以_胰__岛__素__m__R__N_A 为模板，_逆__转__录__形成单链DNA，
减少， 其他营养成分不
受影响
三.用转基因动物生产药物
设想：让牛奶中产出生长素、抗凝血 蛋白、血清白蛋白、α-抗胰蛋白酶等
乳腺生物反应器
产量高、质量好、成本低、易提取
（把哺乳动物变成成“批量生产药物的工厂）
+ 对 药用蛋
策 白基因
乳腺蛋白基
因启动子
（只在乳腺中且
在泌乳期表达）
构建基因表达载体
乳汁中含有人生长激 素的转基因牛(阿根廷)
科学家通过基因工程的方法培育抗虫棉时，
需从苏云金芽孢杆菌中提取出抗虫基因，“放
入”棉花的细胞中与棉花结合起来并发挥作用， 请完成下列有关问题：
（1）从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用 的工具是_限__制_酶___，此工具主要存在于微__生__物__ 中，其特点是_一__种__限_制__酶__只__能__识_别__一__种__特__定_的__ 核__苷__酸_序__列__，__并__在_特__定__的__切__点__切_割_____。
美国医学家安德森
谢德尔，1999
体外基因治疗：从病人体内获取某种细胞进行培 养，然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转 移的细胞扩大培养，最后重新输入患者体内。
体内基因 治疗：用 基因工程 的方法， 直接向人 体组织细 胞中转移 基因的治 疗方法。
例4、基因治疗是指（ A ） A、把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达 到治疗目的 B、对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常， 达到治疗的目的 C、运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生 基因突变，从而恢复正常 D、运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到 治疗疾病的目的
糖蛋白 和人细胞膜有很多是不同的。 （2）改造猪细胞膜主要是通过 基因工程技术进行，具体操作
步骤： 第一步，获得控制目的基因（人体细胞膜上蛋第二步，将目的基因与 运载体 结合； 化学法直接人工合成
（2）苏云金芽孢杆菌中一个DNA分子上有许
多基因，获得抗虫基因常用的方法是”鸟枪法”。 具体做法是：用_限_制__酶__将苏云金芽孢杆菌的 _D_N_A__切成许多片段，然后将这些片段分别 _与_运__载__体__结__合_，再通过_运__载__体___导入不同的受 体细胞中，让它们在各个不同的受体细胞中大量 _复__制__，从中找出含有目的基因的细胞，再用一 定的方法把_带__有__目_的__基__因__的__D_N_A__片_段__分离出来。
__显__微__注__射___。 （2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入_受__精__卵__中，
原因是 受精卵具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞表达。
（3）通常采用 DNA分子杂交 技术检测外源基因是否插入
了小鼠的基因组
（4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的
膀胱上皮 细胞中特异表达。
▪ 体外基因治疗
➢ 复合型免疫缺陷症
▪ 体内基因治疗
➢ 遗传性囊性纤维化病
例5、重症联合免疫系统缺陷症（ SCID ）患者缺乏正常的人体 免疫功能，只要稍被细菌或病毒感染，就会得病死亡。经过研究 证实， SCID病人细胞的一个常染色体上编码腺苷酸脱氨酶 （ada）的基因发生了突变。
（1）请你利用所学知识，设想一个治疗SCID病的方案。
（5）为使外源基因在后代长期保持，可将转基因小鼠细胞的
细胞核 转入 去核的卵 细胞中构成重组细胞，使其发育 成与供体具有相同性状的个体。该技术称为核移植（或克隆）。
四.用转基因动物作器官移植的供体
器官移植问题— 1、供体器官少2、排斥反应强
用猪的器官做供体
1、抑制抗原决定基因 表达的调控因子
抑制抗原决 定基因表达
基
传统提取 提取部位 —细胞、组织、血液等
因
胰岛素、 提取量 — 少
工
干扰素
缺点 — 材料少、提取难、成本高
程
制
提取部位 — “工程菌”
药 改进 —“工程菌”提取量 — 多 （大肠杆菌、酵母菌）
优点 — 高效、高质量、低成本
菌优点： 繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少
重组质粒
基因工程药物异军突起
2.抗病转基因植物所采用的基因,使用最多的是什么?
3.造成低产、减产的常见环境因素有哪些?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?
转基因生物与目的基因的关系
转基因生物 抗虫棉基因 抗病毒转基因小麦 抗立枯丝核菌(真菌)的烟草 抗盐碱和干旱作物 耐寒的番茄 抗除草剂的大豆 富含赖氨酸的转基因玉米 转基因延迟番茄 转基因牵牛花
程顺利进行，一般需将大肠杆菌用
___氯___化__钙______处理，以增大其细胞 壁的_____通__透__性_____。 （6）图中⑤表示_目___的__基__因______随
大肠杆菌的繁殖而进行增殖，此基因在 大肠杆菌内表达的标志是
__大__肠__杆___菌__能__产__生__人__的__胰__岛__素___。
1、植物基因工程硕果累累 2、动物基因工程前景广阔 3、基因工程药物异军突起 4、基因治疗曙光初照
大豆、玉米、棉花、 油菜已进入大规模 商业化应用阶段
主要用于： 提高农作物抗逆能力、 改良农作物品质、 利用植物生产药物
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?
目的基因
从何来
Bt毒蛋白基因
苏云金芽孢杆菌
病毒外壳基因和病毒复制酶基因
几丁质酶基因和抗毒素合成基因
调节细胞渗透压的基因
抗冻蛋白基因
鱼
抗除草剂基因
富含赖氨酸的蛋白质编码基因
控制番茄果实成熟的基因
植物花青素代谢有关的基因
一.抗虫转基因植物
优点 — 避免化学杀虫剂的污染
Bt毒蛋白基因 害虫将Bt毒蛋白 水解成 有毒多肽
第一步：发现人体正常ada基因克隆后用来替换反转录病毒的原 有基因，构建重组载体；
第二步：从SCID病人体内分离出免疫系统有缺陷的T淋巴细胞
第三步：将这些T淋巴细胞与携带了正常ada基因的反转录酶病毒混合在一起，让
病毒感染T淋巴细胞，使正常的ada基因扩增并插入到T细胞的基因中；
；
第四步：在实验室中通过细胞培养并确认转入的基因成功表达后，用注射器将成
植 性 抗病 抗病毒 —病毒外壳蛋白/复制酶基因
物
抗真菌 —几丁质酶/抗毒素合成基因基因
基
抗逆
因
工 程
粮食
问题 大豆、玉米、大麦、小麦
解决
①导入含必须AA多Pro的编码基因 ②改变AA合成过程中关键酶活性
改善 品质
果蔬
问题 难保鲜
解决 控制番茄成熟的基因 （延迟番茄成熟）
观赏花卉 问题 颜色单调，变色困难
（3）进行基因工程操作一般要经过的四个步 骤是：_目__的__基__因_的__获__取__；基__因__表_达__载__体__的__构_建__； _将_目__的__基__因__导__入_受__体__细__胞_；目__的__基_因__的__检__测__与__鉴_定。
1.3 基因工程的应用
§1.3基因工程的应用
一.用于提高动物生长速度
生长速度 生长激素
解决方法 成功案例
导入生长激素基因 绵羊：生长速度提高30%，体积增加50% 鲤鱼：9个月后，体重增1.5kg
二.用于改善畜产品的品质
问题 喝牛奶过敏、呕吐、腹泻
原因 对策
乳糖不消化
肠乳 糖酶
构建 表达
显微注射技术
导 入
正常牛
牛奶中乳糖含量
基因
载体 转基因牛
▪基因治疗的概念： 将正常基因导入病人体内，使 该基因的表达产物发挥功效， 从而达到治疗疾病的目的
免疫系统发挥正常作用的必须 物质
腺苷酸脱氨酶
腺苷酸脱氨酶基因
1990年，美国医学家安德森对一例患腺苷脱氨酶(ADA)缺乏 症的4岁女孩谢德尔进行基因治疗。该女孩由于先天缺乏ADA基 因，自身不能生产ADA，先天免疫功能不全，只能生活在无菌的 隔离帐里。他们将含有这个女孩自己的白血球的溶液输入她左 臂的一条静脉血管中，这种白血球都已经过改造，有缺陷的基 因已经被健康的基因所替代。在以后的10个月内她又接受了7次 这样的治疗，同时也接受特定抗体的治疗。经治疗后，免疫功 能日趋健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活。
基 因
蛋白酶抑制剂基因 淀粉酶抑制剂基因
消化不良
植物凝集素基因 不吸收
抗虫害的玉米
二.抗病转基因植物
基因
抗病毒 —病毒外壳蛋白基因 —病毒的复制酶基因
抗真菌 —几丁质酶基因 —抗毒素合成基因
抗细菌 —裂解肽基因 —溶菌酶基因
抗烟草花叶病毒的转基因烟草
转黄瓜抗青枯(细菌)病基因的马铃薯
三.抗逆转基因植物
例5、应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使 用基因探针才能达到检测疾病的目的。这里的基因 探针是指（ B ） A、用于检测疾病的医疗器械
B、用放射性同位素或萤光分子等标记的DNA分子
C、合成球蛋白的DNA
D、合成苯丙羟化酶的DNA片段
基因治疗
▪ 基因治疗是根本性的治疗
➢ 导入能增强人体免疫能力的基因
的能够合成胰岛素的基因与大肠杆
菌的DNA分子重组，并且在大肠杆 菌中表达成功。如右图，请据图回
答问题。
(1)此图表示的是采取人___工_合成目的 基因的方法获取_胰___岛_素__（__目__的__）_
的过程。
(2)图中①DNA是以_胰__岛__素__m__R__N_A 为模板，_逆__转__录__形成单链DNA，
减少， 其他营养成分不
受影响
三.用转基因动物生产药物
设想：让牛奶中产出生长素、抗凝血 蛋白、血清白蛋白、α-抗胰蛋白酶等
乳腺生物反应器
产量高、质量好、成本低、易提取
（把哺乳动物变成成“批量生产药物的工厂）
+ 对 药用蛋
策 白基因
乳腺蛋白基
因启动子
（只在乳腺中且
在泌乳期表达）
构建基因表达载体
乳汁中含有人生长激 素的转基因牛(阿根廷)
科学家通过基因工程的方法培育抗虫棉时，
需从苏云金芽孢杆菌中提取出抗虫基因，“放
入”棉花的细胞中与棉花结合起来并发挥作用， 请完成下列有关问题：
（1）从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用 的工具是_限__制_酶___，此工具主要存在于微__生__物__ 中，其特点是_一__种__限_制__酶__只__能__识_别__一__种__特__定_的__ 核__苷__酸_序__列__，__并__在_特__定__的__切__点__切_割_____。
美国医学家安德森
谢德尔，1999
体外基因治疗：从病人体内获取某种细胞进行培 养，然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转 移的细胞扩大培养，最后重新输入患者体内。
体内基因 治疗：用 基因工程 的方法， 直接向人 体组织细 胞中转移 基因的治 疗方法。
例4、基因治疗是指（ A ） A、把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达 到治疗目的 B、对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常， 达到治疗的目的 C、运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生 基因突变，从而恢复正常 D、运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到 治疗疾病的目的