高三一轮复习生物:基因工程的应用课件.pptx
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1、基因工程的应用基因工程的应用01植物基因工程硕果累累植物基因工程硕果累累02动物基因工程前景广阔动物基因工程前景广阔03基因工程药物异军突起基因工程药物异军突起04基因治疗曙光初照基因治疗曙光初照1996 年,全球转基因作物种植面积仅有年,全球转基因作物种植面积仅有 170 万公顷。在万公顷。在短短的短短的 21 年商业化进程当中,转基因作物在全球迅速开年商业化进程当中,转基因作物在全球迅速开疆拓土,疆拓土,2016 年全球种植总面积达到年全球种植总面积达到 1.851 亿公顷,实亿公顷,实现了现了 110 倍倍的增长。的增长。全球主要作物中转基因比例:全球主要作物中转基因比例:大豆大豆82%
2、、棉花、棉花68%、玉米、玉米30%、油菜、油菜25%目前我国主要种植的转基因作物品种为转基因抗虫棉花目前我国主要种植的转基因作物品种为转基因抗虫棉花(Bt 棉花)、转基因马铃薯、南瓜,以及抗木瓜环斑病棉花)、转基因马铃薯、南瓜,以及抗木瓜环斑病毒转基因番木瓜毒转基因番木瓜 等,但实现大规模商业化种植的只有等,但实现大规模商业化种植的只有抗虫棉和抗病番木瓜。抗虫棉和抗病番木瓜。植物基因工程硕果累累植物基因工程硕果累累阅读教材阅读教材17-20页内容,思考以下问题:页内容,思考以下问题:1.1.植物基因工程技术主要用于哪些方面?植物基因工程技术主要用于哪些方面?2.2.找出转基因植物与目的基因的
3、关系,完成下表:找出转基因植物与目的基因的关系,完成下表:转基因生物基因生物目的基因目的基因目的基因来源目的基因来源抗虫棉抗虫棉抗真菌立枯抗真菌立枯丝核菌的烟草核菌的烟草抗抗盐碱和干旱的作物碱和干旱的作物耐寒的番茄耐寒的番茄抗除草抗除草剂大豆大豆转基因玉米基因玉米延熟番茄延熟番茄转基因矮基因矮牵牛牛 植物基植物基因工程技术主要应用方因工程技术主要应用方面:面:用用于提高农作物的于提高农作物的抗逆能抗逆能力力 改改良农作物的品良农作物的品质质 利利用植物用植物生产药物生产药物等等方面方面一、植物基因工程一、植物基因工程如抗除草剂、抗如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等旱和抗盐碱
4、等判断:判断:转基因抗虫棉改善了作物的品质。转基因抗虫棉改善了作物的品质。()转基因生物基因生物目的基因目的基因目的基因来源目的基因来源抗虫棉抗虫棉抗真菌立枯抗真菌立枯丝核菌的烟草核菌的烟草抗抗盐碱和干旱碱和干旱的作物的作物耐寒的番茄耐寒的番茄抗除草抗除草剂大豆大豆转基因玉米基因玉米延熟番茄延熟番茄转基因矮基因矮牵牛牛发光烟草光烟草Bt毒蛋白基因毒蛋白基因苏云金芽胞杆菌苏云金芽胞杆菌几丁质酶基因和抗毒素几丁质酶基因和抗毒素合成基因合成基因调节细胞渗透压基因调节细胞渗透压基因抗冻蛋白基因抗冻蛋白基因鱼鱼抗除草剂基因抗除草剂基因富含赖氨酸的蛋白编码基因富含赖氨酸的蛋白编码基因控制番茄果实成熟的基因
5、控制番茄果实成熟的基因与植物花青素代谢有关的基因与植物花青素代谢有关的基因发光基因发光基因萤火虫萤火虫1、抗虫转基因植物、抗虫转基因植物方法:方法:从某些生物中分离出具有从某些生物中分离出具有杀虫活性的基因杀虫活性的基因,将其导入作物中,使其具有抗虫性将其导入作物中,使其具有抗虫性目的基因:目的基因:Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等酶抑制剂基因、植物凝集素基因等成果:成果:转基因抗虫棉;转基因抗虫水稻等转基因抗虫棉;转基因抗虫水稻等转基因抗虫水稻(绿色植株)与对照(黄色枯萎植株)转基因抗虫水稻(绿色植株)与对照(黄色枯萎植株
6、)2、抗病转基因植物抗病转基因植物目的基因:目的基因:抗病毒基因:抗病毒基因:病毒外壳蛋白基因(病毒外壳蛋白基因(CP基因)基因)、病毒病毒的复制酶的复制酶基因基因成果:成果:抗烟草花叶病毒的转基因烟草、抗病抗烟草花叶病毒的转基因烟草、抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。植物植物像人一样也会生病。引起植物生病的微生物称为病原微生像人一样也会生病。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。物,主要有:病毒、真菌和细菌等。抗真菌基因:抗真菌基因:几丁质酶基因、抗毒素合成几丁质酶基因、抗毒素合成基因基因 病毒的复制酶病毒的复制酶即特异性依赖于病毒即特
7、异性依赖于病毒RNARNA的的RNARNA多聚酶,是病毒基因组编多聚酶,是病毒基因组编码的自身复制不可缺少的部分,特异地合成病毒的正负链码的自身复制不可缺少的部分,特异地合成病毒的正负链RNARNA。转入的这些。转入的这些基因均为切除了复制酶活性中心部位的核苷酸序列,表达出的不稳定蛋白基因均为切除了复制酶活性中心部位的核苷酸序列,表达出的不稳定蛋白产物会干扰病毒复制过程中复制酶复合体的形成及其功能的行使,从而使产物会干扰病毒复制过程中复制酶复合体的形成及其功能的行使,从而使工程植株具有抗病性。复制酶策略很有应用前景。工程植株具有抗病性。复制酶策略很有应用前景。在抗病毒转基因植物中,为什么使用在
8、抗病毒转基因植物中,为什么使用病毒外壳蛋白病毒外壳蛋白基因基因、病毒病毒的复制酶基的复制酶基因因可以抗病毒侵染?可以抗病毒侵染?关于关于病毒外壳蛋白病毒外壳蛋白(coat proteincoat protein,CPCP)基因导入植物后的抗病)基因导入植物后的抗病毒机理,目前有几种假说。毒机理,目前有几种假说。一种假说认为:一种假说认为:CPCP基因在植物细胞内表达积累后,当入侵的病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。病毒核酸分子的复制和翻
9、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。除外壳,使病毒核酸分子不能释放出来。最近的研究表明,如果将病毒的外壳蛋白的最近的研究表明,如果将病毒的外壳蛋白的AUGAUG起始密码缺失,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使之不能被翻译,或者将外壳蛋白基因变成反义RNARNA基因,整合到植物细胞基因,整合到植物细胞染色体上染色体上,因此,因此,有人认为抗性机理不是外壳蛋白在起作用,而是,有人认为抗性机理不是外壳蛋白在起作用,而是CPCP基因基因转录出转录出RNARNA后,
10、与入侵病毒后,与入侵病毒RNARNA之间的相互作用起到了抗性作用。之间的相互作用起到了抗性作用。抗烟草花叶病毒的转基因烟草抗烟草花叶病毒的转基因烟草3、抗逆转基因植物、抗逆转基因植物成果:成果:利用调节细胞利用调节细胞渗透压的基因渗透压的基因,提高作物抗旱和抗盐碱能力;,提高作物抗旱和抗盐碱能力;将鱼的将鱼的抗冻蛋白基因抗冻蛋白基因转入番茄,提高番茄的抗冻能力。转入番茄,提高番茄的抗冻能力。将将抗除草剂基因抗除草剂基因导入农作物中,在喷洒除草剂时,杀死杂导入农作物中,在喷洒除草剂时,杀死杂草而不杀死农作物。草而不杀死农作物。抗逆抗逆转基因植物转基因植物4、利用转基因改良农作物品质、利用转基因改
11、良农作物品质成果:成果:将富含将富含赖氨酸的蛋白质的编码基因赖氨酸的蛋白质的编码基因导入玉米,获得的转导入玉米,获得的转基因玉米赖氨酸含量提高基因玉米赖氨酸含量提高30。将将控制番茄成熟的基因控制番茄成熟的基因带入番茄,获得转基因延熟番茄,带入番茄,获得转基因延熟番茄,储存期可以达储存期可以达2个月个月。将与植物将与植物花青素有关的基因花青素有关的基因导入矮牵牛中,转基因矮牵导入矮牵牛中,转基因矮牵牛出现颜色变异。牛出现颜色变异。转基因马铃薯和转基因番茄转基因马铃薯和转基因番茄转基因矮牵牛呈现出原本没有的花色变异转基因矮牵牛呈现出原本没有的花色变异用于提高动物生长速度用于提高动物生长速度用于改
12、善畜产品品质用于改善畜产品品质用转基因动物生产用转基因动物生产药物药物用转基因动物做器官移植的供体用转基因动物做器官移植的供体二、动物基因工程前景广阔二、动物基因工程前景广阔阅读教材阅读教材20-21页内容,思考以下问题:页内容,思考以下问题:1.1.动物基因工程技术主要用于哪些方面?动物基因工程技术主要用于哪些方面?2.2.找出转基因植物与目的基因的关系,完成下表:找出转基因植物与目的基因的关系,完成下表:转基因生物基因生物目的基因目的基因目的基因来源目的基因来源生生长速率更快的速率更快的动物物降低乳糖的奶牛降低乳糖的奶牛3.3.什么是乳腺生物反应器?什么是乳腺生物反应器?4.4.为了让药用
13、蛋白基因特异性地在乳腺细胞中表达,为了让药用蛋白基因特异性地在乳腺细胞中表达,构建基因表达载体时需注意什么?构建基因表达载体时需注意什么?5.5.用转基因动物作器官移植的供体时,应采取什么用转基因动物作器官移植的供体时,应采取什么措施?措施?1、用于提高动物生长速度、用于提高动物生长速度目的基因:目的基因:外源外源生长激素生长激素基因基因2.用用于改善畜产品的品质于改善畜产品的品质导入导入肠乳糖酶基因肠乳糖酶基因的转基因牛分泌的乳汁中,的转基因牛分泌的乳汁中,乳糖含量大大乳糖含量大大降低。降低。乳糖酶缺乏的人群,因缺乏有水解乳糖酶缺乏的人群,因缺乏有水解功能的乳糖酶,在食入奶或奶制品功能的乳糖
14、酶,在食入奶或奶制品后,由于奶中乳糖不能被水解,从后,由于奶中乳糖不能被水解,从而产生过敏、腹泻、恶心等症状,而产生过敏、腹泻、恶心等症状,我们称之为我们称之为乳糖不耐受症乳糖不耐受症乳糖乳糖乳糖酶乳糖酶半乳糖半乳糖处于不同发育时期处于不同发育时期的雌雄动物均可产的雌雄动物均可产生药物。生药物。转基因动物的转基因动物的乳乳腺腺、膀胱上皮细胞、膀胱上皮细胞3.用转基因动物生产药物用转基因动物生产药物问题问题1:就基因药物而言,最理想的表达场所是哪里?就基因药物而言,最理想的表达场所是哪里?问题问题2:为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢:为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢?(1 1
15、)从乳汁中获取目的基因产物,)从乳汁中获取目的基因产物,产量高产量高,易提取易提取,表达的蛋白质已经过充分的修饰加工,具有稳定的生物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,活性,质量好质量好。(2 2)成本低成本低(3 3)乳腺是一个)乳腺是一个外分泌器官外分泌器官,乳汁不进入内环境,不,乳汁不进入内环境,不会影响转基因动物本身的生理代谢反应。会影响转基因动物本身的生理代谢反应。成果:成果:抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、抗胰蛋白酶抗胰蛋白酶问题问题3:请设计用基因工程技术实现动物乳腺生:请设计用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器生产生长激素。物反
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