江苏省徐州市王杰中学高中生物 基因工程的应用教学课件 新人教版选修3 .ppt

基因工程的应用 专题 基因工程 学习目标1 举例说出植物基因工程的成果2 举例说出动物基因工程的成果3 举例说出基因工程药品4 概括出基因治疗的原理及过程5 说出基因芯片的概念 转基因生物与目的基因的关系 bt毒蛋白基因 苏云金芽孢杆菌 调节细胞渗透压的基因 抗冻蛋白基因 抗除草剂基因 鱼 含此抗性基因的植物 含此抗性基因的植物 花青素代谢有关基因 含有此基因的植物 控制番茄成熟的基因 富含赖氨酸蛋白质的编码基因 生长激素基因 动物 肠乳糖酶基因 抗凝血酶基因血清蛋白基因 胰岛素基因干扰素基因 人 人 含有此基因的植物 含有此基因的植物 人 一 植物基因工程硕果累累 转基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力 以及改良弄作物的品质和利用植物生产药物等方面 阅读书p17页 1 抗虫转基因植物 2 抗病转基因植物 3 其他抗逆转基因植物 我国在抗逆基因的分离 克隆和转化等方面的研究已取得一定进展 克隆了耐盐碱相关基因 通过遗传转化已获得了耐1 nacl的苜蓿 耐o 8 nacl的草莓 耐2 nacl的烟草 抗逆基因工程作物已进入田间试验阶段 我国科学家刘岩等获得了耐盐性明显提高的转基因玉米植株 我国科学家张荃等获得了耐盐性提高的转基因番茄 4 利用转基因改良植物的品质 玫瑰花没有产生蓝色色素的基因 无法生长蓝色花瓣 虽然玫瑰有5000多年的人工栽培历史 迄今已培育出2500多个品种 但始终没有蓝玫瑰的身影 日本三得利公司耗资30亿日元培育成蓝玫瑰 他们从蓝三叶草中提取蓝色素基因 将蓝花基因植入玫瑰花 培植出蓝玫瑰 这株玫瑰的花瓣中所含的色素为蓝色 纯度接近100 二 动物基因工程前景广阔 1 用于提高动物生长速度 2 用于改善畜产品的品质 3 用转基因的动物生产药物 乳腺生物反应器 牛奶 不适症 改善方法 缺乏乳糖酶 原因 将肠乳糖酶基因导入奶牛的基因组 过敏 腹泻 恶心等 获取目的基因 例如血清蛋白基因 构建基因表达载体 在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子 显微注射导入哺乳动物受精卵中 形成胚胎 将胚胎送入母体动物 发育成转基因动物 只有在产下的雌性动物个体中 转入的基因才能表达 1 乳腺是一个外分泌器官 乳汁不进入体内循环 不会影响转基因动物本身的生理代谢反应 2 从乳汁中获取目的基因产物 产量高 易提纯 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 3 从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时 转基因动物又可无限繁殖 为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢 产量高 质量好 成本低 易提取 4 用转基因的动物作器官移植的供体 供体动物 存在的难题 解决方法 将供体基因组导入某种基因调节因子 以抑制抗原决定基因的表达 或设法除去抗原决定基因 再结合克隆技术 培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官 猪 免疫排斥 利用基因工程方法制造 工程菌 可高效率地生产出各种高质量 低成本的药品 三 基因工程药品异军突起 我国已生产的产品 白细胞介素 2 干扰素 乙肝疫苗等 近20种 年产值达30亿 工程菌 用基因工程的方法 使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系 作用 胰岛素是治疗糖尿病的特效药 传统生产方法 主要从猪 牛等家畜的胰腺中提取 每100kg胰腺只能提取4 5g胰岛素 产量低 价格昂贵 基因工程方法 1979年 科学家将动物体内的胰岛素基因与大肠杆菌dna分子重组 并在大肠杆菌内实现了表达 1982年 美国一家基因公司用基因工程方法生产的胰岛素投入市场 售价降低了30 50 基因工程药品 胰岛素 化学本质 是病毒侵入动物或人体细胞后产生的一种糖蛋白 作用 干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染 是一种抗病毒的特效药 此外干扰素对治疗某些癌症和白血病也有一定疗效 传统生产方法 从人血液中的白细胞内提取 基因工程方法 1980 1982年 科学家在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素 中国生产 1993年 重组人干扰素a 1b 治疗乙型肝炎 基因工程药品 干扰素 治疗侏儒症的唯一方法 是向人体注射生长激素 传统生产方法 需解剖尸体 从大脑的底部摘取垂体 并从中提取生长激素 基因工程方法 将人的生长激素基因导入大肠杆菌中 使其生产生长激素 人们从450l大肠杆菌培养液中提取的生长激素 相当于6万具尸体的全部产量 基因工程药品 生长激素 1 基因诊断 也称为dna诊断或基因探针技术 即在dna水平分析检测某一基因 从而对特定的疾病进行诊断 四 基因治疗曙光初照 基因探针 基因探针就是一段与目的基因或被测dna互补的特异核苷酸序列 它包括整个基因 或基因的一部分 探针制备 放射性同位素 如32p 荧光分子等标记的dna分子 原理 利用dna分子杂交原理 原理是 互补的dna单链能够在一定条件下结合成双链 即能够进行杂交 这种结合是特异的 即严格按照碱基互补配对进行 因此 当用一段已知基因的核苷酸序列作为探针 与被测基因进行接触 若两者的碱基完全配对成双链 则表明被测基因中含有已知的基因序列 基因诊断技术在什么方面发展迅速 在诊断遗传性疾病方面发展迅速 目前已经可以对几十种遗传病进行产前诊断 1 珠蛋白的dna探针 镰刀状细胞贫血症2 苯丙氨酸羧化酶基因探针 苯丙酮尿症3 白血病患者细胞中分离出的癌基因制备的dna探针 白血病 举例 2 基因治疗 1 原理 把正常基因导入病人体内 使该基因的表达产物发挥功能 达到治疗疾病的目的 2 实例 复合型免疫缺陷症 病因 腺苷酸脱氨酶基因缺失 缺乏腺苷酸脱氨酶 免疫功能下降 治疗方法 提取患者的淋巴细胞 导入正常的腺苷酸脱氨酶基因 筛选出能够产生腺苷酸脱氨酶的淋巴细胞 将该淋巴细胞扩增后转入患者体内 半年后 血液检测 被改造的淋巴细胞 腺苷酸脱氨酶 患者产生抗体的功能显著改善 患者体内含有转基因淋巴细胞 彻底根治了吗 3 基因治疗的方法 体外基因治疗 从病人体内获得某种细胞 进行培养 然后 在体外完成基因转移 再筛选成功转移的细胞扩增培养 最后重新输入患者体内 直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法 实例 遗传性囊性纤维化病 1994年美国科学家利用经过修饰过的腺病毒作载体 将正常基因导入患者肺组织中 体内基因治疗 4 用于基因治疗的基因种类 正常基因 从健康人体上分离得到的功能正常的基因 用以取代病变基因 或依靠其表达产物 反义基因 即通过产生的mrna分子 与病变基因产生的mrna进行互补 来阻断非正常蛋白质的合成 自杀基因 即编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因 阅读书p24页 1 下列转基因生物与所运用的目的基因正确是 多选 a 抗虫棉 bt毒蛋白基因b 抗真菌立枯丝核菌的烟草 抗毒素合成基因c 抗盐碱和干旱植物 调节细胞渗透压的基因d 耐寒的番茄 抗冻蛋白基因 abcd 2 小麦根尖细胞基因分布在 a 染色体 核糖体b 染色体 叶绿体c 染色体 线粒体d 染色体 线粒体 叶绿体 3 有关基因工程的说法 正确的是 多选 a 在基因工程操作中 只要在受体细胞中检测到目的基因 就能表达b 基因工程操作的必须的工具有限制性核酸内切酶 dna连接酶和运载体c 抗虫棉的目的基因来自于苏云金芽胞杆菌d 抗虫棉的后代中可能有不抗虫的个体 4 生产上培育无籽番茄 青霉素高产菌株 杂交培育矮秆抗锈病小麦 抗虫棉的培育原理依次是 生长素促进果实发育 染色体变异 基因重组 基因突变 基因工程a b c d d 5 抗病转基因植物成功表达后 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b 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d 抗病毒转基因植物可以稳定遗传 不会变异 b 五 基因芯片 从正常人的基因组中分离出dna与dna芯片杂交就可以得出标准图谱 从病人的基因组中分离出dna与dna芯片杂交就可以得出病变图谱 通过比较 分析这两种图谱 就可以得出病变的dna信息 基因芯片诊断技术以其快速 高效 敏感 经济 平行化 自动化等特点 将成为一项现代化诊断新技术 六 基因工程与食品业 基因工程为人类开辟新的食物来源 1 鸡蛋白基因在大肠杆菌和酵母菌中表达获得成功 这表明 未来能用发酵罐培养的大肠杆菌或酵母菌来生产人类所需要的卵清蛋白 2 用基因工程的方法从微生物中获得人们所需要的糖类 脂肪和维生素等产品 基因工程为食品工业中提供了什么前景 七 基因工程与环境保护 1 用于环境监测 2 用于被污染环境的净化 基因工程在环保方面有什么应用 例如 用dna探针可以检测饮用水中病毒的含量 特点 是快速 灵敏 1吨水中有10个病毒也能检测出来 通过基因工程方法怎样进行环境监测 1 超级细菌 分解石油 可以大大提高细菌分解石油的效率 方法 将能分解三种烃类的假单孢杆菌的基因都转移到能分解另一种烃类的假单孢杆菌内 创造出了能同时分解四种烃类的 超级细菌 2 吞噬 汞和降解土壤中ddt的细菌 以及能够净化镉污染的植物 3 杀虫剂 通过基因重组构建新的杀虫剂 取代生产过程中耗能多 易造成环境污染的农药 并试图通过基因工程回收和利用工业废物 通过基因工程方法怎样净化被污染的环境 1 高产 稳产和具优良品质的品种用基因工程的方法可以改善粮食作物的蛋白质含量 如 向日葵豆 植株 2 抗逆性品种将细菌的抗虫 抗病毒 抗除草剂 抗盐碱 抗干旱 抗高温等抗性基因转移到作物体内 将从根本上改变作物的特性 如转基因抗虫棉 基因工程在农业上的应用 1 高产 稳产和具优良品质的品种用基因工程的方法可以改善粮食作物的蛋白质含量 如 向日葵豆 植株 2 抗逆性品种将细菌的抗虫 抗病毒 抗除草剂 抗盐碱 抗干旱 抗高温等抗性基因转移到作物体内 将从根本上改变作物的特性 如转基因抗虫棉 繁殖具有抗病能力 高产仔率 高产奶率和高质量的皮毛等优良品质的转基因动物 该过程的重要步骤是通过感染或显微注射技术将重组dna转移到动物受精卵中 基因工程在畜牧养殖业上的应用主要是什么 将人的生长激素基因和牛的生长素基因分别注射到小白鼠受精卵中 得到的 超级小鼠 转基因动物的乳腺 就基因药物而言 最理想的表达场所是哪里 是指把人或哺乳动物的某种基因导入到哺乳动物 如鼠 兔 羊和猪 的受精卵里 目的基因若与受精卵染色体dna整合 细胞分裂时 该基因随染色体的倍增而倍增 使每个细胞中都带有目的基因 使性状得以表达 并稳定地遗传给后代 从而获得基因产品 这样一种新的个体 称为转基因动物 什么叫转基因动物 基因治疗 是指是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中 达到治疗疾病的目的 患半乳糖