人教版高中生物选修3专题一：基因工程的应用
合集下载
2023年人教版高中生物选择性必修3第3章基因工程第3节基因工程的应用
第3节基因工程的应用【课程标准】举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的广泛应用改善了人类的生活品质。
【素养目标】1.科学思维:基于基因工程在农牧、医药和食品等行业应用的实例,说明基因工程给社会带来的巨大进步。
2.社会责任:基于基因工程在各方面发展的前景,理性看待基因工程的安全性。
你听说过转基因鲤鱼吗?转基因鲤鱼的生长速率比非转基因鲤鱼提高了42%~115%,它在142天后平均体重达到648 g。
除生长速度快,转基因鲤鱼对饵料的利用率也非常高,这两个因素使得转基因鲤鱼的养殖经济效益比非转基因鲤鱼提高125%。
观看视频《快速生长的转基因黄河鲤鱼》。
思考:1.提高鲤鱼生长速度的目的基因是什么?2.你还知道哪些转基因生物?基因工程有哪些方面的应用?一、基因工程在农牧业方面的应用连一连:基于基因工程在改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量等方面的应用,将下列转基因生物和选用的目的基因连线。
【警示】转基因抗虫植物与转基因抗病植物是不同的,转基因抗病植物可以抵抗病毒、真菌等,但不能抗虫。
二、基因工程在医药卫生领域的应用判一判:基于基因工程在医药卫生领域的成果和应用,判断正误。
①对微生物或动植物的细胞进行基因改造,使它们能够生产药物。
(√)②乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中。
(×)提示:需将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子重组在一起后导入受精卵中。
③转基因动物需要进入泌乳期才能成为“乳腺生物反应器”。
(√)④用转基因动物做器官移植的供体时,只能通过抑制供体动物抗原决定基因的表达来解决免疫排斥的问题。
(×)提示:还可以设法除去抗原决定基因。
思考:作为乳腺生物反应器的动物,对性别有怎样的要求?提示:应为雌性动物。
三、基因工程在食品工业方面的应用1.基因工程菌:用基因工程的方法,使外源基因得到高效表达的菌类。
2.选一选:以下叙述属于基因工程在食品工业方面应用的是①③。
复习。人教版选修3高中生物基因工程的应用课件
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。
研制药物 基因治疗
四、基因治疗曙光初照
• 基因诊断： 也称为DNA检测或基因探针技术，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。
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；
• 基因治疗： 是指是把健康的外源基因导入病人体内， 使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗 疾病的目的。 这是治疗遗传病最有效的手段
7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
8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
• 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。
人教版生物选修三1.3基因工程的应用
小结：
提高生长速度(生长激素基因) 1、改良品种：
改善畜产品的品质
2、用转基因动物生产药物-----乳腺生物发生器
2、乳腺生物反应器的优点：产量高、质量好、成本低、 易提取。 3、乳腺成为基因药物最理想的表达场所的原因：
（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。
（三）其他抗逆转基因植物
1、哪些环境条件会造成农作物低产、减产？ 盐碱、干旱、低温和涝害等
2、盐碱和干旱对农作物的危害与什么有关？ 细胞内的渗透压调节
3、在抗盐碱和抗干旱作物中使用了什么基因？ 调节细胞渗透压的基因
4、耐寒的转基因烟草和番茄中，目的基因是？ 鱼的抗冻蛋白基因
5、抗除草剂基因有何用途？
病毒外壳蛋白（coat protein，CP）基因； 病毒的复制酶基因 5、在抗真菌转基因植物中使用什么基因？ 几丁质酶基因和抗毒素合成基因
拓展：在抗病毒转基因植物中，为什么使用病毒外壳 蛋白基因可以抗病毒侵染？
关于病毒外壳蛋白基因(CP基因)导入植物后的抗病毒机 理，目前有几种假说。一种假说认为：CP基因在植物细 胞内表达积累后，当入侵的病毒裸露核酸进入植物细胞 后，会立即被这些外壳蛋白重新包裹，从而阻止病毒核 酸分子的复制和翻译。另一种假说认为：植物细胞内积 累的病毒外壳蛋白会抑制病毒脱除外壳，使病毒核酸分 子不能释放出来。然而最近的研究表明，如果将病毒的 外壳蛋白的AUG起始密码缺失，使之不能被翻译，或者将 外壳蛋白基因变成反义RNA基因，整合到植物细胞染色体 上，转基因植物则有很好的抗性。因此，有人认为抗性 机理不是外壳蛋白在起作用，而是CP基因转录出RNA后， 与入侵病毒RNA之间的相互作用起到了抗性作用。
【高中课件】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.ppt
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① 抗逆 _用__植__物__生_能产力③，__以__及__改__品良等质农方作面物。的②________和药利物
• (一)抗虫转基因植物 • 1．杀虫基因种类：Bt毒蛋白基因、④________抑制
剂基因、⑤________抑制剂基因、植物蛋凝白集酶 素基因 等。淀粉酶 • 2．成果：抗虫植物如水稻、棉、玉米、马铃薯、番 茄等。
①调节细胞渗 透压基因； ②抗冻蛋白基 因(从鱼体内获 取)； ③抗除草剂基 因
前两种具有抗 病毒作用； 后两种具有抗 真菌作用
①通过改变细 胞内渗透压， 提高抗盐碱、 抗旱能力； ②耐寒能力提 高； ③抗除 草剂
烟草(抗病 毒)、小麦 (抗病毒)
烟草(抗 旱、抗盐 碱)、番茄 (抗寒)、 大豆、玉 米(抗除草 剂)
因
合，影响营养物质
的吸收和利用
受体生物
备注
①抗虫但不抗病 毒、细菌、真菌 等；
②培育抗虫作物 的优点：减少环 棉花、水 境污染、降低生 稻等 产成本；
③不同抗虫基因 作用机理不同； ④Bt毒蛋白基因 来自苏云金芽孢 杆菌
抗病 转基 因植 物
抗逆 转基 因植 物
目的基因
作用
受体生物
备注
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
引起植物生 病的微生物 有病毒、细 菌、真菌三 大类
抗逆指抵抗 不良环境的 能力，如盐 碱、干旱、 低温、涝害 等
目的基因
作用
受体生物
备注
转基 因改 良植 物的 品质
①必需氨基酸含 量多的蛋白质编 码基因；
②控制番茄果实 成熟的基因；
高中生物人教版选修3基因工程的应用1
基因工程的应用课标要求基因工程的原理和技术能力要求1）通过引导学生在网上的探究活动，改变学生传统的学习方式，引导学生主动参与，乐于探究，培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力。
2）通过学习了解我国基因工程的发展前景及成果，激发学生对于生物知识的兴趣，开阔学生的思路，培养学生的爱国主义热情，树立在学习上努力刻苦的决心。
3）尝试运用基因工程原理，提出解决某一生产、生活上实际问题的方案，知识网络体系抗虫转基因植物抗病转基因植物转基因植物抗虫逆转基因植物改良植物品质提高动物生长速度改善畜产品的品质转基因动物用转基因动物生产药物用转基因动物作器官移植的供体基因工程药物基因治疗重难热点归纳基因工程的应用成果转基因植物转基因动物基因工程药物基因治疗转基因食品：转基因食品是通过遗传工程改变植物种子中的脱氧核糖核酸，然后把这些修改过的再复合基因转移到另一些植物种子内，从而获得在自然界中无法自动生长的植物物种。
上世纪 80年代末，科学家们开始把10多年分子研究的成果运用到转基因食品上，1995年成功地生产出抗杂草黄豆，并在市场上出售。
又经过7年的努力，现在他们利用基因技术已批量生产出抗虫害、抗病毒、抗杂草的转基因玉米、黄豆、油菜、土豆、西葫芦等。
目前，转基因食品的主要产地是美国、加拿大、欧盟、南非、阿根廷等。
转基因食品安全评价：随着转基因技术向农业、食品和医药领域的不断渗透和迅速发展，转基因食品安全性现成为全球关注的热点问题之一经典例题剖析1．不属于基因工程方法生产的药物是A．干扰素B．白细胞介素C．青霉素D．乙肝疫苗【解析】基因工程生产的药物有胰岛素、干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、人造血液代用品、乙肝疫苗等。
而青霉素是发酵工程的产品之一。
【答案】 C。
人教版 选修3 基因工程的应用 课件 (69张)
(2)成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。
3．利用转基因改良植物的品质 (1)优良性状基因：必需氨基酸含量多的蛋白质编码 基因、控制番茄果实成熟的基因和与植物花青素代谢有 关的基因。 (2)成果：富含赖氨酸的转基因玉米、转基因延熟番 茄和转基因矮牵牛。
要点二 动物基因工程前景广阔
应用
基因来源或处理
成果
其次是对患者进行相关细胞的基因替换，如对于遗传性 糖尿病患者，只对胰腺的胰岛B细胞进行基因替换，该 个体就能正常分泌胰岛素，使糖尿病得以治疗。但这种 局部细胞的基因替换，并没有改变患者其他部位细胞的 基因，如精原细胞，因此其后代很可能会患遗传性糖尿 病。
(3)基因治疗目前还处于初期的临床试验阶段。可以 说，在没有完全解释人类基因组的运转机制，充分了解 基因调控机制和疾病的分子机理之前，进行基因治疗是 十分困难的。
【例题3】 下列关于基因工程应用的叙述，正确的 是( )
A．基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因 B．基因诊断的基本原理是DNA分子杂交 C．一种基因探针能检测水体中的各种病毒 D．原核生物的基因不能用来进行真核生物的遗传 改良
2．操作过程
3．乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较
比较项目 乳腺生物反应器
工程菌
哺乳动物基因的结构 细菌或酵母菌等生物
基因结构 与人类基因的结构基 基因的结构与人类基
本相同
因的结构有较大差异
细菌细胞内没有内质
基因表达
合成的药物蛋白与天 网、高尔基体等细胞 然蛋白质相同 器，合成的药物蛋白
可能没有活性
(3)金茶花叶片细胞具有抗病性，说明抗病基因已完成了 表达。
答案 (1)PCR
(2)同种限制性核酸内切酶
—G —CTTAA
3．利用转基因改良植物的品质 (1)优良性状基因：必需氨基酸含量多的蛋白质编码 基因、控制番茄果实成熟的基因和与植物花青素代谢有 关的基因。 (2)成果：富含赖氨酸的转基因玉米、转基因延熟番 茄和转基因矮牵牛。
要点二 动物基因工程前景广阔
应用
基因来源或处理
成果
其次是对患者进行相关细胞的基因替换，如对于遗传性 糖尿病患者，只对胰腺的胰岛B细胞进行基因替换，该 个体就能正常分泌胰岛素，使糖尿病得以治疗。但这种 局部细胞的基因替换，并没有改变患者其他部位细胞的 基因，如精原细胞，因此其后代很可能会患遗传性糖尿 病。
(3)基因治疗目前还处于初期的临床试验阶段。可以 说，在没有完全解释人类基因组的运转机制，充分了解 基因调控机制和疾病的分子机理之前，进行基因治疗是 十分困难的。
【例题3】 下列关于基因工程应用的叙述，正确的 是( )
A．基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因 B．基因诊断的基本原理是DNA分子杂交 C．一种基因探针能检测水体中的各种病毒 D．原核生物的基因不能用来进行真核生物的遗传 改良
2．操作过程
3．乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较
比较项目 乳腺生物反应器
工程菌
哺乳动物基因的结构 细菌或酵母菌等生物
基因结构 与人类基因的结构基 基因的结构与人类基
本相同
因的结构有较大差异
细菌细胞内没有内质
基因表达
合成的药物蛋白与天 网、高尔基体等细胞 然蛋白质相同 器，合成的药物蛋白
可能没有活性
(3)金茶花叶片细胞具有抗病性，说明抗病基因已完成了 表达。
答案 (1)PCR
(2)同种限制性核酸内切酶
—G —CTTAA
人教版高中选修3生物-1-3 基因工程的应用(共59张PPT)
2288
其它基因工程药物
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。
人 造 血 液 及 其 生 产
2299
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。
专题1 基因工程
1.3 基因工程的应用
11
基因工程的应用
植物方面
提高植物的抗虫、抗病、抗逆性 改良植物的品质
动物方面
提高动物生长速度 改善畜产品的品质 用转基因动物生产药物 用转基因动物作器官移植的供体
研制药物 基因治疗
22
一、植物基因工程硕果累累
70%
68%
主要在抗病虫害、 60% 50%
1166
提高生长速度
比较：普通鲤鱼和转生长激素基因鲤鱼 比较：混有激素的饲料饲养鲤鱼
导入生长激素基因的转基因鲤鱼
1177
改良畜产品
1188
用转基因的动物生产药物
药用蛋白基因 导入 受精卵发育成 转基因动物
分泌
乳汁 （含药用蛋白）
乳腺生物反应器
1199
为什么乳腺能成为基因药物最理想的 表达场所呢？
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。
3300
3311
3322
3333
基因工程方法生产蛋白质 药物的优势是非常明显的
3344
四、基因治疗曙光初照
基因治疗是根本性的治疗
其它基因工程药物
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。
人 造 血 液 及 其 生 产
2299
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。
专题1 基因工程
1.3 基因工程的应用
11
基因工程的应用
植物方面
提高植物的抗虫、抗病、抗逆性 改良植物的品质
动物方面
提高动物生长速度 改善畜产品的品质 用转基因动物生产药物 用转基因动物作器官移植的供体
研制药物 基因治疗
22
一、植物基因工程硕果累累
70%
68%
主要在抗病虫害、 60% 50%
1166
提高生长速度
比较：普通鲤鱼和转生长激素基因鲤鱼 比较：混有激素的饲料饲养鲤鱼
导入生长激素基因的转基因鲤鱼
1177
改良畜产品
1188
用转基因的动物生产药物
药用蛋白基因 导入 受精卵发育成 转基因动物
分泌
乳汁 （含药用蛋白）
乳腺生物反应器
1199
为什么乳腺能成为基因药物最理想的 表达场所呢？
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。
3300
3311
3322
3333
基因工程方法生产蛋白质 药物的优势是非常明显的
3344
四、基因治疗曙光初照
基因治疗是根本性的治疗
人教版-高中生物选修三：基因工程的应用
中，原因是_具__全__能_ 性，可使外源基因在相应的组织细__
__。
胞中表达
（3）通常采用__D_N__A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 细胞中特异表达。
（5）膀胱生物发生器比乳腺生物反应器有什么优蛋白质比在乳汁中提取简便、高效.
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。
2、基因治疗的发展现状：
处于初期的临床试验阶段
3、基因治疗的类型
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。
复合型免疫缺陷症
体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移的
（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。
用基因工程技术实现动物乳 腺生物反应器的操作过程
获取目的基因 构建基因表达载
（例如血清白蛋白、 抗凝血酶、生长激 素、α-抗胰蛋白酶 基因）
体（在血清白蛋白基
因前加乳腺蛋白基因 的启动子）
显微注射法 导入哺乳动 物受精卵中
发育成转基因动物
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
乳腺生物反应器或乳房生物反应器
• 优点：①产量高；②质量好； ③成本低；④提取容易。
选择乳腺的原因：
（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。
原理：应用已知核酸序列作为探针与 互补的靶核苷酸序列杂交，通过随后 的信号检测进行定性与定量分析
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
新版人教版高中生物选修三专题一 基因工程的应用 (共23张PPT)学习演示PPT课件
外源基因导入靶细胞，以纠正缺陷基因， 目前都处于初期的临床试验阶段
19
练一练
B 1、抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确的是
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
D 2．下列各项不属于基因工程在实际中的应用的是
疗的目的 3、用转基因动物生产药物
治疗方法：先将患者的淋巴细胞取出，体外培养，然后将正常的腺苷酸脱氨酶基因转入人工培养的淋巴细胞中，使淋巴细胞能够产生 腺苷酸脱氨酶，再将这种细胞注射到患者的体内，经过多次注射，患者的免疫功能趋于正常。
将基富因含 工赖程C氨操、酸作的程运蛋序白的用质四编个人码步基骤工因：导诱入玉变米，的提高方玉米法赖氨，酸含量使。 有基因缺陷的细胞发生基因突
D．抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异 如：导入肠乳糖酶基因的转基因奶牛
也称为DNA诊断或基因探针技术，是用放 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
D．将C4植物细胞内的叶绿体移入C3植物细胞内 D．将C4植物细胞内的叶绿体移入C3植物细胞内
射性同位素(如 P) 、荧光分子等标记的DNA分 32 4、利用转基因改良农作物品质
（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。
提高作物抗旱和抗盐碱能力； C治、疗合方成法球：蛋先白将的患D者N的A 淋巴细胞取出，体外培养，然后将正常的腺苷酸脱氨酶基因转入人工培养的淋巴细胞中，使淋巴细胞能够产生
生物人教版(2019)选择性必修三3.3基因工程的应用(共24张ppt)
③CRISPR-Cas9系统有时存在编辑对象出错而造成的“脱靶”现象，试从向导
RNA的角度分析“脱靶”的原因是 其他DNA序列也含有与向导RNA互补的 。 序列，造成向导RNA错误结合
练一练
基因编辑技术（CRISPR/Cas9）可以按照人们的意愿精准剪切、改变 任意靶基因的遗传信息，CRISPR/Cas9系统主要由向导RNA（sgRNA） 和Cas9蛋白两部分组成，sgRNA可引导Cas9蛋白到特定基因位点进行 切割，其机制如图所示。
资料三：血栓调节蛋白（TM）只能在血管内皮细胞中合成，具有调节 凝血的功能。为了解决异种器官移植时引起凝血紊乱的问题，科研人员 研究制备了猪血管内皮特异性表达人血栓调节蛋白（hTM）的转基因猪 。
思考：如果你是科学家，你将如何获得大量的人血栓调节蛋白（hTM)基因？
PCR（聚合酶链式反应）技术
练一练
归功于抗排异药物的进步，器官移植的效果实现了质的突破
• 供体短缺仍是器官移植领域的主要问题
移植供体需求逐年增高，供体数量尤显不足，心脏移植领域最为突出
活动1 观看视频
异种器官移植解决供体短缺：下一次医学革命
异种器官移植被学术界认为是解决供体短缺的主要方法：需要解决瓶颈性问题
一、免疫排斥
资料一：α-Gal叫α-半乳糖基抗原，是半乳 糖基与细胞膜上的蛋白或脂结合构成的一 组完全抗原。除人、类人猿和旧世界猴以 外，α-gal在所有哺乳动物中广泛存在。αgal是引起异种器官移植时超急性免疫排斥 反应的主要靶抗原。
生物学（人教版2019） 选择性必修三
基因工程的应用
——以异体器官移植为例
基因工程除了用于制作抗虫棉等农牧业、及食品工业方面上 的应用外，在医疗领域也有着广阔的应用及前景，比如基因工程 技术就可能使建立移植器官工厂的设想成为现实。
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
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。经多次治疗 后，过上了正常人的生活。
腺苷脱氨酶是一种与机体细胞免疫活性有 重要关系的核酸代谢酶 。
人教版高中生物选修3专题一：基因工 程的应 用
美国医学家安德森
谢德尔，1999
人教版高中生物选修3专题一：基因工 程的应 用
转基因牛的乳汁， 降低乳糖含量
3.用转基因动物生产药物
过程： 1、将药用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。 2、用显微注射法导入到受精卵。 3、将受精卵送入母体内。 4、转基因动物进入泌乳期后，提取乳汁，其中就 含有人类所需的药用蛋白。
目前已经表达的产物： 抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、α-抗胰蛋白酶
基因治疗SCID的过程
人教版高中生物选修3专题一：基因工 程的应 用
人教版高中生物选修3专题一：基因工 程的应 用
体外基因治疗：从病人体内获得某种细胞进行 培养——然后体外完成基因转移——再筛选成功转 移的细胞扩增培养——最后重新输入患者体内。
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。
• 乳汁中含有人生长激素的转基因牛
思考：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。
⑶转基因动物又可无限繁殖。
基复因工程习1.2《基因工程的基本操作程序》
问题
1.2
《
1、目的基因获取的方法有哪些？
基因需要哪些条件？ 4、结合DNA分子结构的知识，分析PCR技术中DNA解链 温度（90℃～95℃）高低取决于什么？ 5、基因表达载体中启动子的作用是什么？ 6、重组质粒与质粒的主要区别是什么？
基7因、工程基因表达载体的组成有哪些？
1.2
《
8、可以将目的基因导入动物的体细胞来获得转基因动物吗？
9、原核细胞作为受体细胞的优点有哪些？
编写人：高二生物组
10、怎样检测目的基因是否插入转基因生物的染色体上？
11、导入受体细胞中的目的基因是否一定能够成功表达？
12、如何使目的基因表达的产物与天然产品相同？
4.用转基因的动物作器官移植的供体
目前，人类的器官移植是一个世界性的难题。 由于猪的内脏构造，大小，血管分布与人极为相 似，而且猪内隐藏的病毒远远少于人类。科学家 将目光集中在小型猪身上，可是会发生免疫排斥 。
方法：将器官供体基因组导入某种调节因子， 以抑制抗原基因的表达，或者设法除去抗原决定 基因，再结合克隆技术，获得没有免疫排斥的转 基因克隆猪器官。
人
通过基因工程
造
的方式创造了能合
血
成人干扰素的大肠
液
杆菌，每1Kg的培
及
养液可提取20—
其
40mg干扰素
生
产
四、基因治疗曙光初照
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。
人教版高中生物选修3专题一：基因工 程的应 用
基因治疗—事例
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
基因工程药品 —— 胰岛素
胰岛素从猪、牛等动物的胰 腺中提取，100Kg胰腺只能提取 4-5g的胰岛素，其产量之低和价 格之高可想而知。
将合成的胰岛素 基因导入大肠杆菌， 每2000L培养液就能产 生100g胰岛素！使其 价格降低了30%-50%!
基因工程药品 —— 干扰素
从人血中提取干扰素 ，300L血才提取1mg！
三、基因工程药品异军突起
• 在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、 干扰素从生物体的哪些结构中直接提取？
直接从生物的组织、细胞或血液中提取。
• 传统生产方法的缺点
由于受原料来源的限制，量少而且价格十分昂贵 。
• 可利用什么方法来解决上述问题？
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。
13、通过基因工程培育的抗虫棉在生产实践中有哪些优点？ 如何确定其抗性的程度呢？
14、在基因工程的操作步骤中，哪一步是其核心？未发生碱 基互补配对的步骤是哪一步？
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，现在已 经成为生物科学的核心技术。
基因工程的实际应用领域有： 农牧业、工业、环境、能源、医学卫生等
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450L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。
应用生物：植物、动物、微生物
一、植物基因工程
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）,还可以 改良农作物的品质。
1.抗虫转基因植物
传统的害虫防治办法：农药 转基因抗虫植物优点ห้องสมุดไป่ตู้减少环境污染、降低生产 成本、提高产量。
已经问世的转基因抗虫作物： 棉花、水稻、玉米、马铃薯、番茄等
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
2.抗病转基因植物
抗病毒基因： 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.
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
3.抗逆转基因植物
恶劣的环境条件： 盐碱，干旱，低温，涝 灾等。
4.利用转基因改良植物的品质
不会引起过敏的转基因大豆
提高花 卉的观赏价 值
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
原因：外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长更快
转基因鲤鱼
将人的生 长激素基因或 牛的生长激素 基因分别注射 到小白鼠受精 卵中，得到的 “超级小鼠” 。
2.用于改善畜产品的品质
优点：避免食物过敏、腹泻、恶心等不适
人教版高中生物选修3专题一：基因工 程的应 用
人教版高中生物选修3专题一：基因工 程的应 用
腺苷脱氨酶是一种与机体细胞免疫活性有 重要关系的核酸代谢酶 。
人教版高中生物选修3专题一：基因工 程的应 用
美国医学家安德森
谢德尔，1999
人教版高中生物选修3专题一：基因工 程的应 用
转基因牛的乳汁， 降低乳糖含量
3.用转基因动物生产药物
过程： 1、将药用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。 2、用显微注射法导入到受精卵。 3、将受精卵送入母体内。 4、转基因动物进入泌乳期后，提取乳汁，其中就 含有人类所需的药用蛋白。
目前已经表达的产物： 抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、α-抗胰蛋白酶
基因治疗SCID的过程
人教版高中生物选修3专题一：基因工 程的应 用
人教版高中生物选修3专题一：基因工 程的应 用
体外基因治疗：从病人体内获得某种细胞进行 培养——然后体外完成基因转移——再筛选成功转 移的细胞扩增培养——最后重新输入患者体内。
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。
• 乳汁中含有人生长激素的转基因牛
思考：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。
⑶转基因动物又可无限繁殖。
基复因工程习1.2《基因工程的基本操作程序》
问题
1.2
《
1、目的基因获取的方法有哪些？
基因需要哪些条件？ 4、结合DNA分子结构的知识，分析PCR技术中DNA解链 温度（90℃～95℃）高低取决于什么？ 5、基因表达载体中启动子的作用是什么？ 6、重组质粒与质粒的主要区别是什么？
基7因、工程基因表达载体的组成有哪些？
1.2
《
8、可以将目的基因导入动物的体细胞来获得转基因动物吗？
9、原核细胞作为受体细胞的优点有哪些？
编写人：高二生物组
10、怎样检测目的基因是否插入转基因生物的染色体上？
11、导入受体细胞中的目的基因是否一定能够成功表达？
12、如何使目的基因表达的产物与天然产品相同？
4.用转基因的动物作器官移植的供体
目前，人类的器官移植是一个世界性的难题。 由于猪的内脏构造，大小，血管分布与人极为相 似，而且猪内隐藏的病毒远远少于人类。科学家 将目光集中在小型猪身上，可是会发生免疫排斥 。
方法：将器官供体基因组导入某种调节因子， 以抑制抗原基因的表达，或者设法除去抗原决定 基因，再结合克隆技术，获得没有免疫排斥的转 基因克隆猪器官。
人
通过基因工程
造
的方式创造了能合
血
成人干扰素的大肠
液
杆菌，每1Kg的培
及
养液可提取20—
其
40mg干扰素
生
产
四、基因治疗曙光初照
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。
人教版高中生物选修3专题一：基因工 程的应 用
基因治疗—事例
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
基因工程药品 —— 胰岛素
胰岛素从猪、牛等动物的胰 腺中提取，100Kg胰腺只能提取 4-5g的胰岛素，其产量之低和价 格之高可想而知。
将合成的胰岛素 基因导入大肠杆菌， 每2000L培养液就能产 生100g胰岛素！使其 价格降低了30%-50%!
基因工程药品 —— 干扰素
从人血中提取干扰素 ，300L血才提取1mg！
三、基因工程药品异军突起
• 在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、 干扰素从生物体的哪些结构中直接提取？
直接从生物的组织、细胞或血液中提取。
• 传统生产方法的缺点
由于受原料来源的限制，量少而且价格十分昂贵 。
• 可利用什么方法来解决上述问题？
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。
13、通过基因工程培育的抗虫棉在生产实践中有哪些优点？ 如何确定其抗性的程度呢？
14、在基因工程的操作步骤中，哪一步是其核心？未发生碱 基互补配对的步骤是哪一步？
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，现在已 经成为生物科学的核心技术。
基因工程的实际应用领域有： 农牧业、工业、环境、能源、医学卫生等
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450L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。
应用生物：植物、动物、微生物
一、植物基因工程
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）,还可以 改良农作物的品质。
1.抗虫转基因植物
传统的害虫防治办法：农药 转基因抗虫植物优点ห้องสมุดไป่ตู้减少环境污染、降低生产 成本、提高产量。
已经问世的转基因抗虫作物： 棉花、水稻、玉米、马铃薯、番茄等
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
2.抗病转基因植物
抗病毒基因： 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.
转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
3.抗逆转基因植物
恶劣的环境条件： 盐碱，干旱，低温，涝 灾等。
4.利用转基因改良植物的品质
不会引起过敏的转基因大豆
提高花 卉的观赏价 值
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
原因：外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长更快
转基因鲤鱼
将人的生 长激素基因或 牛的生长激素 基因分别注射 到小白鼠受精 卵中，得到的 “超级小鼠” 。
2.用于改善畜产品的品质
优点：避免食物过敏、腹泻、恶心等不适
人教版高中生物选修3专题一：基因工 程的应 用
人教版高中生物选修3专题一：基因工 程的应 用