高中生物同步课件：13基因工程的应用新人教版选修.ppt

13 基因工程的应用,学习导航 1.举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。 重点 2.了解基因工程的进展。 3.了解基因工程在农业和医疗等方面的应用。难点,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_和利用植物生产_等方面。,抗逆,品质,药物,1.抗虫和抗病转基因植物,Bt毒蛋白,淀粉酶抑制剂,复制酶,抗毒素合成,2.抗逆转基因植物 (1)抗逆基因：调节_的基因使作物抗碱、抗旱；鱼的_基因使作物耐寒；抗除草剂基因使作物抗除草剂。 (2)成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。,细胞渗透压,抗冻蛋白,3.利用转基因改良植物的品质 (1)优良基因：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。,想一想 1基因工程育种的主要优点有哪些？ 【提示】 基因工程育种最大的优点是目的性强，克服了远缘杂交不亲和的障碍。,二、动物基因工程的前景,生长激素,乳糖,蛋白,启动子,抗原决定,三、基因工程药物 1药物来源：转基因的“_”。 2.成果：重组人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。 四、基因治疗 1概念：把_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。,工程菌,正常基因,2.类型：_基因治疗和_基因治疗。 3.成果：将腺苷酸脱氨酶基因导入患者的淋巴细胞，治疗_。 想一想 2基因治疗的实质是利用外源基因替换了原基因本身，还是替换了原基因的功能？ 【提示】 替换了原基因的功能。,体内,体外,复合型免疫缺陷症,要点一 植物基因工程的成果 1抗虫转基因植物 在抗虫害方面，迄今研究的最多并取得成效的有两类基因，即苏云金芽孢杆菌的杀虫蛋白基因(Bt毒蛋白基因)以及从豇豆等作物中分离的蛋白酶抑制剂基因。抗虫棉、抗虫番茄、抗虫烟草都已获得了成功。既减少了杀虫剂的使用，又保护了环境。,2.抗病转基因植物 引起植物生病的微生物主要有病毒、真菌和细菌等。抗病转基因植物所采用的基因，使用最多的是病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因；抗真菌转基因植物中可使用的基因有几丁质酶基因和抗毒素合成基因。多种抗病毒植株已培育成功并开始进行田间试验、栽培。,3.抗逆转基因植物 (1)针对盐碱、干旱、低温、涝害等不利环境条件而培育的抗盐碱、耐旱、耐寒、抗涝的农作物新品种。主要方法是在有关植物中转入调节细胞渗透压的基因。 (2)针对与农作物竞争的杂草而培育的抗除草剂的植物。将抗除草剂基因导入大豆、玉米等作物，喷洒除草剂时，杀死田间杂草而不损伤作物。,4.利用转基因改良植物的品质 利用转基因改良植物品质,可以有以下途径：(1)直接导入控制该性状的结构蛋白基因；(2)导入与该性状有关的某种酶的基因。,金茶花是中国特有的观赏品种，但易得枯萎病，降低观赏价值。科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因，用转基因的方法培育出了抗枯萎病的新品种。请据图回答问题。,(1)将连接到上并形成，常用到的酶有_。 (2)图中除了含有以外，还应有_。,(3)经检测，被侵染的金茶花叶片细胞具备了抗病性，这说明已经_。欲快速培育大量该抗病新品种，应该采用的技术是植物组织培养，依据的理论基础是_。 (4)通过转基因方法获得的抗病金茶花，将来产生的配子中是否一定含有抗病基因？_。,【解析】 (1)实现目的基因与运载体的结合需用同一种限制酶切割，产生相同的黏性末端，通过DNA连接酶连接在一起，形成基因表达载体。(2)基因表达载体的组成应包括：启动子、终止子、标记基因、目的基因等。(3)金茶花叶片细胞具备了抗病性，这说明目的基因已经表达，欲快速培育大量该抗病新品种，应该采用的技术是植物组织培养技术,其理论基础是植物细胞的全能性。,(4)由于产生配子时，基因会发生分离，所以获得的转基因性状不一定能随着配子传递下去。 【答案】 (1)限制性核酸内切酶和DNA连接酶 (2)启动子、标记基因、终止子 (3)表达 植物细胞的全能性 (4)不一定,变式训练 (2012石家庄二中高二检测)人类利用基因工程的方法成功培育出转基因抗虫棉，以下说法正确的是( ) A苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因与质粒结合后直接进入棉花的叶肉细胞表达 B抗虫基因导入棉花叶肉细胞后，可通过传粉、受精的方法使抗虫性状遗传下去,C标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因 D转基因抗虫棉种植时棉铃虫不会产生抗性,可以有效消灭棉铃虫,解析：选C。A项中苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因与质粒结合，导入棉花叶肉细胞后，需要经过检测、鉴定后，才能实现成功表达；B项中抗虫棉在形成配子时，基因会发生分离,不一定能将抗虫性状完全地遗传下去；D项中转基因抗虫棉种植时，棉铃虫食用后可大量死亡，但同时使棉铃虫的抗性得到不断的加强，不可能彻底地消灭棉铃虫。,要点二 动物基因工程的应用及基因工程药物 1.乳腺(房)生物反应器 (1)原理：应用重组DNA技术和转基因技术，将目的基因转移到尚未分化的动物胚胎细胞(或受精卵)中，经胚胎移植，得到能在乳腺中表达转基因产品的个体,其乳腺组织可分泌生产“目的产品”如具有药用价值的蛋白，这些蛋白进入乳汁中,再通过回收含转基因蛋白的动物乳汁，就可以提取有重要药用价值的生物活性蛋白。,(2)操作过程,2.生物反应器与工程菌在实际应用中的比较,特别提醒 从乳腺生物反应器中提取蛋白质,受体细胞所在个体必须是雌性的，若从尿液中提取目的基因的产物则不受此限制。,继哺乳动物乳腺反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答： (1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是_。,(2)将目的基因导入动物细胞时，通常要将外源基因导入_中，原因是_ _。 (3)通常采用_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_细胞中进行特异性表达。,【解析】 (1)将目的基因(人生长激素基因)导入动物细胞(小鼠受体细胞)的常用方法是显微注射技术。 (2)在哺乳动物细胞中，受精卵或早期胚胎具有全能性，外源基因在相应的组织细胞中更容易表达，因此，在动物细胞工程中，常将受精卵或早期胚胎细胞作为受体细胞。,(3)检测目的基因(人生长激素基因)是否插入了转基因动物染色体的DNA(小鼠基因组)上的方法是DNA分子杂交技术。 (4)由题中信息可知，人生长激素基因在小鼠的膀胱上皮细胞内进行了特异性表达。 【答案】 (1)显微注射技术 (2)受精卵(早期胚胎细胞) 受精卵(或早期胚胎)具有全能性,可使外源基因在相应的组织细胞中表达 (3)DNA分子杂交 (4)膀胱上皮,互动探究 (1)上述过程的原理是什么？ (2)为何将目的基因导入膀胱上皮细胞更方便? 【提示】 (1)基因重组。 (2)不受雌雄个体的限制。,【拓展提升】 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可生产。,要点三 基因治疗 1原理：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，从而达到治疗疾病的目的。,2.过程,3.途径,特别提醒 基因治疗并非把健康的外源基因导入患者的所有细胞中，而只是导入某些功能细胞中。,4.基因检测与基因治疗的比较,(2012湛江一中高二质检)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( ) A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,C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 【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作用，从而达到治疗疾病目的的生物医学新技术。