生物（人教版選修3）課件13基因工程的應(yīng)用VIP

1．3基因工程的應(yīng)用專題一基因工程1．舉例說出基因工程的應(yīng)用及取得的豐碩成果。2．了解基因工程的進(jìn)展。3．了解基因工程在農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等方面的應(yīng)用。一、植物基因工程的成果1．抗蟲與抗病轉(zhuǎn)基因植物類型項(xiàng)目抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗病轉(zhuǎn)基因植物方法從某些生物中分離出具有

，將其導(dǎo)入作物中將

導(dǎo)入作物中基因種類Bt毒蛋白基因、______抑制劑基因、

抑制劑基因、植物凝集素基因等(1)抗病毒基因：病毒______基因和病毒的復(fù)制酶基因(2)抗真菌基因：

基因和抗毒素合成基因殺蟲活性的基因蛋白酶淀粉酶抗病基因外殼蛋白幾丁質(zhì)酶類型項(xiàng)目抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗病轉(zhuǎn)基因植物成果轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻等抗煙草花葉病毒的轉(zhuǎn)基因煙草、抗病毒的轉(zhuǎn)基因小麥、甜椒、番茄等意義減少

的使用，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染，降低對人體健康的危害化學(xué)農(nóng)藥2.其他抗逆轉(zhuǎn)基因植物(1)抗逆基因：調(diào)節(jié)

的基因，提高農(nóng)作物的抗鹽堿和抗干旱能力；魚的

使作物耐寒；抗

基因，使作物抗除草劑。(2)成果：抗鹽、抗旱煙草，耐寒番茄，抗除草劑玉米等。細(xì)胞滲透壓抗凍蛋白基因除草劑1．抗蟲轉(zhuǎn)基因植物能殺滅害蟲，與農(nóng)藥防治相比有很多優(yōu)點(diǎn)，但與生物防治相比存在哪些缺點(diǎn)？提示：抗蟲轉(zhuǎn)基因植物對害蟲進(jìn)行了定向選擇，使含抗性基因的害蟲個(gè)體得到保留，并大量繁殖，害蟲有再度大爆發(fā)的可能；而生物防治會(huì)使害蟲數(shù)量長期被控制在較低水平。二、動(dòng)物基因工程的前景1．動(dòng)物基因工程應(yīng)用的幾個(gè)方面項(xiàng)目應(yīng)用基因來源或處理成果提高動(dòng)物的生長速率外源

基因轉(zhuǎn)基因綿羊、轉(zhuǎn)基因鯉魚改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)

基因轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中乳糖含量少轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物藥用

基因＋____蛋白基因的啟動(dòng)子乳腺生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作

的供體抑制抗原決定基因的表達(dá)或除去_________________結(jié)合

，培育出沒有____________的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官生長激素腸乳糖酶蛋白乳腺器官移植抗原決定基因克隆技術(shù)免疫排斥反應(yīng)2.基因工程藥物三、基因治療1．概念：把

導(dǎo)入病人體內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的。2．成果：將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入患者

中，治療復(fù)合型免疫缺陷癥。正?；蛄馨图?xì)胞3．方法(1)體外基因治療：先從病人體內(nèi)獲得

，如T淋巴細(xì)胞，進(jìn)行培養(yǎng)。然后，在

完成基因轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細(xì)胞

，最后重新

。(2)體內(nèi)基因治療：直接向人體組織細(xì)胞中

的治療方法。某種細(xì)胞體外擴(kuò)增培養(yǎng)輸入患者體內(nèi)轉(zhuǎn)移基因2．基因治療是否實(shí)現(xiàn)了對致病基因的改造？該技術(shù)是否已廣泛應(yīng)用于臨床治療？提示：基因治療只是將正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，并未對致病基因進(jìn)行改造?；蛑委煹暮芏嗉夹g(shù)還不成熟，目前只是處于初期的臨床試驗(yàn)階段。一、生物反應(yīng)器1．乳腺(房)生物反應(yīng)器(1)原理：應(yīng)用重組DNA技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將目的基因轉(zhuǎn)移到尚未分化的動(dòng)物胚胎細(xì)胞(或受精卵)中，經(jīng)胚胎移植，得到能在乳腺中表達(dá)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的個(gè)體，其乳腺組織可分泌生產(chǎn)“目的產(chǎn)品”如具有藥用價(jià)值的蛋白，這些蛋白進(jìn)入乳汁中，再通過回收含轉(zhuǎn)基因蛋白的動(dòng)物乳汁，就可以提取有重要藥用價(jià)值的生物活性蛋白。(2)操作過程(3)主要用途：生產(chǎn)多肽類藥物、工程疫苗、抗體、營養(yǎng)品。目前，科學(xué)家已在牛和山羊等動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器中表達(dá)出抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素等重要醫(yī)藥產(chǎn)品。2．生物反應(yīng)器與工程菌在實(shí)際應(yīng)用中的比較比較項(xiàng)目動(dòng)物乳腺反應(yīng)器大腸桿菌生產(chǎn)系基因結(jié)構(gòu)與人類基因結(jié)構(gòu)相同，使克隆基因相對簡單與人類基因結(jié)構(gòu)有差異基因產(chǎn)物與天然蛋白質(zhì)完全相同由于缺少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器，合成的蛋白質(zhì)可能不存在生物活性產(chǎn)物提取存在乳汁中，易于提取從細(xì)胞中提取分離，相對復(fù)雜生產(chǎn)設(shè)備①農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，②提純設(shè)備，③成本低①工業(yè)生產(chǎn)，②精良的生產(chǎn)設(shè)備，③成本高【特別提醒】(1)膀胱生物反應(yīng)器比乳腺生物反應(yīng)器更具有優(yōu)勢，因?yàn)槟蛞旱男纬刹皇軇?dòng)物性別、生長發(fā)育時(shí)期的限制，所以產(chǎn)量更高。(2)利用動(dòng)物乳腺反應(yīng)器技術(shù)時(shí)，受體細(xì)胞應(yīng)為受精卵，并且目的基因在乳腺中表達(dá)，為了性狀能穩(wěn)定遺傳應(yīng)選用克隆技術(shù)繁殖。(3)若從尿液中提取目的基因產(chǎn)物，則膀胱上皮細(xì)胞應(yīng)具有合成并分泌目的基因產(chǎn)物的能力，使之直接進(jìn)入尿液，因?yàn)槟I小球的過濾能力是不允許蛋白質(zhì)通過的。

繼哺乳動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器研發(fā)成功后，膀胱生物反應(yīng)器的研究也取得了一定進(jìn)展。最近，科學(xué)家培育出一種轉(zhuǎn)基因小鼠，其膀胱上皮細(xì)胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。請回答：(1)將人的生長激素基因?qū)胄∈笫荏w細(xì)胞，常用的方法是_______________________________________________。(2)進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移時(shí)，通常要將外源基因轉(zhuǎn)入________________中，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)通常采用________技術(shù)檢測外源基因是否插入了小鼠的基因組。(4)在研制膀胱生物反應(yīng)器時(shí)，應(yīng)使外源基因在小鼠的________細(xì)胞中特異表達(dá)。解析：在基因工程中，若受體細(xì)胞是動(dòng)物細(xì)胞，常采用顯微注射的方法導(dǎo)入目的基因。若要使小鼠膀胱上皮細(xì)胞合成人的生長激素，在進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移時(shí)，當(dāng)作受體細(xì)胞的通常是受精卵，其原因是受精卵具有全能性，可使外源基因在相應(yīng)組織細(xì)胞中得到表達(dá)。檢測目的基因是否插入到受體細(xì)胞的基因組，通常采用的是DNA分子雜交技術(shù)。答案：(1)顯微注射法(2)受精卵(或早期胚胎)受精卵(或早期胚胎細(xì)胞)具有全能性，可使外源基因在相應(yīng)組織細(xì)胞表達(dá)(3)DNA分子雜交(4)膀胱上皮1．科學(xué)家已能運(yùn)用基因工程技術(shù)，讓羊合成并由乳腺分泌抗體，相關(guān)敘述中正確的是(

)①該技術(shù)將導(dǎo)致定向變異②DNA連接酶把目的基因與載體黏性末端的堿基對連接起來③蛋白質(zhì)中的氨基酸序列可為合成目的基因提供依據(jù)④受精卵是理想的受體A．①②③④

B．①③④C．②③④

D．①②④解析：基因工程可將控制特定性狀的外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞，從而定向改造生物的性狀。在基因工程操作程序中，所用的DNA連接酶連接的是目的基因與載體的DNA兩條鏈的骨架，即將核苷酸與磷酸連接形成磷酸二酯鍵。由蛋白質(zhì)中的氨基酸序列可推知相應(yīng)的mRNA中核苷酸序列，進(jìn)而可推測相應(yīng)基因中核苷酸排序，從而可以用化學(xué)合成方法人工合成目的基因。受精卵體積較大，操作較容易，也能保障發(fā)育成的個(gè)體所有細(xì)胞都含有外源基因，是理想的受體細(xì)胞。答案：B二、基因治療和基因檢測的比較1．基因檢測與基因治療的比較目的基因作用備注基因檢測制作相應(yīng)探針，利用DNA分子雜交原理，快速、準(zhǔn)確檢測人類某種疾病臨床應(yīng)用階段基因治療把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，可分為體外基因治療和體內(nèi)基因治療兩種方法僅處于初期的臨床試驗(yàn)階段，仍有許多問題和困難制約該技術(shù)的發(fā)展2.基因治療的原理、過程及途徑(1)原理：利用正?；蛑脫Q或彌補(bǔ)缺陷基因的治療方法，即把正常基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的。(2)過程(3)途徑途徑比較體外基因治療體內(nèi)基因治療不同點(diǎn)方法從患者體內(nèi)獲得某種細(xì)胞→體外完成基因轉(zhuǎn)移→篩選、細(xì)胞擴(kuò)增→輸入體內(nèi)直接向患者體內(nèi)組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因特點(diǎn)操作復(fù)雜，但效果可靠方法較簡單，但效果難以控制相同點(diǎn)都是將外源基因?qū)氚屑?xì)胞，以糾正缺陷基因，目前兩種方法都處于臨床試驗(yàn)階段

科學(xué)家們對一位缺乏腺苷酸脫氨酶基因而患嚴(yán)重復(fù)合型免疫缺陷癥的美國女孩進(jìn)行基因治療，其方法是首先將患者的淋巴細(xì)胞取出做體外培養(yǎng)，然后用逆轉(zhuǎn)錄病毒將正常腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入人工培養(yǎng)的淋巴細(xì)胞中，再將這些轉(zhuǎn)基因淋巴細(xì)胞回輸?shù)交颊唧w內(nèi)，經(jīng)過多次治療，患者的免疫功能趨于正常。(1)基因治療是把健康的________導(dǎo)入有________的細(xì)胞中，以達(dá)到治療疾病的目的。(2)在基因治療過程中，逆轉(zhuǎn)錄病毒的作用相當(dāng)于基因工程中基因操作工具中的________。此基因工程中的目的基因是________，目的基因的受體細(xì)胞是________。(3)將轉(zhuǎn)基因淋巴細(xì)胞多次回輸?shù)交颊唧w內(nèi)后，免疫能力趨于正常，是由于淋巴細(xì)胞中能合成________。(4)下圖甲所示的方法是從________的DNA中直接分離出基因，圖乙所示的方法是用________方法人工合成基因。解析：此題主要考查了基因治療的步驟及提取目的基因的方法。圖甲表示用限制酶將供體細(xì)胞的DNA切成許多片段，然后將片段通過載體轉(zhuǎn)入到不同的受體細(xì)胞中，從中找到目的基因。圖乙表示用目的基因轉(zhuǎn)錄成的信使RNA為模板，逆轉(zhuǎn)錄成互補(bǔ)的單鏈DNA，再合成雙鏈DNA，從而獲得目的基因。答案：(1)外源基因基因缺陷(2)載體(或基因的運(yùn)輸工具)腺苷酸脫氨酶基因白細(xì)胞(3)腺苷酸脫氨酶(4)供體細(xì)胞逆轉(zhuǎn)錄【互動(dòng)探究】

分析教材P23復(fù)合型免疫缺陷癥的基因治療，回答下列問題：(1)研究人員將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入患者的什么細(xì)胞？為什么不能轉(zhuǎn)入其他的體細(xì)胞？

(2)如何鑒定該患者是否治療成功？提示：(1)淋巴細(xì)胞。腺苷酸脫氨酶是人體免疫系統(tǒng)發(fā)揮正常功能所必需的，淋巴細(xì)胞中具有這種酶才能產(chǎn)生抗體等免疫物質(zhì)。(2)鑒定患者產(chǎn)生抗體的能力是否明顯改善，免疫能力是否明顯提高?！久麕燑c(diǎn)睛】

(1)基因治療將正?；?qū)牒?，?xì)胞中的致病基因仍然存在，但因?yàn)檎；蚰鼙磉_(dá)出所需產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而使病人性狀恢復(fù)正常。(2)基因治療的實(shí)質(zhì)不是利用外源基因替換了原基因本身而是替換了原基因的功能。而且由于基因治療只是改變了病人體細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，所以恢復(fù)的正常性狀不會(huì)遺傳給子女。2．基因治療是指(

)A．用DNA探針修復(fù)缺陷基因B．用DNA探針檢測疾病C．將正?；?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中D．將外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞解析：基因治療是指將人的正常基因或有治療作用的基因通過一定方式導(dǎo)入病人的靶細(xì)胞，以糾正基因的缺陷，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病目的的生物醫(yī)學(xué)新技術(shù)。答案：C一、旁欄思考1．我國生產(chǎn)的基因工程藥物還有哪些？請查閱資料或上網(wǎng)查詢。(教材P22)提示：基因工程藥物還有很多，如新型疫苗有口蹄疫疫苗、仔豬大腸桿菌K88-LTB雙價(jià)基因工程疫苗、狂犬病糖蛋白亞基疫苗、羊腐蹄病疫苗和牛藍(lán)舌病(流產(chǎn))疫苗等，用基因工程生產(chǎn)的牛、羊、豬等動(dòng)物的生長激素、生長激素釋放因子、生長激素釋放抑制因子等。2．針對這一實(shí)例，你能提出什么