高中生物 专题1 1.3 基因工程的应用课件 新人教版选修3.ppt

转基因生物 转基因生物是指利用技术导入 培育出的能够将新性状稳定地给后代的生物 基因工程 外源基因 遗传 优点 打破了常规育种难以突破的 的改变了生物的遗传性状 物种之间的界限 生殖隔离 定向 1 抗虫转基因植物 一 植物基因工程硕果累累 2 抗病转基因生物 3 抗逆转基因作物 基因工程的应用 4 利用转基因改良植物的品质 1 抗虫转基因植物 减少环境污染 减低生产成本 提高产量 棉花 水稻 玉米 马铃薯 番茄等等 bt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 典型例子 转基因抗虫棉 bt毒蛋白基因 从苏云金芽孢杆菌中分离出 对哺乳动物无毒害作用 广泛应于于抗虫转基因植物 转基因抗虫水稻 绿色 与对照 枯黄 优点 例子 主要杀虫基因 2 抗病转基因植物 病毒外壳蛋白基因 病毒的复制酶基因 几丁质酶基因 抗毒素合成基因 抗病基因 抗真菌基因 引起植物生病的微生物成为病原微生物 主要有病毒 真菌和细菌等 许多栽培作物自身缺乏抗病毒基因 因此很难用常规育种方法培育新品种 抗盐碱抗干旱抗涝害抗寒抗除草剂 转基因抗除草剂玉米 转鱼抗寒基因的番茄 抗除草剂基因 抗冻蛋白基因 3 抗逆转基因植物 利用调节细胞渗透压的基因 4 利用转基因改良植物的品质 大米 玉米 小麦含赖氨酸比较少 对人体健康不利 必需氨基酸 我国农业部已批准这种耐储存番茄进行商品化生产 我国成功将花青素代谢有关的基因导入花卉矮牵牛中 呈现出自然界没有的颜色变异 提高了观赏价值 直接价值 二 动物基因工程前景广阔 特点 发展较迟 应用方面广 1 提高动物生长速度2 改善畜产品的品质3 生产药物4 作为器官移植的供体 外源生长激素基因 肠乳糖酶基因 1 用于提高动物生长速度 原因 外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长更快 转基因鲤鱼 例如将导入奶牛基因组 使转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大 乳糖酶基因 减低 2 用于改善畜产品的品质 优点 避免食物过敏 腹泻 恶心等不适 利用转基因动物生产药物 动物乳腺生物反应器 3 用转基因的动物生产药物 优点 产量高 质量好 成本低 易提取 继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后 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 进行基因转移时 通常要将外源基因转入中 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特异性表达 显微注射 受精卵 或早期胚胎细胞 dna分子杂交 基因探针 膀胱上皮细胞 1 器官移植面临世界性难题 全世界每年有5700多名需要进行器官移植的患者因无法得到捐献的器官而死去 2 供体动物 3 需解决问题 4 解决方法 4 用转基因动物做器官移植供体 供体短缺 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 猪易于繁殖 猪的内脏构造 大小 血管分布与人的极为相似 而且猪体内隐藏的 可导致人类疾病的病毒要远远少于灵长类动物 猪 免疫排斥 在传统的药品生产中 某些药品如胰岛素 干扰素如何提取 药品直接从生物的组织 细胞或血液中提取 传统生产方法的缺点由于受原料来源的限制 价格十分昂贵 可利用什么方法来解决上述问题 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 工程菌 是指用基因工程的方法 使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系 从人血中提取干扰素 300l血才提取1mg 通过基因工程的方式创造了能合成人干扰素的大肠杆菌 每1kg的培养液可提取20 40mg干扰素 基因工程药品 干扰素 基因工程药品 生长激素 治疗侏儒症的唯一方法 是向人体注射生长激素 而生长激素的获得很困难 以前 要获得生长激素 需解剖尸体 从大脑的底部摘取垂体 并从中提取生长激素 现可利用基因工程方法 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 四 基因诊断与基因治疗 基因诊断 用放射性同位素等标记的 dna探针 检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷 不但准确而且迅速 我国研究人员正在制备用于基因治疗的基因工程细胞 基因治疗 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 体外基因治疗 体内基因治疗 基因治疗的类型 外源基因 基因缺陷 运载体 腺苷酸脱氨酶基因 淋巴细胞 腺苷酸脱氨酶 1 基因治疗是指 a 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b 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c 运用人工诱变的方法 使有基因缺陷的细胞发生基因突变回复正常d 运用基因工程技术 把有缺陷的基因切除 达到治疗疾病的目的 a 2 在人类染色体dna不表达的碱基对中 有一部分是串联重复的短序列 它们在个体之间有显著的差异性 这种短序列可用于a 生产基因工程药物b 侦查罪犯c 遗传病的产前诊断d 基因治疗 b 3 上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛 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提高30多倍 转基因动物是指 a 提供基因的动物b 基因组中增加外源基因的动物c 能产生白蛋白的动物d 能表达基因信息的动物 b 蛋白质工程 1 基因工程的应用 1 基因工程的实质 将一种生物的转移到另一种生物体内 使后者产生本不能产生的 进而表现出新的 2 基因工程的不足 在原则上只能生产自然界已存在的 2 天然蛋白质的不足天然蛋白质是生物在长期过程中形成的 它们的符合特定物种的需要 却不一定完全符合人类生产和生活的需要 3 蛋白质工程的目的生产符合人类生产和生活的需要的 基因 蛋白质 性状 蛋白质 进化 结构和功能 生存 蛋白质 蛋白质工程的概念 是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础 通过基因修饰或基因合成 对现有蛋白质进行改造一种新的蛋白质 以满足人类的生产和生活的需求 蛋白质工程流程图 从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相应的脱氧核苷酸序列 即基因 比较 基因工程和蛋白质工程 1 关于生物体内存在的天然蛋白质 下列说法不正确的是 a 是生物在长期进化过程中形成的b 它们的结构和功能符合特定物种生存的需要c 构成天然蛋白质的氨基酸目前发现的有20种d 一定完全符合人类生产和生活的需要 练习检测 d 2 蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是 氨基酸结构b 蛋白质空间结构c 肽链结构d 基因结构 3 下列关于蛋白质工程的说法错误的是 a 蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构 使之更加符合人类的需要b 蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作 定向改变分子的结构c 蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子d 蛋白质工程与基因工程密不可分 又被称为第二代基因工程 4 蛋白质工程的基本流程正确的是 蛋白质分子结构设计 dna合成 预期蛋白质功能 根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列a b c d 5 关于蛋白质工程的进展和应用 下列说法不正确的是 a 科学家通过对胰岛素的改造 已使其成为速效药品b 生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微电子方面c 蛋白质工程技术已经非常成熟 目前正被大力推广应用d 蛋白质工程是一项难度很大的工程 目前成功的例子不多 c 6 蛋白质工程中目前已成功的是 a 对胰岛素进行改造 生产速效型药品b 蛋白质工程应用于微电子方面c 体外耐保存的干扰素d 用蛋白质工程生产高产赖氨酸玉米 a 7 能够使植物体表达动物蛋白的育种方法是 a 单倍体育种b 杂交育种c 基因工程育种d 多倍体育种8 科学家通过基因工程的方法 能使马铃薯块茎含有人奶主要蛋白 以下有关该基因工程的叙述 错误的是 a 采用反转录的方法得到的目的基因有内含子b 基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的c 马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞d 用同一种限制酶 分别处理质粒和含目的基因的dna 可产生黏性末端而形成重组dna分子 c a 专题二 细胞工程 1 概念 植物细胞工程动物细胞工程微生物工程 所采用技术的理论基础 植物细胞工程 通常采用的技术手段 植物组织培养 植物体细胞杂交 植物细胞的全能性 一 植物细胞工程 离体的植物器官 组织或细胞 脱分化 再分化 培养条件 离体 含有全部营养成分的培养基 一定的温度 空气 无菌环境 适合的ph 适合的光照等 外植体 举例 花药离体培养 基因工程培育的抗棉铃虫的棉花植株 细胞工程中培育的 番茄 马铃薯 杂种植株等 1 植物组织培养 扩大培养 融合细胞 杂种细胞 去壁的常用方法 诱导原生质体融合方法 融合成功的标志 人工诱导 筛选 2 植物体细胞杂交的过程 1 植物繁殖的新途径 1 微型繁殖 快速繁殖 2 作物脱毒3 神奇的人工种子 2 作物新品种的培育 1 单倍体育种2 突变体的利用3 转基因植物的培育 3 细胞产物的工厂化生产 3 植物细胞工程的实际应用 二 动物细胞工程 植物细胞工程常用的技术手段 植物组织培养 植物体细胞杂交等 强调 是其他动物细胞工程技术的基础 动物细胞培养 动物细胞核移植 动物细胞融合 单克隆抗体制备等 动物细胞培养技术 回顾 常用的技术手段 动物胚胎或幼龄动物的组织 器官 胰蛋白酶 剪碎 单个细胞 加培养液 制成 细胞悬液 去掉组织间蛋白 10代细胞 50代细胞 无限传代 部分细胞遗传物质改变 动物细胞培养不能最终培养成动物体 随细胞增多 细胞就会停止分裂增殖 1 动物细胞培养 植物组织培养和动物细胞培养的比较 均需适宜的外界条件 ph 温度 营养及 无菌 无毒环境 等 固体 营养物质 蔗糖 植物激素 培养成植株 液体 营养物质 葡萄糖 动物血清 培育成细胞系或细胞株 1 生产蛋白质制品 如病毒疫苗 干扰素 单克隆抗体 动物激素 2 用于某些器官移植 1 试管苗的快速繁殖2 无病毒植物的培育3 生产药物等4 人工种子5 转基因植物的培育 物理法 化学法 灭活的仙台病毒 2 动物细胞融合 过程 获得杂种植株 用途 物理 化学方法 同左 生物 灭活的病毒 物理 离心 振动 电刺激 化学 peg 诱导方法 使细胞分散后诱导细胞融合 去除细胞壁后诱导原生质体融合 细胞融合的方法 细胞膜的流动性 细胞膜的流动性 植物细胞全能性 原理 动物细胞融合 植物体细胞杂交 比较项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合的比较 主要用于制备单克隆抗体 体细胞核移植技术过程 取供体细胞 取卵母细胞 供体细胞培养 培养到m 期 卵母细胞去核 供体细胞注入去核的卵母细胞 两细胞融合 核进入受体卵母细胞 重组胚胎 代孕母牛 生出与供体遗传物质基本相同的个体 动物细胞培养技术 受体细胞 显微操作技术 体细胞核移植技术细胞融合技术 胚胎移植技术 高产奶牛 特点 产量低 特异性差 纯度低 反应不够灵敏 4 单克隆抗体 1 常规抗体制备 一个b淋巴细胞 只分泌一种特异性抗体 2 单克隆抗体制备 杂交瘤细胞 小鼠骨髓瘤细胞 能无限增殖 融合 抗原注入小鼠体内 已免疫的b淋巴细胞 骨髓瘤细胞 筛选出杂交瘤细胞 筛选出能产生特异性抗体的细胞群 从培养液中提取 从小鼠腹水中提取 细胞融合 动物细胞培养 单克隆抗体的制备 特定的选择培养基 主要用于疾病的诊断 治疗和预防 若在单抗上带上抗癌药物制成 生物导弹 将药物定向带到癌细胞所在部位 既消灭了癌细胞又不会伤害健康细胞 特点 与常规抗体相比 具有特异性强 灵敏度高 化学性质单一的优点 单克隆抗体的应用 单克隆抗体是指 杂交瘤细胞产生的单一抗体 例 下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图 1 技术是单克隆抗体技术的基础 2 根据培养基的用途分类 图中hat培养基属于 培养基 3 单克隆抗体与常规的血清抗体相比 最大的优越性是 4 动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用的诱导剂外 还可以采用 5 选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞的 特点 又具备淋巴细胞的 特点 6 淋巴细胞是由动物体 中的 细胞分化 发育而来 7 杂交瘤细胞从培养基中吸收葡萄糖 氨基酸的主要方式是 动物细胞培养 选择 特异性强 灵敏度高 灭活的病毒 在体外大量增殖 分泌特异性抗体 骨髓 造血干细胞 主动运输 6 基因型为aabb的水稻 具有24条染色体 的花粉通过无菌操作 接入试管后 在一定条件下形成试管苗的育种过程