2016年高中生物专题13基因工程的应用课件新人教版选修3.ppt

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1、13基因工程的应用基因工程的应用专题专题1基因工程基因工程学习导航学习导航专题专题1基因工程基因工程一、植物基因工程的成果一、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植物基因工程技术主要用于提高农作物的_能力能力,以以及改良农作物的品质和利用植物生产及改良农作物的品质和利用植物生产_等方面。等方面。抗逆抗逆药物药物1抗虫和抗病转基因植物抗虫和抗病转基因植物抗虫转基因植物抗虫转基因植物抗病转基因植物抗病转基因植物基因基因种类种类_基因基因、蛋白、蛋白酶抑制剂基因、酶抑制剂基因、_基基因、植因、植物凝集素基因等物凝集素基因等抗病毒基因：病毒外抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因和病毒的复壳蛋

2、白基因和病毒的复制酶基因。制酶基因。抗真菌基抗真菌基因因:几几丁质酶丁质酶基因和基因和_基基因因成果成果水稻、棉花、玉米、马铃水稻、棉花、玉米、马铃薯、番茄等薯、番茄等抗烟草花叶病毒的转基抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等因小麦、甜椒、番茄等意义意义减少化学农药的使用，降低生产成本，减少减少化学农药的使用，降低生产成本，减少_等等Bt毒蛋白毒蛋白淀粉酶抑制剂淀粉酶抑制剂抗毒素合成抗毒素合成环境污染环境污染2.抗逆转基因植物抗逆转基因植物(1)抗逆基因：调节抗逆基因：调节_的基因使作物抗盐碱、抗的基因使作物抗盐碱、抗干旱；鱼的干旱；鱼的_基因使作物耐

3、寒基因使作物耐寒;抗除草剂基因使作抗除草剂基因使作物抗除草剂。物抗除草剂。(2)成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。3转基因改良植物品质转基因改良植物品质(1)优良基因：必须氨基酸含量多的蛋白质编码基因、控制番优良基因：必须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。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：富含成果：富含_的转基因玉米、转基因延熟番茄的转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。和转基因矮牵牛。细胞渗透压细胞渗透压抗冻蛋白抗冻蛋白赖氨酸赖氨酸巧记巧记植物基因工程成果表现植物基因工程成果表现:“三抗

4、一优良三抗一优良”,三抗是指三抗是指“抗虫抗虫”、“抗病抗病”和和“抗逆抗逆”，“一一”优良是指转入的优良基因表达的优良是指转入的优良基因表达的性状表现优良。性状表现优良。二、动物基因工程的前景二、动物基因工程的前景应用应用项目项目基因来源基因来源成果成果提高动物的生长提高动物的生长速率速率外源外源_基基因因转基因绵羊、转基转基因绵羊、转基因鲤鱼因鲤鱼改善畜产品的品改善畜产品的品质质肠乳糖酶基因肠乳糖酶基因转基因牛分泌的乳转基因牛分泌的乳汁中汁中_含含量少量少转基因动物生产转基因动物生产药物药物药用药用_基基因乳腺蛋白基因的因乳腺蛋白基因的_乳腺乳腺(房房)生物反应生物反应器器转基因动物作器转

5、基因动物作器官移植的供体官移植的供体抑制或除去抑制或除去_基基因因利用克隆技术培育利用克隆技术培育没有免疫排斥反应没有免疫排斥反应的猪器官的猪器官生长激素生长激素乳糖乳糖蛋白蛋白启动子启动子抗原决定抗原决定三、基因工程药物三、基因工程药物1药物来源药物来源：转基因的：转基因的“_”。2成果成果:重组人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。重组人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。四、基因治疗四、基因治疗1概念概念：把：把_导入病人体内，使该基因的表达产导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。2成果成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者：

6、将腺苷酸脱氨酶基因转入患者_中，治中，治疗复合型免疫缺陷症。疗复合型免疫缺陷症。工程菌工程菌正常基因正常基因淋巴细胞淋巴细胞3方法方法(1)体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，如体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，如T淋巴细淋巴细胞，进行培养。然后，在胞，进行培养。然后，在_完成基因转移，再完成基因转移，再筛选成功转移的细胞筛选成功转移的细胞_,最后重新输入患者体内。最后重新输入患者体内。(2)体内基因治疗：直接向人体组织细胞中体内基因治疗：直接向人体组织细胞中_的治的治病方法。病方法。体外体外扩增培养扩增培养转移基因转移基因1判一判判一判(1)转基因抗虫棉的转基因抗虫棉的Bt毒蛋白基

7、因能抗病毒、细菌、真菌毒蛋白基因能抗病毒、细菌、真菌( )(2)基因工程中，要培育转基因植物和动物，选用的受体细胞基因工程中，要培育转基因植物和动物，选用的受体细胞都是受精卵都是受精卵( )(3)利用工程菌可生产人的胰岛素等某些激素利用工程菌可生产人的胰岛素等某些激素( )(4)直接在患者组织细胞中，进行改造致病基因的方法为体内直接在患者组织细胞中，进行改造致病基因的方法为体内基因治疗基因治疗( )(5)基因治疗又叫基因诊断基因治疗又叫基因诊断( )2连一连连一连将下列转基因生物与其优良性状连线将下列转基因生物与其优良性状连线植物基因工程的应用植物基因工程的应用外源基因类型及举例外源基因类型及

8、举例成果举例成果举例抗虫转基抗虫转基因植物因植物抗病转基抗病转基因植物因植物抗虫基因：抗虫基因：Bt毒蛋白基因、蛋毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因剂基因、植物凝集素基因抗虫水稻、抗虫抗虫水稻、抗虫棉、抗虫玉米棉、抗虫玉米(1)抗病毒基因：病毒外壳蛋抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因、病毒复制酶基因；白基因、病毒复制酶基因；(2)抗真菌基因：几丁质酶基因、抗真菌基因：几丁质酶基因、抗毒素合成基因抗毒素合成基因抗病毒烟草、抗病毒烟草、抗病毒小麦、抗病毒小麦、抗病毒番茄、抗病毒番茄、抗病毒甜椒抗病毒甜椒外源基因类型及举例外源基因类型及举例成果举例成果

9、举例抗逆转基因抗逆转基因植物植物改良品质的改良品质的转基因植物转基因植物抗逆基因：调节细胞渗透抗逆基因：调节细胞渗透压基因、抗冻蛋白基因、压基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因抗除草剂基因抗盐碱和抗干旱抗盐碱和抗干旱的烟草、抗寒番的烟草、抗寒番茄、抗除草剂的茄、抗除草剂的大豆和玉米大豆和玉米优良性状基因：提高必需优良性状基因：提高必需氨基酸含量的蛋白质编码氨基酸含量的蛋白质编码基因、控制番茄成熟的基基因、控制番茄成熟的基因、与花青素代谢有关的因、与花青素代谢有关的基因基因高赖氨酸玉米、高赖氨酸玉米、耐储存番茄、耐储存番茄、新花色矮牵牛新花色矮牵牛特别提醒目的基因的专一性特别提醒目的基因的专一性(1

10、)抗虫不抗病毒、细菌和真菌。抗虫不抗病毒、细菌和真菌。(2)抗旱不抗寒。抗旱不抗寒。 (2014宁波高二检测宁波高二检测)抗病毒转基因植物成功表达后，抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确的是以下说法正确的是()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，不会变异抗病毒转基因植物可以稳定遗传，不会变异B解析解析抗病毒转基因植物是将外源抗病毒基因导入植物受抗病毒转基因植物是将外源抗病毒基因导入植

11、物受体细胞，并使抗病毒基因在受体细胞中表达，然后通过组织体细胞，并使抗病毒基因在受体细胞中表达，然后通过组织培养，获得抗病毒转基因植物。由于外源抗病毒基因具有特培养，获得抗病毒转基因植物。由于外源抗病毒基因具有特异性，因而其表达产物具有特异性或局限性，只能抵抗某种异性，因而其表达产物具有特异性或局限性，只能抵抗某种或某类病毒，不可能抵抗所有病毒，更不能抗害虫，故选项或某类病毒，不可能抵抗所有病毒，更不能抗害虫，故选项B正确，而选项正确，而选项A、C错误。目的基因导入受体细胞后，可以错误。目的基因导入受体细胞后，可以随受体内的自身遗传物质稳定遗传，也会同自身遗传物质一随受体内的自身遗传物质稳定遗

12、传，也会同自身遗传物质一样发生变异。样发生变异。若目的基因存在于高等植物的细胞质和细胞核，若目的基因存在于高等植物的细胞质和细胞核，(1)哪一种情哪一种情况不易感染给其他植物，更安全？况不易感染给其他植物，更安全？(2)哪种情况遗传稳定性更强？哪种情况遗传稳定性更强？提示提示：(1)在细胞质中，不易随花粉传给其他植物在细胞质中，不易随花粉传给其他植物,更安全。更安全。(2)在细胞核中的染色体上，通过母本和父本遗传给子代比在在细胞核中的染色体上，通过母本和父本遗传给子代比在细胞质中由母本传递给子代的遗传稳定性更强。细胞质中由母本传递给子代的遗传稳定性更强。运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的

13、运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt基因转移到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，下列叙述正确的是用，保护农业生态环境。根据以上信息，下列叙述正确的是()ABt基因的化学成分是蛋白质基因的化学成分是蛋白质BBt基因中有菜青虫的遗传物质基因中有菜青虫的遗传物质C转基因抗虫

14、油菜能产生杀虫蛋白是由于含有转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于含有Bt基因基因D转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物C解析：解析：Bt基因的化学本质是基因的化学本质是DNA，该基因来自某些细菌，不，该基因来自某些细菌，不含有菜青虫的遗传物质，其控制合成的杀虫蛋白属于有机物含有菜青虫的遗传物质，其控制合成的杀虫蛋白属于有机物,被害虫消化后变成有毒性的多肽，导致害虫死亡。被害虫消化后变成有毒性的多肽，导致害虫死亡。乳腺乳腺(房房)生物反应器生物反应器1操作过程操作过程2乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别乳腺生物反应器与工程菌生产药物的区别比比较较内内容容乳腺生

15、物反应器乳腺生物反应器工程菌工程菌含义含义受体基受体基因结构因结构与人类与人类基因结基因结构差异构差异基因表基因表达达指将外源基因在哺乳动指将外源基因在哺乳动物的乳腺中特异表达，物的乳腺中特异表达，利用动物的乳腺组织生利用动物的乳腺组织生产药物蛋白产药物蛋白指用基因工程的方指用基因工程的方法法,使使外源基因得到高效外源基因得到高效表达的菌类细胞株系表达的菌类细胞株系动物的基因结构与人类动物的基因结构与人类的基因结构基本相同的基因结构基本相同细菌和酵母菌的基因结细菌和酵母菌的基因结构与人类有较大差异构与人类有较大差异合成的药物蛋白与天然合成的药物蛋白与天然蛋白质相同蛋白质相同细菌合成的药物蛋白可

16、细菌合成的药物蛋白可能没有活性能没有活性比比较较内内容容乳腺生物反应器乳腺生物反应器工程菌工程菌受体受体细胞细胞目的基目的基因导入因导入方式方式生生产产条条件件药药物物提提取取生生产产设设备备动物受精卵动物受精卵微生物细胞微生物细胞显微注射技术显微注射技术感受态细胞法感受态细胞法不需严格灭菌不需严格灭菌;温度等温度等外界条件对其影响不大外界条件对其影响不大需严格灭菌，严格控需严格灭菌，严格控制工程菌所需的温度、制工程菌所需的温度、pH、营养物质浓度等、营养物质浓度等外界条件外界条件从动物乳汁中提取从动物乳汁中提取从微生物细胞或其培从微生物细胞或其培养液中提取养液中提取畜牧业生产、提取设备畜牧业

17、生产、提取设备工业生产，设备精良工业生产，设备精良特别提醒乳房生物反应器与膀胱生物反应器特别提醒乳房生物反应器与膀胱生物反应器乳房生物反应器是利用转基因动物的乳汁生产药用蛋白，而乳房生物反应器是利用转基因动物的乳汁生产药用蛋白，而膀胱生物反应器是利用转基因动物的尿液生产药用蛋白，二膀胱生物反应器是利用转基因动物的尿液生产药用蛋白，二者的优点是：收集药用蛋白比较容易，且不必对动物造成伤者的优点是：收集药用蛋白比较容易，且不必对动物造成伤害。但乳房生物反应器需是处于生殖期的雌性动物才可生产害。但乳房生物反应器需是处于生殖期的雌性动物才可生产药用蛋白，而膀胱生物反应器则是任何生长期的雌雄动物均药用蛋

18、白，而膀胱生物反应器则是任何生长期的雌雄动物均可生产。可生产。 继哺乳动物乳腺生物反应器研究成功后，膀胱生物反应继哺乳动物乳腺生物反应器研究成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，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。请回答下列问题：液中。请回答下列问题：(1)进行基因转移时，通常要将外源基因转入进行基因转移时，通常要将外源基因转入_中，原中，原因是因是_。受精卵体积大，便于操作；受精卵全能性高，可使外源受精卵体积大，便于操作；受精卵全能性

19、高，可使外源基因在相应组织细胞中表达基因在相应组织细胞中表达受精卵受精卵(2)转基因小鼠的膀胱上皮细胞合成的人的生长激素的成分是转基因小鼠的膀胱上皮细胞合成的人的生长激素的成分是_，此过程包括，此过程包括_和和_。(3)在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的_细胞中特异性表达。细胞中特异性表达。蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译膀胱上皮膀胱上皮解析解析(1)作为动物基因工程受体细胞的通常是受精卵，因作为动物基因工程受体细胞的通常是受精卵，因为受精卵体积大，便于操作；经培养后可直接表达性状。为受精卵体积大，便于操作；经培养后可直接表达性状。(2)人的生

20、长激素的成分是蛋白质，蛋白质的合成过程包括转录人的生长激素的成分是蛋白质，蛋白质的合成过程包括转录和翻译。和翻译。(3)膀胱生物反应器中得以表达目的基因的是小鼠的膀胱生物反应器中得以表达目的基因的是小鼠的膀胱上皮细胞。膀胱上皮细胞。(2014台州高二检测台州高二检测)上海医学研究所成功培育出第一头携带上海医学研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。他们还研究出一种可大大提高基人白蛋白基因的转基因牛。他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高提高30多倍。以下与此有关的叙述正确的是多倍。以下与

21、此有关的叙述正确的是()A“转基因动物转基因动物”是指体细胞中出现了新基因的动物是指体细胞中出现了新基因的动物B“提高基因表达水平提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因更多的人白蛋白基因C只在转基因牛乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋只在转基因牛乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在牛乳腺细胞中是纯合的白基因只在牛乳腺细胞中是纯合的D转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但不发生转转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但不发生转录、翻译，故不能合成人白蛋白录、翻译，故不能合成人白蛋白D解析：转基因动物是指细胞中被转入了外源基因的动

22、物，而解析：转基因动物是指细胞中被转入了外源基因的动物，而不是指出现新基因的动物，如发生基因突变可能会出现新基不是指出现新基因的动物，如发生基因突变可能会出现新基因，但发生了基因突变的动物不叫转基因动物；因，但发生了基因突变的动物不叫转基因动物；“提高基因提高基因表达水平表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白,而不是人白蛋白基因；转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白而不是人白蛋白基因；转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但由于基因的选择性表达，在肌肉细胞中该基因不表基因，但由于基因的选择性表达，在肌肉细胞中该基因不表达，只有在牛乳腺细胞中表

23、达并分泌到乳汁中，因而只能在达，只有在牛乳腺细胞中表达并分泌到乳汁中，因而只能在转基因牛乳汁中获取人白蛋白。转基因牛乳汁中获取人白蛋白。1原理：原理：利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法，即利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法，即把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，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。从而达到治疗疾病的目的。基因治疗基因治疗2过程过程3途径途径途径途径比较比较体外基因治疗体外基因治疗体内基因治疗体内基因治疗不不同同点点相相同同点点方法方法从患者体内获得某种细胞从患者体内获得某种细胞体外完成基因转移体外完成基因转移筛

24、选、筛选、细胞扩增细胞扩增输入体内输入体内直接向患者体直接向患者体内组织细胞中内组织细胞中转移基因转移基因特点特点操作复杂，但效果可靠操作复杂，但效果可靠方法较简单，但方法较简单，但效果难以控制效果难以控制都是将外源基因导入靶细胞，以纠正缺陷基因，目都是将外源基因导入靶细胞，以纠正缺陷基因，目前两种方法都处于临床试验阶段前两种方法都处于临床试验阶段4.基因诊断与基因治疗的比较基因诊断与基因治疗的比较基因诊断基因诊断基因治疗基因治疗目的基目的基因的作因的作用用现状现状制作相应探针，利用制作相应探针，利用DNA分子杂交原理，快分子杂交原理，快速、准确地检测疾病速、准确地检测疾病导入有基因缺陷的细胞

25、导入有基因缺陷的细胞中，替换相应基因的功中，替换相应基因的功能，治疗遗传病能，治疗遗传病临床应用阶段临床应用阶段临床试验阶段临床试验阶段特别提醒正常基因没有改变病变基因特别提醒正常基因没有改变病变基因在基因治疗的过程中，正常基因的表达掩盖了病变基因，使在基因治疗的过程中，正常基因的表达掩盖了病变基因，使病人表现正常，最终达到治疗疾病的目的，没有改变原有的病人表现正常，最终达到治疗疾病的目的，没有改变原有的病变基因。病变基因。 人类基因治疗人类基因治疗报道，在美国佛罗里达大学基因治疗报道，在美国佛罗里达大学基因治疗中心接受基因治疗的三名遗传性失明患者都重新获得了一定中心接受基因治疗的三名遗传性失

26、明患者都重新获得了一定的视力，并且没有严重的副作用。基因治疗是指的视力，并且没有严重的副作用。基因治疗是指()A把健康外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾把健康外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的病的目的B对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治对有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疗疾病的目的C运用人工诱变方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变运用人工诱变方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变,从而恢复正常从而恢复正常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病的目的A解析解析基因治

27、疗只是将正常的基因导入病人体内，使该基基因治疗只是将正常的基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而细胞因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而细胞中的缺陷基因并未修复，和正常基因同时存在，基因治疗也中的缺陷基因并未修复，和正常基因同时存在，基因治疗也不是切除病变基因或诱发其突变，因而不是切除病变基因或诱发其突变，因而B、C、D的说法都不的说法都不符合基因治疗的概念。符合基因治疗的概念。“基因治疗基因治疗”不是表面文字涵义，不是对缺陷基因的修复和不是表面文字涵义，不是对缺陷基因的修复和切除，而是将正常基因导入病人体内，使正常基因表达产物切除，而是将正常基因

28、导入病人体内，使正常基因表达产物发挥功能，达到治疗疾病的目的。发挥功能，达到治疗疾病的目的。(2014湛江高二质检湛江高二质检)基因治疗是人类疾病治疗的一种崭新手基因治疗是人类疾病治疗的一种崭新手段，下列有关叙述中不正确的是段，下列有关叙述中不正确的是()A基因治疗是治疗人类遗传病的最有效的手段基因治疗是治疗人类遗传病的最有效的手段B基因治疗是一种利用基因工程产品治疗人类疾病的方法基因治疗是一种利用基因工程产品治疗人类疾病的方法C以正常基因替换致病基因属于基因治疗的一种方法以正常基因替换致病基因属于基因治疗的一种方法D基因治疗的靶细胞可以是体细胞和生殖细胞基因治疗的靶细胞可以是体细胞和生殖细胞解析：基因治疗是指将人的正常基因或有治疗作用的基因通解析：基因治疗是指将人的正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞以纠正基因的缺陷或者发挥治疗过一定方式导入人体靶细胞以纠正基因的缺陷或者发挥治疗作用，从而达到治疗疾病目的的生物医学新技术。作用，从而达到治疗疾病目的的生物医学新技术。B