高中生物 专题1 1.3,1.4基因工程的应用 蛋白质工程的崛起课件 苏教版选修3.ppt

一 植物基因工程的成果1 抗虫与抗病转基因植物 2 抗逆转基因植物 1 抗逆基因 利用调节细胞的基因使作物抗碱抗旱 导入鱼的蛋白基因使作物抗寒 导入抗基因使作物抗除草剂 2 成果 抗盐碱 抗干旱的烟草 抗寒的番茄 抗的大豆 玉米等 3 利用转基因改良植物的品质实例一 渗透压 抗冻 除草剂 除草剂 二 动物基因工程的应用 生长激素 肠乳糖酶 蛋白 乳腺 抗原决定基因 克隆技术 免疫排斥反应 三 基因工程与人体健康1 基因工程药物 1 概念 基因工程药物是指利用生产的药物 2 原理 通过基因工程技术 使外源基因在工程菌细胞内高效表达 3 成果 人胰岛素 细胞因子 抗体 疫苗 激素等 4 作用 预防和治疗人类肿瘤 心血管疾病 各种传染病 类风湿等疾病 2 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 2 成果 将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的淋巴细胞 3 途径 分为和 4 现状 处于初期的临床实验阶段 转基因的工程菌 遗传病 糖尿病 正常基因 体内基因治疗 体外基因治疗 四 蛋白质工程的崛起1 基因工程的不足基因工程只能生产的蛋白质 但天然蛋白质不一定符合人类生产和生活的需要 2 蛋白质工程 1 概念 指以蛋白质分子的及其与的关系作为基础 通过或 对现有蛋白质进行改造 或制造一种新的蛋白质 以满足人类的生产和生活的需求 2 目标 根据人们对的特定需求 进行分子设计 3 手段 通过基因修饰或基因合成 进而指导合成所需蛋白质 4 途径 预期蛋白质功能 设计预期的 推测应有的序列 找到相对应的序列 基因 结构规律 自然界中已存在 生物功能 蛋白质功能 基因合成 基因修饰 对蛋白质的结构 蛋白质结构 氨基酸 脱氧核苷酸 体积小 高级结构 5 蛋白质工程流程图 3 蛋白质工程的进展和前景 1 前景诱人 用蛋白质工程方法制成电子元件 具有 和效率高的特点 2 难度很大 主要是因为蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构 这种高级结构十分复杂 而目前科学家对大多数蛋白质的的了解还很不够 耗电少 一 植物基因工程的应用阅读教材p17 19 探讨下列问题 1 培育抗虫转基因植物 可用于杀虫的目的基因主要有哪些 提示 bt毒蛋白基因 蛋白酶抑制基因 淀粉酶抑制基因 植物凝集素基因 2 从环境保护角度分析 抗虫转基因植物推广种植 有什么意义 提示 减少农药的使用 降低生产成本 减少环境污染 3 利用转基因技术改良植物品质的途径有哪些 提示 直接导入控制该性状的结构蛋白基因 导入与该性状有关的某种酶的基因或改变关键酶的活性 二 动物基因工程的应用阅读教材p20 21 探讨下列问题 1 动物基因工程的应用主要在哪些方面 提示 主要体现在提高动物的生长速度 改善畜产品的品质 用转基因动物生产药物等方面 2 试从产品产量 质量 提取 生产成本角度分析动物乳腺生物反应器具有哪些优点和限制 提示 优点 产量高且易收获目标产品 可以随乳汁分泌而排到动物体外 产品质量好 成本低 易提取 限制 受性别的限制 若从动物尿液中提取目的基因产物则不受性别限制 3 试区分基因诊断和基因治疗 提示 基因诊断是以dna分子杂交为原理 利用基因探针 快速 准确检测人类疾病 基因治疗是把正常基因导入有基因缺陷的细胞中 达到治疗疾病的目的 三 蛋白质工程的基本原理阅读教材p26 27 观察分析图1 29 探讨下列问题 1 填表比较基因工程与蛋白质工程 提示 基因基因dna分子dna分子拼接氨基酸序列基因产物2 分析通过对基因的操作实现对天然蛋白质改造的原因 提示 1 任何一种天然蛋白质都是由基因编码的 改造了基因即对蛋白质进行了改造 而且改造过的基因可以遗传下去 如果对蛋白质直接改造 即使改造成功 被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的 2 对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作 难度要小得多 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 常用的方法是 2 进行基因转移时 通常要将外源基因转入 中 原因是 3 通常采用 技术检测外源基因是否插入小鼠的基因组中 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 解析 1 显微注射技术是转基因动物中采用最多的 也是最有效的一种方法 2 转基因动物的受体细胞一般是选用受精卵 因为受精卵具有最高的全能性 目的基因容易表达 3 检测目的基因是否导入时一般是采用dna分子杂交技术 就是将转基因生物的基因组dna提取出来 在含有基因的dna片段上用放射性同位素标记 作为探针 使探针与基因组dna杂交 如果显示出杂交带 就表明目的基因已经插入染色体dna中了 4 题中研制的是膀胱生物反应器 也就是在尿液中提取产物 所以要让外源基因在小鼠的膀胱上皮细胞中特异性表达 答案 1 显微注射技术 2 受精卵 或早期胚胎 受精卵 或早期胚胎细胞 具有最高的全能性 可使外源基因在相应组织细胞中表达 3 dna分子杂交 核酸探针 4 膀胱上皮 1 利用动物乳腺生物反应器技术时 受体细胞应为受精卵 并且目的基因在乳腺中表达 为了性状能稳定遗传应选用克隆技术繁殖 2 若从尿液中提取目的基因产物 则膀胱上皮细胞应具有合成并分泌目的基因产物的能力 使之直接进入尿液 因为肾小球的过滤能力是不允许蛋白质通过的 如图为蛋白质工程操作的基本思路 请据图回答下列问题 1 代表蛋白质工程操作思路的过程是 代表中心法则内容的是 填写数字 2 写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容 3 蛋白质工程的目的是 通过 实现 4 从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是 的 解析 天然蛋白质合成的过程是按照中心法则进行的 而蛋白质工程的基本途径与之相反 即从预期的蛋白质功能 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 基因 答案 1 2 转录翻译折叠分子设计dna合成 3 对蛋白质的结构进行分子设计基因合成或基因修饰 4 相反 网络构建 填充 预期的蛋白质结构 氨基酸序列 基因 新蛋白质 抗病 抗虫 抗逆 课堂归纳 关键语句 1 植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力 如抗除草剂 抗虫 抗病 抗干旱和抗盐碱等 改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面 2 动物基因工程技术主要用于提高动物的生长速度 改善畜产品的品质 生产药物 用转基因动物作器官移植的供体等 3 利用转基因的工程菌生产的药物包括细胞因子 抗体 疫苗 激素等 4 基因治疗是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 是治疗遗传病最有效的手段 基因治疗包括体外基因治疗和体内基因治疗 5 基因工程只能生产自然界中已存在的蛋白质 6 蛋白质工程的主要目的是对现有蛋白质进行改造或生产新的蛋白质 以满足人类生产和生活的需要 7 蛋白质工程直接操作的对象是基因 而不是蛋白质 8 蛋白质工程的基本途径 预期蛋白质功能 设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列 找到相对应的脱氧核苷酸序列 1 下列不属于用基因工程方法生产的药品是 a 干扰素b 白细胞介素 2c 青霉素d 乙肝疫苗解析 基因工程药物的成果是人胰岛素 细胞因子 抗体 疫苗 激素等 而青霉素是青霉菌的代谢产物 可以通过诱变育种来提高青霉素的产量 答案 c 2 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解析 转基因动物是指利用基因工程技术导入外源基因 培育出的能够将新性状稳定地遗传给后代的基因工程动物 题中的转基因牛中携带有外源的白蛋白基因 答案 b 3 下列关于基因工程的成果及应用的说法 正确的是 a 用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒b 基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培养体型巨大 品质优良的动物c 基因工程在农业上的应用主要是培育高产 稳产 品质优良和具有抗逆性的农作物d 目前 在发达国家 基因治疗已用于临床实践解析 抗虫基因的产物是毒蛋白 只能对害虫起作用 基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培养生长速度快 品质优良的动物 在发达国家 基因治疗目前处于初期的临床实验阶段 答案 c 4 关于蛋白质工程的说法 错误的是 a 蛋白质工程中要进行基因修饰或基因合成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 定向改变其分子结构c 蛋白质工程能产生自然界中不存在的新型蛋白质分子d 蛋白质工程与基因工程密不可分 又称为第二代基因工程解析 蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质功能的特定需求 对蛋白质的结构进行分子设计 由于基因决定蛋白质 因此 要对蛋白质的结构进行改造 最终还必须通过基因来完成 要进行基因修饰或基因合成 而不是对蛋白质分子直接进行操作 定向改变其分子结构 蛋白质工程能产生自然界中不存在的新型蛋白质分子 又称为第二代基因工程 答案 c 5 科学家们对一位缺乏腺苷酸脱氨酶基因而患复合型免疫缺陷症的美国女孩进行基因治疗 其方法是首先将患者的白细胞取出进行体外培养 然后用逆转录病毒将正常腺苷酸脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中 再将这些转基因白细胞转入患者体内 经过多次治疗 患者的免疫功能趋于正常 1 基因治疗是把健康的 导入有 的细胞中 以达到治疗疾病的目的 2 在基因治疗过程中 逆转录病毒的作用相当于基因工程中基因操作工具中的 此基因工程中的目的基因是 目的基因的受体细胞是 3 将转基因白细胞多次转入患者体内后 患者的免疫能力趋于正常 是由于白细胞中能合成 4 人的腺苷酸脱氨酶基因与胰岛素基因相比 其主要差别是 解析 基因治疗就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 逆转录病毒的作用是作为载体 将目的基因 腺苷酸脱氨酶基因 导入白细胞中 目的基因在受体细胞中经过转录和翻译 表达产生腺苷酸脱氨酶 人的不同基因所含有的脱氧核苷酸的排列顺序是不同的 答案 1 外源基因基因缺陷 2 载体 或基因的运载工具 腺苷酸脱氨酶基因白细胞 3 腺苷酸脱氨酶 4 脱氧核苷酸的排列顺序不同 6 蛋白质工程是指根据人们对蛋白质功能的特定需求 对蛋白质的结构进行分子设计 生产的过程 如图是蛋白质工程的基本途径 试回答下列有关问题 1 图中 过程的主要依据是每种氨基酸都有其对应的 后者位于 分子上 其上的核苷酸序列与基因中的脱氧核苷酸序列之间存在着 关系 2 通过 过程获得的脱氧核苷酸序列不是完整的基因 要使这一序列能够表达 发挥作用 还必须在序列的上 下游加上 和 在这个过程中需要 酶的参与 3 完成 过程需要涉及 技