1.3基因工程的应用
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。
人教版生物选修3(课后习题)1.3 基因工程的应用 Word版含答案
1.3基因工程的应用基础巩固1转基因动物是指( )A.提供基因的动物B.基因组成中转入了外源基因的动物C.能产生白蛋白的动物D.能表达基因遗传信息的动物2若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种,其在环境保护上的重要意义是( )A.减少氮肥使用量,降低生产成本B.减少氮肥生产量,节约能源C.避免因施用氮肥过多引起的环境污染D.改良土壤的群落结构、海华水”,化引起淡水“赤洋,污染环境。
利用现象”“潮基因工程技术培育能固氮的水稻新品种,可减少氮肥施用量,避免水体富营养化,保护环境。
3下列哪项不是植物基因工程技术的主要应用?( )A.提高农作物的抗逆性B.生产某些天然药物C.改良农作物的品质D.作器官移植的供体项为动物基因工程技术的重要应用。
4基因治疗是指( )A.把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中,达到治疗疾病的目的B.对有基因缺陷的细胞进行修复,从而使其恢复正常,达到治疗疾病的目的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后恢复正常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疗,其基本方法都是把相应的正常基因导入有基因缺陷的相关细胞中,从而使病人恢复正常。
5科学家运用转基因技术,将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因转到大白菜细胞中,培育出抗虫效果很好的优质大白菜,减少了农药的使用量,保护了环境。
下列说法正确的是( )A.抗虫基因中含有终止密码子B.抗虫基因能在大白菜细胞中正常表达C.转基因技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和载体D.限制酶识别的序列一定是GAATTC于终止密码子存在,子mRN不同的限制酶识别的序A,上。
载体不是酶。
限制酶有多种列大都不相同。
6以下关于抗病转基因植物成功表达抗病毒基因后的说法,正确的是( )A.可以抵抗所有病毒B.对病毒的抗性具有局限性或特异性C.可以抵抗害虫D.可以稳定遗传,不会变异,毒并不是所有病,也不可以抗虫。
抗病毒基因也会发生变异。
毒7下列不属于利用基因工程技术制取药物的是( )A.从大肠杆菌体内获取白细胞介素B.从酵母菌体内获得干扰素C.利用青霉菌获取青霉素D.从大肠杆菌体内获得胰岛素等如大肠杆菌、酵母菌(胞)中并使,该基因得到高效表达以产生药物,然后通过培养微生物来获得药物的一种技术。
13基因工程的应用
基因工程的应用
一、植物基因工程硕果累累 二、动物基因工程前景广阔 三、基因工程药物异军突起
四、基因治疗初见曙光
一、植物基因工程硕果累累 P17
硕果：提高农作物的抗逆能力；改良
农作物的品质；利用植物生产药物等。
1、抗虫转基因植物 P17
（1）方法：从某些生物中分离出的具有杀虫
基因来源：抑制或除去抗原决定基因。 成果：培育出没有免疫排斥反应的转基因 克隆猪器官。
三、基因工程药品异军突起
（1）来源：利用转基因 工程菌生产药物。P21
基因工程肝炎疫苗
（2）成果：细胞因子、干扰素、抗体、疫苗、 激素。P21 （3）作用：预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病 、遗传病、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病 。P22
是什么？
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
（基因来源：外源生长激素基因）
转基因绵羊
转基因鲤鱼
2、用于改善畜产品的品质
基因来源：肠乳糖酶基因。
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。有助于消化。
3、用转基因的动物生产药物
活性的基因，将其导入农作物中，使其具有抗 虫性。
（2）抗虫的目的基因：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。从苏云金芽孢杆菌中分离出的Bt毒蛋白基 因培育出抗虫棉。
（3）、意义：减少化学农药的使用，降低生
产成本，减轻环境的污染。
2、抗病转基因植物 P18
（1）病原微生物： 引起生物生病的微生物，主 要有病毒、真菌和细菌等。
4、利用转基因改良植物的品质
基因工程的应用
1.3 基因工程的应用基因工程自20世纪70年代兴起后，在短短的30年间，得到了飞速的发展，目前已成为生物科学的核心技术。
基因工程在实际应用领域—农牧业、工业、环境、能源和医药卫生等方面，也展示出美好的前景。
植物基因工程硕果累累植物基因工程在农业中的应用发展迅速。
从1996～2001年，在短短的5年中，全世界转基因作物的种植面积就增长了30倍。
以转基因植物研究、开发和应用为标志的农业技术革命，已经在一些国家展开。
2001年，就世界范围来看，转基因植物种植面积首次突破5x106hm2。
其中，转基因大豆、棉花、油菜、玉米已进入大规模商业化应用阶段，这四种转基因作物种植面积占相关作物种植面积的比例已达到：大豆63%，玉米19%，棉花13%，油菜5%。
我国转基因作物的种植面积也迅速增长，目前已位居世界第四（图1- 16)。
植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力(如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等），以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。
抗虫转基因植物全世界每年因虫害造成农作物的损失约占总产量的13%，达数千亿美元。
对农业害虫的防治，大多是依靠化学农药。
大量使用化学农药不仅造成了严重的环境污染，损害了人类健康，而且大大增加了生产成本。
因此，从某些生物中分离出具有杀虫活性的基因，将其导入作物中，使其具有抗虫性，已成为防治作物虫害的发展趋势。
目前，已问世的转基因抗虫植物主要有水稻（图1-17)、棉、玉米、马铃薯、番茄、大豆、蚕豆、烟草、苹果、核桃、杨、菊花和白花三叶草等。
用于杀虫的基因主要是Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。
例如，我国转基因抗虫棉就是转入Bt毒蛋白基因培育出来的，它对棉铃虫具有较强的抗性。
近几年来，我国拥有自主知识产权的转基因抗虫棉的研究和应用，取得了突飞猛进的发展，从1998年占据市场份额的10%，已经提高到2000年的64.4%，居主导地位。
(完整版)【人教版】生物选修三：1.3《基因工程的应用》课后习题(含答案),推荐文档
【优化设计】2018-2019 学年高中生物 1.3 基因工程的应用课后课时演练·促提升1.A.黑麦与六倍体普通小麦杂交,杂种通过秋水仙素或低温处理得到八倍体小黑麦B.将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌,获得能产生人干扰素的菌株C.用紫外线照射青霉菌,使其 DNA 发生改变,通过筛选获得青霉素高产菌株D.自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其 DNA 整合到细菌 DNA 上解析:A 选项八倍体小黑麦的培育利用的是染色体变异。
C 选项利用的原理是基因突变。
D 选项属于基因重组,但是发生在自然条件下,不符合基因工程“按照人们的愿望,进行严格的设计”的概念。
答案:B2.下列关于基因工程的说法中,正确的是( )A.基因工程的设计和施工是在细胞水平上进行的B.基因工程都是在生物体外完成的C.基因工程是对蛋白质进行的操作D.基因工程能打破物种间的界限,定向改造生物性状解析:基因工程是 DNA 分子水平上进行设计和施工的。
DNA 重组技术是在生物体外完成的,目的基因的表达是在细胞内完成的。
答案:D3.下列高科技成果中,根据基因重组原理进行的是( )①我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻②我国科学家将苏云金芽孢杆菌的某些基因移植到棉花体内,培育出抗虫棉③我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒A.①B.①②C.①②③D.②③解析:自然界的基因重组发生在减数分裂过程中,同源染色体的两条非姐妹染色单体间的互换和非同源染色体间的自由组合都可以发生基因重组;人工的基因重组就是基因工程。
在题目给出的选项中:①袁隆平利用杂交技术培育出的超级水稻,其原理是自然界的基因重组。
②将苏云金芽孢杆菌的某些基因移植到棉花体内,培育出的抗虫棉,属于通过基因工程进行的基因重组,该方法将目的基因移植到某种生物,整合到该生物的 DNA 分子中,并使目的基因得以表达,其最大优点就是克服了远缘杂交不亲和的障碍。
③是利用宇宙射线,诱发种子发生基因突变,从而培育出太空椒。
生物人教版选修三优化课件：专题1 1.3 基因工程的应用
•7、不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去，他的生活就会变得不堪忍 受。他不仅应该是一个学生，而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。2022/4/152022/4/15April 15, 2022
1．在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作正确的是( ) A．用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸 B．用 DNA 连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体 C．重组 DNA 分子只能导入烟草的受精卵 D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞属于细胞水平的检测
解析：限制酶一般只切割 DNA 分子双链，而烟草花叶病毒是 RNA 病毒，A 项错误；DNA 连接酶连接目的基因和载体，构建基因表达载体(即重组 DNA 分子)，B 项正确；作为目 的基因的受体细胞，可以是烟草的受精卵，也可以是一般的体细胞或烟草的原生质体，C 项错误；D 项应该属于个体水平的检测，D 项错误。 答案：B
3．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 抗病毒：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因； 抗真菌：几丁质酶基因和抗毒素合成基因。 (3)意义：能够获得杂交育种无法获得的抗病毒新品种。 4．抗逆转基因植物 (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、抗寒番茄、耐除草剂玉米等。
1．3 基因工程的应用
[课标解读] 1.列举基因工程在植物、动物方面的具体应用及取得的丰硕成果(重点)。 2.列举基因工程在医疗方面的具体应用及取得的丰硕成果(重点)。3.举例讨论并用流程图 表示几种转基因生物的培育过程(重点)。4.尝试运用基因工程原理，提出解决某一实际问 题的方案。5.关注基因工程的发展。
基因工程袁婺洲第二版引用名称
第一章：基因工程概述1.1 基因工程的起源基因工程是一项涉及到生物学、遗传学和生物技术的跨学科科学。
它的起源可以追溯到20世纪60年代，当时科学家们开始研究DNA的结构和功能，并尝试利用这些知识来改变生物体的遗传特征。
1.2 基因工程的基本原理基因工程的基本原理是通过改变生物体的DNA序列来实现特定的遗传变异。
这可以通过DNA重组、基因插入和基因编辑等方法来实现。
1.3 基因工程的应用领域基因工程的应用领域非常广泛，包括农业、医学、工业等。
在农业领域，基因工程被应用于改良作物和家畜的遗传特征，提高产量和品质。
在医学领域，基因工程被应用于基因治疗、药物开发等方面。
第二章：基因工程的技术原理与方法2.1 DNA重组技术DNA重组技术是基因工程中最基本的技术之一，它包括将两种不同的DNA序列连接在一起，或者将DNA序列插入到宿主细胞的染色体中。
2.2 基因编辑技术基因编辑技术是近年来发展起来的一种新型基因工程技术，它可以实现对特定基因进行定点编辑，从而修正遗传缺陷或改变遗传特征。
2.3 基因工程的方法基因工程的方法包括质粒介导转化、基因枪法、冷冻贮存等。
这些方法可以根据具体的应用需求来选择和操作。
第三章：基因工程的伦理和法律问题3.1 基因工程的伦理问题基因工程涉及到改变生物体的遗传特征，因此引发了许多伦理和道德上的争议。
对转基因作物的安全性和影响等问题引起了广泛的关注。
3.2 基因工程的法律问题基因工程的发展也带来了一系列的法律问题，包括知识产权的保护、食品安全法规的制定等。
第四章：基因工程的应用与发展4.1 基因工程在农业中的应用基因工程在农业中的应用主要包括转基因作物的培育、抗病害、抗虫害等方面的研究和应用。
这些应用在一定程度上提高了农作物的产量和品质。
4.2 基因工程在医学中的应用基因工程在医学中的应用主要包括基因治疗、药物开发等方面。
通过基因工程技术，科学家们可以研发出更有效的药物，用于治疗各种遗传疾病和癌症等疾病。
1.3 基因工程的应用
异想天开
二、动物基因工程前景广阔
1.用于提高动物生长速度
2.用于改善畜产品的品质
例如将 乳糖酶基因 导入奶牛基因组，使转基 因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大 减低 。
3.用转基因的动物生产药物
方法： 乳腺生物反应器
注意： 雌性个体才能生产药物
★为什么乳腺能成为基因药物最理想的表 达场所呢？ ⑴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。 ⑵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。
一、植物基因工程硕果累累
转基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力,以及改 良农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
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
Bt毒蛋白 我国的转基因抗虫棉就是转入了 基因培育 出来的。因为用化学农药防治害虫最大的危害是环境 污染，因此可将具有杀虫活性的基因导入到农作物中。
1990年9月14日，安德森对一例患ADA缺乏症 的4岁女孩进行基因治疗。这个4岁女孩由于遗 传基因有缺陷，自身不能生产ADA，先天性免 疫功能不全，只能生活在无菌的隔离帐里。他 们将这个女孩的白血球进行基因改造，使有缺 陷的基因被健康的基因替代，然后把含正常白 血球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中。在 以后的10个月内她又接受了7次这样的治疗， 同时也接受酶治疗。后来，她的免疫功能日趋 健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活， 并进入普通小学上学。
2.抗病转基因植物
引起生物生病的微生 物，主要有病毒、真菌 和细菌等
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.
高中生物 专题1 基因工程 3 基因工程的应用检测(含解析)新人教版选修3-新人教版高中选修3生物试
1.3 基因工程的应用一、选择题题型一植物基因工程的应用1．下列转基因植物与所选用的目的基因对应错误的是( )A．抗虫棉——Bt毒蛋白基因B．抗病毒转基因烟草——几丁质酶基因C．抗盐碱和抗旱植物——调节细胞渗透压的基因D．耐寒的番茄——抗冻基因答案 B解析抗病毒转基因植物常使用的是病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因，几丁质酶基因及抗毒素合成基因一般用作抗真菌转基因植物的目的基因，B错误。
2．我国转基因技术发展态势良好，下列关于转基因抗冻番茄和转基因水稻的叙述，不正确的是( )A．转基因抗冻番茄的目的基因来源于鱼B．转基因抗虫水稻减少了化学农药的使用，减轻了环境污染C．转基因抗虫水稻是否具有抗虫性，可通过饲养卷叶螟进行检测D．转基因抗虫水稻的外源基因是几丁质酶基因答案 D解析转基因抗冻番茄的目的基因来自于鱼的抗冻基因，转基因抗虫水稻的外源基因是Bt毒蛋白基因，而几丁质酶基因是抗真菌转基因植物常用的基因，A正确，D错误；转基因抗虫水稻减少了农药的使用，减轻了环境污染，同时降低了农业生产的成本，B正确；检测目的基因是否表达最简便的方法是进行个体水平的检测，故检测转基因抗虫水稻是否具有抗虫性，可通过饲养卷叶螟进行检测，C正确。
3．以下有关基因工程应用的说法正确的是( )A．用基因工程培育的抗虫植物也能抗病毒B．转基因矮牵牛只能变异为自然界已存在的颜色类型C．基因工程可用来培育高产、稳产、品质优良和抗逆性强的作物D．科学家将必需氨基酸含量多的蛋白质导入植物中，或者改变这些氨基酸的合成途径中某种关键酶的活性，以提高氨基酸的含量答案 C解析基因工程培育的抗虫棉只能抗某种虫害，不能抗病毒，A错误；转基因矮牵牛通过转入与花青素代谢有关的目的基因，可以使其呈现出自然界没有的颜色变异，B错误；想要提高植物的氨基酸含量，应将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，D错误。
题型二动物基因工程的应用4．下列有关乳腺生物反应器的说法中，不正确的是( )A．利用转基因哺乳动物乳腺的分泌功能生产产品B．构建的基因表达载体应该含有乳腺蛋白基因的启动子C．分泌的乳汁中含有目的基因D．乳腺生物反应器是将目的基因转入哺乳动物受精卵获得的答案 C解析利用转基因哺乳动物乳腺的分泌功能生产产品，获得高产量的外源蛋白质，A正确；表达载体含有乳腺蛋白基因的启动子才能保证目的基因只在乳腺细胞中表达，B正确；分泌的乳汁中含有目的基因控制合成的蛋白质，但不会含有目的基因，C错误；乳腺生物反应器是通过基因工程技术，将目的基因转入哺乳动物受精卵获得的，D正确。
人教版高中生物学选择性必修3现代生物科技专题精品课件 1.3 基因工程的应用
赖氨酸含量高的玉米、 耐储存番茄、新花色 矮牵牛
课堂篇探究学习
探究点一
探究点二
探究点三
当堂检测
本课必记
动物基因工程的应用
问题导引
用基因工程建立动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的?其优
越性有哪些?
观察下列生产流程图,回答问题。
探究点一
探究点二
探究点三
当堂检测
本课必记
课堂篇探究学习
(1)在构建重组DNA分子的过程中,插入的药物蛋白基因前要加
探究点一
探究点二
探究点三
当堂检测
本课必记
课堂篇探究学习
特别提醒利用基因工程培育生物新品种,打破了常规育种中难以突 破的生殖隔离,实现了不同物种之间的基因交流,从而大幅度改良 生物的遗传特性。
探究点一
探究点二
探究点三
当堂检测
本课必记
课堂篇探究学习
天然的玫瑰没有蓝色花,这是由于其缺少控制蓝色色素合成的基 因B,而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。现用基因工 程技术培育蓝玫瑰,下列操作正确的是( )
抗病毒烟草、抗病毒 小麦、抗病毒番茄、 抗病毒甜椒
探究点一
探究点二
探究点三
当堂检测
本课必记
课堂篇探究学习
成果
抗逆转基 因植物
改良品质 的转基因 植物
外源基因类型及举例
成果举例
抗 抗逆冻基蛋因白基:调因节、细抗胞除渗草透剂压基基因因、抗草草盐剂、碱的抗和 大寒抗 豆番干 和茄旱 玉、的 米抗烟除
优良性状基因:提高必需氨基酸 含量的蛋白质编码基因、控制 番茄成熟的基因、与花青素代 谢有关的基因
探究点一
探究点二
探究点三
当堂检测
新人教版 高中生物选修3专题一1.3基因工程的应用原创
基因治疗曙光初照（重点 应用）
1 基因治疗： 是指是把健康的外源基因导入有基因缺 陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。（重要） 2 方法：
A体外基因治疗 先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。（效果较为可靠） B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
用于治疗病毒的感染和癌症，但在体外保 存相当困难。如果将其分子上的一个半胱 氨酸变成丝氨酸，那么在-70℃的条件下， 可以保存半年。
一、蛋白质工程崛起的缘由
例如：
干扰素（半胱氨酸） 改造
满足人类生产 和生活的需要
干扰素（丝氨酸）
体外很难保存
体外可以保存半年
玉米中赖氨酸含量比较低
天冬氨酸激酶 （352位的苏氨酸）
某多肽链的一段氨基酸序列是： ……—丙氨酸—色氨酸—赖氨酸—甲硫氨酸— 苯丙氨酸—……
讨论：
1．怎样得出决定这一段肽链的脱氧核 苷酸序列?请把相应的碱基序列写出来。 2．确定目的基因的碱基序列后，怎样 才能合成或改造目的基因(DNA)?
蛋白质工程的进展与前景
蛋白质工程目前的现状：成功的例子不多， 主要是因为蛋白质发挥其功能需要依赖于 正确的空间结构，而科学家目前对大多数 蛋白质的空间结构了解很少。
基因治疗曙光初照
重症联合免疫缺陷（SCID）
患者缺乏正常的人体免疫功
能，只要稍被细菌或者病毒 感染，就会发病死亡。这个 病的机理是细胞的一个常染 色体上编码腺苷酸脱氨酶
（简称ADA）的基因（ada）
发生了突变。可以通过基因
工程的方法治疗。
SCID患者生存在无菌环境中
基因治疗曙光初照
专题Ⅰ基因工程之应用
• 五、环境保护方面
1.3 基因工程的应用
• （1）水的检测： • 检测水中的病毒； • 方法：用DNA探针与被检测病毒的 DNA进行杂交 • （2）分解石油污染物： • 超级细菌：主要指利用基因工程培 育的假单孢杆菌，能够分解多种甚至大 部分烃类污染物。
1.3 • • 体内基因治疗： 过程： 直接向人体组织细胞中转移基因 特点： 方法简便。 基因治疗目前都处于初期的临床试验阶段，面临的困 难主要有：
• 没有完全弄清人类基因组的运转机制、基因调控机制 和疾病的分子机理； • 技术、伦理道德以及安全性等面临许多困难。
等重要医药产品。
1.3 基因工程的应用
• 动物基因工程前景广阔
• 用转基因动物作器官移植的供体： • 作用： 建立移植器官工厂,解决人体移植器官短缺难题。 • 利用猪的器官作为供体器官： • 原因： 构造、大小、血管分布与人极为相似，而且 猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少。 • 问题： 免疫排斥、器官歧视等 • 方法： • 将器官供体基因组导人某种调节因子，以抑制抗原决 定基因的表达； • 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
1.3 基因工程的应用
• 植物基因工程硕果累累 • 抗虫转基因植物：
• 常用的杀虫基因： • 主要是Bt毒蛋白基因（用于培育抗虫棉）、 蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植 物凝集素基因等。
1.3 基因工程的应用
• 植物基因工程硕果累累
• 抗病转基因植物： • 原因： • 病原微生物：引起植物生病的微生物，主要有病毒、 真菌和细菌等。 • 实例： • 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、番茄等多种作物。 • 抗病基因：
1.3 基因工程的应用
1.3 基因工程的应用【教学目标】1、列举基因工程在植物、动物、微生物方面的具体应用及取得的丰硕成果。
2、关注基因工程的进展。
3、认同基因工程的应用促进生产力的提高。
【教学重点】基因工程在农业和医疗等方面的应用；【学习指导】一、植物基因工程的成果：植物基因工程技术主要用于提高农作物的能力（、、、、），以及改良农作物的和利用植物生产等方面。
（一）抗虫转基因植物1．杀虫基因种类：Bt毒蛋白基因、抑制剂基因、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。
【思考】请具体介绍四种抗虫基因的相关内容？(二)抗病转基因植物1．植物的病原微生物：、真菌和细菌等。
2．抗病基因种类(1)抗病毒基因：病毒基因和病毒的复制酶基因。
(2)抗真菌基因：基因和抗毒素合成基因。
3．抗病转基因成果：（1）（2）(三)抗逆转基因植物1.使用抗逆转基因原因：1．抗逆基因：；；。
2．成果：（1）（2）（3）(四)转基因改良植物品质1．优良基因：必需氨基酸的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和植物花青素代谢有关的基因。
2．成果：转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。
例1、科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体，相关叙述中正确的是( )①该技术将导致定向变异②DNA连接酶把目的基因与运载体黏性末端的碱基对连接起来③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料④受精卵是理想的受体A．①②③④ B．①③④ C．②③④ D．①②④（2）成果：转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。
二、动物基因工程的成果(一)提高动物的生长速度1．生长基因：外源基因。
2．成果：转基因绵羊、转基因鲤鱼。
(二)改善畜产品的品质1．优良基因：肠乳糖酶基因。
2．成果：转基因牛含量少。
(三)转基因动物生产药物1．成果：乳腺生物反应器2.基因组成：药用基因+ 蛋白基因+启动子。
3.操作过程:4.优点：5.特例：(四)转基因动物作器官移植的供体1．主要方法：①②（五）基因工程药物1．来源：转基因的。
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？
人教版高中选修三生物1.3基因工程的应用-学案(附答案)
专题1 §1.3 基因工程的应用知识目标：举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。
能力目标：关注基因工程的进展，认同基因工程的应用促进生产力的提高。
学习重点：基因工程在农业和医疗等方面的应用。
学习难点：基因治疗。
预习导学：一、植物基因工程的成果植物基因工程技术主要用于提高农作物的能力、以及改良农作物的和利用植物产生等方面。
（一）抗虫转基因植物1、杀虫基因：、、、。
2、成果：抗虫植物如水稻、棉、玉米、马铃薯、番茄等。
3、好处：减轻、有利人类、可以降低生产等。
练习：转基因抗虫棉可以有效地用于棉铃虫的也应当。
在大田中种植转基因抗虫棉的同时，间隔种植少量非转基因的棉花或其他作物，供棉铃虫取食。
这种做法的主要目的是（）A、维持棉田物种多样性B、减缓棉铃虫抗性基因频率增加的速度C、使食虫鸟有虫可食D、维持棉田生态系统中的能量流动（二）抗病转基因植物1、病原微生物：、、等。
2、抗病基因种类：（1）抗病毒基因：、等。
（2）抗真菌基因：、等。
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。
（三）抗逆转基因植物1、抗逆基因：调节细胞的基因使作物抗碱、抗旱；鱼的使作物耐寒能力提高；使作物抗除草剂等。
2、成果：具抗寒能力的烟草、番茄，具抗除草剂的大豆、玉米等。
练习：为了培育节水高产品种，科学家将大麦中与抗旱节水有关的基因导入小麦，其水分利用率提高了20％。
这项技术的遗传学原理是（）A．基因突变 B．基因重组 C．基因复制 D．基因分离（四）利用转基因改良植物品质1、优良基因：必需氨基酸的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和植物花青素代谢有关的基因等。
2、成果：转基因玉米、转基因延熟番茄、转基因矮牵牛花等。
二、动物基因工程的成果（一）提高动物的生长速度1、生长基因：外源基因2、成果：转基因绵羊、转基因鲤鱼等。
（二）改善畜产品的品质1、优良基因：肠基因。
2、成果：转基因奶牛分泌的牛奶中减少。
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• 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。治疗 一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑下 垂体中提取生长激素。 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。
2.抗病转基因植物
抗烟草花叶病 毒转基因甜椒
抗病毒转基因 西葫芦
抗病转基因植物所采用的基因： 病毒外壳蛋白基因 病毒的复制酶基因
抗真菌的基因： 几丁质酶基因 抗毒素合成基因
3.其他抗逆转基因植物
耐寒、耐旱转基因水稻
4.利用转基因改良植物的品质
含大量维生素的 转基因玉米
抗癌抗衰老的 紫色西红柿
基因工程与环境保护
• 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。
• 通过基因工程方法怎样净化被污染的环境？
1）用基因工程产物——“超级细菌”分解石 油，可以大大提高细菌分解石油的效率。具体 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）用基因工程培养出“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）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 图通过基因工程回收和利用工业废物。
首例基因治 疗的受益者
（美国1990年）
到1998年底，世界范 围内累计3134人接受 了基因转移试验
1990年美国国 立卫生研究院 治愈一位“重 症联合免疫缺 陷综合症”的 4岁女孩
ADA基因缺陷 ADA：腺苷酸 脱氨酶
基因治疗：用一个正常的基因来代替缺陷基因
基因治疗的分类 体外基因治疗：先从病人体内获取某种 细胞，例如T淋巴细胞，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。
转入维生素A合成酶基因的大米
转 基 因 矮 牵 牛
转基因蓝玫瑰
转入荧光酶的转基因烟草苗
二、动物基因工程前景广阔
1.用于提高动物生长速度
转入外源生长激素基因的“超级小鼠”
2.用于改善畜产品的品质
“乳糖不耐症”
乳糖含量低的奶牛： 将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组
3.用转基因的动物生产药物
人治疗性抗体转基因奶牛
• 基因工程药品 —— 干扰素
干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖 蛋白。干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感 染，是一种抗病毒的特效药。此外干扰素对 治疗某些癌症和白血病也有一定疗效。 传统的干扰素生产方法是从人血液中的 白细胞内提取，每300L血液只能提取出1mg 干扰素。1980~1982年，科学家用基因工程 方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰 素，是传统的生产量的12万倍。1987年上述 干扰素大量投放市场。
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。
基因工程与食品业
• 基因工程为食品工业中提供了什么前景？ 基因工程为人类开辟新的食物来源。 1）鸡蛋白基因在大肠杆菌和酵母菌中 表达获得成功。这表明，未来能用发酵罐 培养的大肠杆菌或酵母菌来生产人类所需 要的卵清蛋白。
2）用基因工程的方法从微生物中获得 人们所需要的糖类、脂肪和维生素等产品。
患半乳糖血症的患者，由于细胞内半乳 是指是把健康的外源基因导入有基因缺 糖苷转移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷转移酶， 陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。 使过多的半乳糖在体内积聚，引起肝、脑等 功能受损。 1971年，美国科学家在体外做了试验， 用带有半乳糖苷转移酶基因的噬菌体侵染患 者的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞 能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换的 方法治疗这种遗传病是可能的。
基因工程干扰素
• 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。
• 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
• 基因治疗：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，这是治疗遗传病的最有效的手段。
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
1.抗虫转基因植物
正常棉 叶子
抗虫棉 叶子
使用化学农药的缺点： 造成环境污染 损害人类健康 增加生产成本 用于杀虫的基因主要是： Bt毒蛋白基因 蛋白酶抑制剂基因 淀粉酶抑制剂基因 植物凝集素基因等
含有人凝血因子Ⅸ的转基因羊
乳腺生物反应器生产抗凝 血酶Ⅲ蛋白
4.用转基因的动物作器官移植的供体
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
基因工程肝炎疫苗
基因工程药物发酵设备
基因工程药品 —— 胰岛素 胰岛素是治疗糖尿病的特效药。一般临 床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜的胰 腺中提取，一名糖尿病患者每年需用的胰岛 素需要从40头牛或50头猪的胰脏中才能提取 到。1978年，科学家将动物体内的胰岛素基 因与大肠杆菌DNA分子重组，用2000ml 大 肠杆菌发酵液得到100kg胰岛素。1982年， 美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰 岛素投入市场，售价降低了30%~50%。
互补的特异核苷酸序列。它包括整个基因， 或基因的一部分；可以是DNA本身，也可 以是由之转录而来的RNA。
• 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。
基因工程艾滋病疫苗
基因工程乙肝疫苗
四、基因治疗曙光初照
• 基因诊断： 也称为D从而对特定的
疾病进行诊断。
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；
• 基因探针：
基因探针就是一段与目的基因或DNA