3.3基因工程的應(yīng)用課件高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

第三節(jié)基因工程的應(yīng)用閱讀P87基因工程在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用，總結(jié)轉(zhuǎn)基因作物有哪些優(yōu)點(diǎn)？減少化學(xué)殺蟲(chóng)劑使用量（生物防治）增加作物產(chǎn)量、增加經(jīng)濟(jì)效益改良動(dòng)植物品種1.轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)植物(1)目的基因：減少因化學(xué)農(nóng)藥的使用而造成的環(huán)境污染和對(duì)人類(lèi)健康的損害、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)量。轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉花、玉米、水稻、大豆、馬鈴薯等。(2)成果：(3)優(yōu)點(diǎn)：抗蟲(chóng)基因2.轉(zhuǎn)基因抗病植物(1)目的基因：轉(zhuǎn)基因抗病毒甜椒、番木瓜和煙草等。(2)成果：(源于某些病毒、真菌等)轉(zhuǎn)基因抗病毒甜椒轉(zhuǎn)基因抗病毒番木瓜轉(zhuǎn)基因抗病毒煙草抗病基因雜草常常危害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而大多數(shù)除草劑不僅能殺死田間雜草，還會(huì)損傷作物，導(dǎo)致作物減產(chǎn).降解或抵抗某種除草劑的基因轉(zhuǎn)基因抗除草劑玉米、大豆、油菜和甜菜等。施用除草劑后的轉(zhuǎn)基因抗除草劑玉米田種植轉(zhuǎn)基因抗除草劑大豆的農(nóng)田(1)背景：(2)目的基因：(3)成果：3.轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物我國(guó)科學(xué)家培育出了賴(lài)氨酸含量提高30%的轉(zhuǎn)基因玉米。提高植物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、觀賞價(jià)值等。培育出的轉(zhuǎn)基因矮牽牛呈現(xiàn)出自然界沒(méi)有的顏色，大大提高了它的觀賞價(jià)值。(1)目的:(3)成果：4.改良植物的品質(zhì)(2)目的基因：必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因、與植物花青素代謝有關(guān)的基因等轉(zhuǎn)基因矮牽牛轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)入維生素A合成酶基因的大米轉(zhuǎn)基因藍(lán)玫瑰如何培育轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)植物、抗病植物、抗除草劑植物？(擇一例寫(xiě)出流程）Bt抗蟲(chóng)蛋白質(zhì)基因Ti質(zhì)粒重組Ti質(zhì)粒農(nóng)桿菌作物細(xì)胞抗蟲(chóng)作物蘇云金芽孢桿菌降解或抵抗除草劑的基因Ti質(zhì)粒重組Ti質(zhì)粒子房或花柱切面轉(zhuǎn)基因種子轉(zhuǎn)基因植物科學(xué)家們將外源生長(zhǎng)激素基因，導(dǎo)入動(dòng)物體內(nèi)，以提高動(dòng)物生長(zhǎng)速率。例如,我國(guó)科學(xué)家將外源生長(zhǎng)激素基因?qū)膈庺~(yú)，在同等養(yǎng)殖條件下，轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)的生長(zhǎng)速率比非轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)提高了42%～115%。轉(zhuǎn)生長(zhǎng)激素基因鯉魚(yú)（下）與非轉(zhuǎn)基因鯉魚(yú)（上）5.利用轉(zhuǎn)基因提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速率有些人由于乳糖酶分泌少，不能完全消化牛奶中的乳糖，食用牛奶后會(huì)出現(xiàn)腹瀉等不適癥狀，稱(chēng)之為乳糖不耐受。避免食物過(guò)敏、腹瀉、惡心等不適。(2)成果：科學(xué)家們將腸乳糖酶基因，導(dǎo)入奶?；蚪M，獲得的轉(zhuǎn)基因奶牛分泌的乳汁中，乳糖含量大大降低，而其他營(yíng)養(yǎng)成分不受影響。(3)優(yōu)點(diǎn)：6.改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)(1)背景：乳糖耐受(有乳糖酶)乳糖不耐受(無(wú)乳糖酶)大腸腸道內(nèi)滲透壓增高，刺激胃腸蠕動(dòng)增加1.基因改造微生物或動(dòng)植物的細(xì)胞生產(chǎn)藥物：我國(guó)生產(chǎn)的重組人干擾素、血小板生成素、促紅細(xì)胞生成素和粒細(xì)胞集落刺激因子等基因工程藥物均已投放市場(chǎng)。細(xì)胞因子、抗體、疫苗和激素等(1)常見(jiàn)藥物類(lèi)型：(2)應(yīng)用：預(yù)防治療人類(lèi)腫瘤、心血管疾病、傳染病、糖尿病和類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等(3)實(shí)例：

干擾素是人體或動(dòng)物受到病毒侵染后產(chǎn)生的一種細(xì)胞因子，是一種具有干擾病毒復(fù)制作用的糖蛋白，在臨床上被廣泛用于治療病毒感染性疾病。此外，對(duì)乳腺癌、淋巴癌、多發(fā)性骨髓瘤和某些白血病等也有一定的療效。

傳統(tǒng)生產(chǎn)方法：從人血液中的白細(xì)胞內(nèi)提取，每300L血液只能提取1mg干擾素。

基因工程方法：干擾素基因重組質(zhì)粒大腸桿菌或酵母菌可大量生產(chǎn)干擾素的大腸桿菌或酵母菌構(gòu)建導(dǎo)入培養(yǎng)質(zhì)粒P90資料卡：干擾素1.基因改造微生物或動(dòng)植物的細(xì)胞生產(chǎn)藥物：與大腸桿菌相比，用酵母菌生產(chǎn)人的胰島素有什么優(yōu)勢(shì)？

酵母菌為真核生物，有生物膜系統(tǒng)，可通過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體對(duì)產(chǎn)生的胰島素進(jìn)行加工和修飾，從而產(chǎn)生有活性的胰島素。大腸桿菌酵母菌2．讓轉(zhuǎn)基因哺乳動(dòng)物批量生產(chǎn)藥物（1）實(shí)例:乳腺生物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器

科學(xué)家將藥用蛋白基因與乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件重組在一起，通過(guò)顯微注射的方法導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的受精卵中，由這個(gè)受精卵發(fā)育成的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物在進(jìn)入泌乳期后，可以通過(guò)分泌乳汁來(lái)生產(chǎn)所需要的藥物，這稱(chēng)為乳腺生物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器。學(xué)生活動(dòng)：閱讀P90第二段，結(jié)合基因工程和胚胎工程的過(guò)程，構(gòu)建乳腺生物反應(yīng)器動(dòng)物的過(guò)程示意圖？乳腺生物反應(yīng)器不是指乳腺，而是指這個(gè)轉(zhuǎn)基因生物!（2）培育過(guò)程:乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子等調(diào)控元件基因表達(dá)載體泌乳期分泌乳汁轉(zhuǎn)基因動(dòng)物顯微注射受精卵藥物蛋白藥用蛋白基因

胚胎移植前應(yīng)做DNA分析，鑒定性別，保留雌性!早期胚胎培養(yǎng)早期胚胎胚胎移植分娩代孕母體2．讓轉(zhuǎn)基因哺乳動(dòng)物批量生產(chǎn)藥物（3）應(yīng)用:目前已在牛、山羊等動(dòng)物的乳腺生物反應(yīng)器中，獲得了抗凝血酶、血清白蛋白、生長(zhǎng)激素和α-抗胰蛋白酶等重要醫(yī)藥產(chǎn)品。優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)量高、質(zhì)量好、成本低、易提取缺點(diǎn)：容易受時(shí)間和性別的限制

啟動(dòng)子有物種和組織的特異性，如乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子只在乳腺細(xì)胞被特異性激活，僅使乳腺細(xì)胞的目的基因得以表達(dá)。全身細(xì)胞都有藥用蛋白基因（1）不受性別、年齡限制。（2）正常尿液中蛋白質(zhì)含量很少，所以從尿液中更容易提取分離產(chǎn)物。生物反應(yīng)器除了用乳腺，還可以用什么器官？

構(gòu)建原理是根據(jù)膀胱尿乳頭頂端表面可表達(dá)一組稱(chēng)之為尿血小板溶素的膜蛋白,將目的基因插入其基因組內(nèi)，從而指導(dǎo)目的基因表達(dá)產(chǎn)物分泌在尿中。

即構(gòu)建膀胱生物反應(yīng)器就是將目的基因與膀胱上皮細(xì)胞中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子重組，從而指導(dǎo)目的基因表達(dá)產(chǎn)物分泌在尿中，膀胱生物反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn)：3.用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作為器官移植的供體人體移植器官短缺是世界性難題尋找可代替的移植器官①豬的內(nèi)臟構(gòu)造、大小、血管分布與人相似；②豬體內(nèi)隱藏的致病基因遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物。(4)最大的難題：(3)豬的優(yōu)點(diǎn)：(1)問(wèn)題：(2)解決：存在免疫排斥反應(yīng)。②設(shè)法除去抗原決定基因，然后再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出不會(huì)引起免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。①在器官供體的基因組中導(dǎo)入調(diào)控基因表達(dá)的DNA序列，以抑制抗原決定基因的表達(dá)；(5)改造方法：基因敲除目的基因3.用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作為器官移植的供體假如某位心臟病病人換上經(jīng)過(guò)改造的豬心臟后，過(guò)上健康人的生活，在生活中，他會(huì)遭到歧視嗎？對(duì)此你怎么看？

生命和健康是人最寶貴的東西，如果一個(gè)病人換上了經(jīng)過(guò)改造的豬心臟重獲了健康，我們不僅不能歧視他，還應(yīng)該從他身上看到現(xiàn)代生物技術(shù)在維持人體健康、治療疾病等方面的應(yīng)用價(jià)值；用___________的方法，使___________得到__________的菌類(lèi)，一般稱(chēng)為基因工程菌.基因工程外源基因高效表達(dá)基因工程構(gòu)建基因工程菌工業(yè)發(fā)酵批量生產(chǎn)(1)概念：(2)步驟：(3)應(yīng)用：利用基因工程菌，除了可以生產(chǎn)藥物，還能生產(chǎn)食品工業(yè)用酶、氨基酸和維生素等1.基因工程菌阿斯巴甜是一種普遍使用的甜味劑，主要由天冬氨酸和苯丙氨酸形成，這兩種氨基酸就可以通過(guò)基因工程實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。實(shí)例1：阿斯巴甜1.基因工程菌實(shí)例2：凝乳酶運(yùn)用基因工程制備傳統(tǒng)制備奶酪生產(chǎn)中用來(lái)凝聚固化奶中的蛋白質(zhì)殺死未斷奶的小牛，將其第四胃的黏膜取出來(lái)提取。將編碼牛凝乳酶的基因?qū)氪竽c桿菌、黑曲霉或酵母菌的基因組中，再通過(guò)工業(yè)發(fā)酵批量生產(chǎn)凝乳酶實(shí)例3：淀粉酶、脂酶運(yùn)用優(yōu)點(diǎn)基因工程制備加工轉(zhuǎn)化糖漿需要淀粉酶，加工烘烤食物要用到脂酶構(gòu)建基因工程菌，然后用發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)基因工程獲得的工業(yè)用酶的純度更高，生產(chǎn)成本顯著降低，生產(chǎn)效率較高。1.基因工程菌基因工程將能分解三種烴類(lèi)的假單孢桿菌的基因都轉(zhuǎn)移到能分解另一種烴類(lèi)的假單孢桿菌內(nèi)，創(chuàng)造出了能同時(shí)分解四種烴類(lèi)的“超級(jí)細(xì)菌”。有的還能吞食轉(zhuǎn)化汞、鎘等重金屬，分解DDT等毒害物質(zhì)。1.凈化污染的環(huán)境基因工程做成的DNA探針能夠十分靈敏地檢測(cè)環(huán)境中的病毒、細(xì)菌等污染。1t水中只有10個(gè)病毒也能被DNA探針檢測(cè)出來(lái)2.環(huán)境監(jiān)測(cè)比較項(xiàng)目乳腺（房）生物反應(yīng)器基因工程菌生產(chǎn)藥物基因結(jié)構(gòu)基因產(chǎn)物受體細(xì)胞導(dǎo)入方式生產(chǎn)條件產(chǎn)物提取哺乳動(dòng)物基因的結(jié)構(gòu)與人類(lèi)結(jié)構(gòu)基本相同細(xì)菌或酵母菌等生物的基因結(jié)構(gòu)與人類(lèi)基因結(jié)構(gòu)有較大差異與天然蛋白質(zhì)完全相同細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)缺少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器，合成的蛋白質(zhì)可能不具有生物活性哺乳動(dòng)物的受精卵微生物細(xì)胞顯微注射法Ca2+處理法（感受態(tài)細(xì)胞法）不需要嚴(yán)格的滅菌，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,相對(duì)簡(jiǎn)單(一般經(jīng)工業(yè)發(fā)酵后)從微生物細(xì)胞(或發(fā)酵液)中提取，相對(duì)復(fù)雜在農(nóng)牧業(yè)方面的應(yīng)用基因工程的應(yīng)用1.轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)植物2.轉(zhuǎn)基因抗病植物3.轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物4.改良植物的品質(zhì)5.提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速率6.改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用在食品工業(yè)方面的應(yīng)用1.對(duì)微生物或動(dòng)植物的細(xì)胞進(jìn)行基因改造，使它們

能夠生產(chǎn)藥物。2.利用基因工程技術(shù)，可以讓哺乳動(dòng)物批量生產(chǎn)藥

物，如乳腺生物反應(yīng)器。3.用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體等。構(gòu)建基因工程菌生產(chǎn)食品工業(yè)用酶、氨基酸、維生素

1.轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)植物含有Bt毒蛋白，對(duì)人體無(wú)毒，但是鱗翅目昆蟲(chóng)幼蟲(chóng)的腸道細(xì)胞含有Bt蛋白的受體，Bt蛋白與受體結(jié)合導(dǎo)致腸道壁穿孔，使幼蟲(chóng)死亡。下列敘述錯(cuò)誤的是A.促進(jìn)Bt蛋白的合成有助于提高植物的抗蟲(chóng)效果B.通過(guò)DNA分子雜交技術(shù)可以檢測(cè)Bt蛋白基因是否表達(dá)C.將Bt蛋白基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法可以使用花粉管通道法或農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)

化法D.將植物材料和農(nóng)桿菌共同培養(yǎng)之前，需要對(duì)植物材料進(jìn)行消毒處理B檢測(cè)是否導(dǎo)入受體細(xì)胞2.下列有關(guān)目的基因的操作能夠改善產(chǎn)品品質(zhì)的是A.將草魚(yú)的生長(zhǎng)激素基因?qū)膈庺~(yú)體內(nèi)B.將腸乳糖酶的基因?qū)肽膛５幕蚪MC.將降解或抵抗某種除草劑的基因?qū)胗衩譊.將Bt抗蟲(chóng)蛋白基因整合到煙草或棉花的基因組并實(shí)現(xiàn)表達(dá)B提高生長(zhǎng)速率轉(zhuǎn)基因抗除草劑植物提高植物的抗蟲(chóng)能力3.下列關(guān)于用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植供體的研究的敘述，不正確的是A.人體移植器官短缺和免疫排斥是目前制約人體器官移植的兩大難題B.豬的內(nèi)臟構(gòu)造、大小和血管分布與人的極為相似C.靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物體內(nèi)隱藏的、可導(dǎo)致人類(lèi)疾病的病毒少于豬D.無(wú)論以哪種動(dòng)物作為供體，都需要在其基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子，

以抑制抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定基因B遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于豬4.利用基因工程技術(shù)使哺乳動(dòng)物成為乳腺生物反應(yīng)器，以生產(chǎn)所需要的藥品，如轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)人的生長(zhǎng)激素?？茖W(xué)家培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物成為乳腺生物反應(yīng)器時(shí)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．利用顯微注射法將人的生長(zhǎng)激素基因?qū)胧荏w哺乳動(dòng)物體內(nèi)B．需要將乳腺中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子與目的基因重組在一起C．動(dòng)物必須是雌性才能滿(mǎn)足要求D．動(dòng)物需要進(jìn)入泌乳期才能成為“批量生產(chǎn)藥物的工廠”受精卵A5.1998年，我國(guó)科研人員用兩個(gè)機(jī)理不同的抗蟲(chóng)基因(CryIA和Cpti)構(gòu)建融合基因表達(dá)載體，導(dǎo)入棉花細(xì)胞培育出雙價(jià)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉。自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)抗蟲(chóng)棉的推廣在提高經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益的同時(shí)，也保護(hù)了中國(guó)棉花產(chǎn)業(yè)的安全。下列敘述錯(cuò)誤的是A.基因表達(dá)載體中融合基因位于啟動(dòng)子與終止子之間B.該融合基因必須整合到棉花細(xì)胞的基因組DNA中C.可用DNA探針檢測(cè)融合基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNAD.雙價(jià)抗蟲(chóng)棉比單價(jià)抗蟲(chóng)棉選擇抗性棉鈴蟲(chóng)的速率更快D更慢一、概念檢測(cè)1.將大腸桿菌的質(zhì)粒連接上人生長(zhǎng)激素的基因后，重新導(dǎo)入大腸桿菌的細(xì)胞內(nèi)，再通過(guò)發(fā)酵工程就能大量生產(chǎn)人生長(zhǎng)激素。下列相關(guān)敘述正確的是（

）A.轉(zhuǎn)錄生長(zhǎng)激素基因需要解旋酶和DNA連接酶B.發(fā)酵產(chǎn)生的生長(zhǎng)激素屬于大腸桿菌的初生代謝物C.大腸桿菌獲得的能產(chǎn)生人生長(zhǎng)激素的變異可以遺傳D.大腸桿菌質(zhì)粒標(biāo)記基因中腺嘌呤和尿嘧啶的含量相等C練習(xí)與應(yīng)用（P92）2.基因工程應(yīng)用廣泛，成果豐碩。下列不屬于基因工程應(yīng)用的是（

）A.培育青霉菌并從中提取青霉素B.利用乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥物C.制造一種能降解石油的“超級(jí)細(xì)菌"D.制造一種能產(chǎn)生干擾素的基因工程菌A練習(xí)與應(yīng)用（P92）二、拓展應(yīng)用除草劑的有效成分草甘膦能夠?qū)Ｒ坏匾种艵PSP合酶的活性，從而使植物體內(nèi)多種代謝途徑受到影響而導(dǎo)致植物死亡。草甘膦沒(méi)有選擇性，它在除掉雜草的同時(shí)也會(huì)使作物受損。解決這個(gè)問(wèn)題的方法之一就是培育抗草甘膦的作物。（1）下面是探究“轉(zhuǎn)入外源EPSP合酶基因能否使矮牽?？共莞熟ⅰ钡牧鞒?，請(qǐng)補(bǔ)充完整。①用_____________________________等處理含有目的基因的DNA片段和T質(zhì)粒，構(gòu)建重組Ti質(zhì)粒；②將重組Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌中；限制