13基因工程的应用ppt人教版选修三课件

13基因工程的应用ppt人教版选修三课件 专题1 1.3 基因工程的应用 一、 教学目标 1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。 2.关注基因工程的进展。 3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。 二、教学重点和难点 1.教学重点 基因工程在农业和医疗等方面的应用。 2.教学难点 基因治疗。 三、教学策略 1.加强收集信息和处理信息环节的指导。 基因工程的应用是基因工程基本操作程序的一个必然结果。如果本节只作为成果的学习，那么就显得思维力度不足了。为此，建议加强指导学生收集和处理信息这一环节。具体做法如下： 无论是学习转基因植物方面的应用，还是学习转基因动物方面的应用，乃至转基因工程菌生产药物方面的应用，首先必须寻找目的基因。教师可利用表1-1，指导学生课本中提供的信息，填写此表。这样做既可以调动学生学习的积极性，也增强了他们分析和处理信息的能力。 表1-1 转基因生物与目的基因的关系 指导学生提高处理信息的能力，还可以体现在对教材内容的重组上。例如，我们可以解决当前世界上存在的重大问题作为主题，如以解决“粮食”、“环境污染”、“能源危机”、“攻克不治之症”等问题作为主题，让学生将课文中的知识或学生知道的课外的基因工程应用方面的 知识进行重组。这样的活动不仅培养了学生处理信息的能力，还会使学生感悟到肩负的社会责任，从而激发用科学技术报效祖国的志向。 2.课文中的一些难点，建议采用小组讨论，师生共同归纳的方法学习。 课文中有几处是学生学习感兴趣的知识，但文字说明不多，学生学习有一定难度。例如 “什么叫乳腺生物反应器”、 “什么叫工程菌”、 “什么是基因治疗” 等。教师可创设问题情境，让学生讨论，加深用已有知识认识新事物的能力。学生想不到的地方，可由师生共同归纳。例如，学习乳腺生物反应器时，学生提出“给我们讲讲乳腺生物反应器究竟是怎么回事”。这时教师可提出以下问题，让学生讨论。 （1）用动物乳腺作为反应器，生产高价值的蛋白质（如教材中列举的血清白蛋白、抗凝血酶等）比工厂化生产的优越之处有哪些？ （2）用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程是怎样的？ 第一个问题，既可以解决乳腺生物反应器的优越性问题，而且显示了社会需求是乳腺生物反应器这一创新成果产生的动力。学生在充分讨论和发表观点的基础上，师生共同归纳出乳腺生物反应器的优点：产量高；质量好；成本低；易提取。 第二个问题，用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程与转基因动物操作过程相同。而不同之处可由教师提出：为了将目标产品在奶中形成，需要使用乳腺组织中特异表达的启动子，要在编码目的蛋白质的基因序列前加上乳腺组织中特异表达的启动子构建成表达载体。 操作过程大致归纳为：获取目的基因（例如血清白蛋白基因）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（只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达）。 关于工程菌的学习，也可结合基因工程操作程序，予以说明，并结合微生物生长和代谢的特点，说明工程菌生产药物的优越性。 关于基因治疗，可结合课文中的具体实例，归纳出大致治疗过程。至于是否采用讨论方式，可根据课堂时间而定。如果时间紧，也可采用教师引导学习的方法。 四、 和提示 思考与探究 根据所学内容，试概括写出基因工程解决了哪些生活、生产中难以解决的问题。 提示：基因工程可以生产人类需要的药物，如胰岛素、干扰素等。我们吃的某些食品如番茄、大豆等也可以是基因工程产品。农业生产中的抗虫棉、抗病毒烟草、抗除草剂大豆等 都已进入商品化生产，上述产品有些是常规方法难以生产的或者生产成本过高。 五、 知识拓展 1.利用微生物生产药物的优越性何在? 所谓利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因，构建成表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。与传统的制药相比有以下优越性： （1）利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。 （2）可以解决传统制药中原料的不足。例如，胰岛素是治疗糖尿病患者的药物，一名糖尿病患者每年需用的胰岛素需要从40头牛或50头猪的胰脏中才能提取到。1978年科学家用2 000 L大肠杆菌发酵液得到100 g胰岛素，相当于从1 000 kg猪胰脏中提取的量。又如，生长素是治疗侏儒症患者的药物，治疗一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑下垂体中提取生长素。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料。 （3）降低生产成本，减少生产人员和管理人员。 2.在抗病毒转基因植物中，为什么使用病毒外壳蛋白基因可以抗病毒侵染？ 关于病毒外壳蛋白（coat protein，CP）基因导入植物后的抗病毒机理，目前有几种假说。一种假说认为：CP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，从而阻止病毒核酸分子的复制和翻译。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除外壳，使病毒核酸分子不能释放出来。然而最近的研究表明，如果将病毒的外壳蛋白的AUG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RNA基因，整合到植物细胞染色体上，转基因植物则有很好的抗性。因此，有人认为抗性机理不是外壳蛋白在起作用，而是CP基因转录出RNA后，与入侵病毒RNA之间的相互作用起到了抗性作用。 利用CP介导的抗病毒性还存在一些问题：转基因植物对病毒的抗性有局限性，仅限于特定的病毒（被使用CP基因的病毒）或密切相关的病毒；转基因植物大多数只是发病延缓，一般为两周，并非根治；潜在着植物表达的外壳蛋白包被与另一种病毒形成新的杂合病毒的危险。 第3课时 基因工程的应用 基础过关 知识点一 转基因植物 1我国转基因技术发展态势良好，农业部依法批准发放了转植酸酶基因玉米、转基因抗虫水稻的生产应用安全证书。下列关于转基因玉米和转基因水稻的叙述，不正确的是( ) A转植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因 B转基因抗虫水稻减少了化学农药的使用，减轻了环境污染 C转基因抗虫水稻是否具有抗虫性，可通过饲养卷叶螟进行检测 D转基因抗虫水稻的外源基因是几丁质酶基因 答案 D 解析 转植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因，转基因抗虫水稻的外源基因是Bt毒蛋白基因，而几丁质酶基因是抗真菌转基因植物常用的基因；转基因抗虫水稻减少了农药的使用，减轻了环境污染，同时降低了农业生产的成本；检测目的基因是否表达最简便的方法是个体水平的检测。 2运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt毒蛋白基因转移到优质油菜里，培育出抗虫的转基因油菜品种。根据以上信息，下列叙述正确的是( ) ABt毒蛋白基因的化学成分是蛋白质 BBt毒蛋白基因中会有菜青虫的遗传物质 C转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有Bt毒蛋白基因 D转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物 答案 C 解析 转基因油菜抗虫性状的出现，是由于通过转基因技术导入的外源Bt毒蛋白基因在油菜体内表达的缘故。Bt毒蛋白基因为双链的DNA片段，原核生物，其中不含有菜青虫的遗传物质。Bt毒蛋白基因表达产生的蛋白质是高分子有机化合物。 3番茄营养丰富，是人们喜爱的蔬菜。普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶的控制基因，控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶，该酶能破坏细胞壁，使番茄软化，不耐贮藏。科学家通过基因工程将一种抗多聚半乳糖醛酸酶的基因导入番茄细胞，获得了抗软化番茄。下列关于培育抗软化番茄的叙述，错误的是( ) A运载工具是质粒 B受体细胞是番茄细胞 C目的基因为多聚半乳糖醛酸酶基因 D目的基因的表达延缓了细胞的软化 答案 C 解析 抗软化番茄的培育是以质粒作为载体，将目的基因(抗多聚半乳糖醛酸酶基因)与质粒结合形成重组DNA，利用含重组DNA的土壤农杆菌去感染普通番茄，目的基因进入普通番茄细胞中的染色体DNA上，从而使多聚半乳糖醛酸酶基因不能表达。 知识点二 转基因动物 4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 答案 B 解析 转基因生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生物。转基因动物是指基因中增加了外源基因的动物，如题中的转基因牛携带有外源的白蛋白基因。 5转基因技术可以改良动物品种，生产人类需要的药用蛋白。下列符合生产药用蛋白的是 ( ) A养殖转生长激素基因鲑鱼 B养殖抗口蹄疫病毒转基因兔 C养殖转乳糖酶基因牛 D从牛乳汁中获得人血清蛋白 答案 D 解析 基因工程可以利用某些特定的外源基因在哺乳动物体内表达，从这些动物的乳腺细胞中获得人类所需要的各类物质，如激素、白蛋白等。 6下列关于用转基因动物作器官移植供体的研究的叙述，不正确的是( ) A器官短缺和免疫排斥是目前制约人体器官移植的两大难题 B猪的内脏构造、大小和血管分布与人极为相似 C灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少于猪 D无论以哪种动物作为供体，都需在其基因组中导入某种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 答案 C 解析 猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远远少于灵长类动物，是目前人体最理想的器官供体。为解决免疫排斥问题，必须除去抗原决定基因，或在其基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达。 知识点三 基因工程药物和基因治疗 7下列不属于基因工程药物的是( ) A从大肠杆菌体内获取的白细胞介素 B从酵母菌体内获取的干扰素 C从青霉菌体内获取的青霉素 D从大肠杆菌体内获取的胰岛素 答案 C 解析 基因工程是使外源基因在受体细胞中表达生产基因产品的技术，A、B、D三项均为外源基因的表达，而青霉菌产生青霉素是一种正常基因的正常表达，故青霉素不属于基因工程药物。 8腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症是一种免疫缺陷病，对患者采用基因治疗的方法是：取出患者的淋巴细胞，进行体外培养时转入正常ADA基因，再将这些淋巴细胞注射入患者体内，使其免疫功能增强，能正常生活。下列有关叙述中，不正确的是( ) A正常ADA基因替换了患者的缺陷基因 B正常ADA基因通过控制ADA的合成来影响免疫功能 C淋巴细胞需在体外扩增后再注射入患者体内 D腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症属于先天性免疫缺陷病 答案 A 解析 基因治疗是将正常的基因导入到有基因缺陷的细胞中，正常的ADA基因可以控制合成正常的ADA来影响免疫功能；为获得大量含ADA正常基因的淋巴细胞，需在体外扩增后再注入患者体内；腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症属于先天性免疫缺陷病。 能力提升 9“工程菌”是指( ) A用物理或化学方法诱发菌类自身某些基因得到高效表达的菌类细胞株系 B用遗传工程的方法，把相同种类不同株系的菌类通过杂交得到的新细胞体系 C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 D从自然界中选取能迅速增殖的菌类 答案 C 解析 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一般称为“工程菌”。 10下列有关动物基因工程的说法，错误的是( ) A将外源生长激素基因导入动物体内可提高动物生长速度 B将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中，使获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大减低 C利用基因工程技术，得到的乳腺生物反应器可以解决很多重要的药品的生产问题 D用转基因动物作为器官移植的供体时，导入的是调节因子，而不是目的基因，因此无法抑制抗原的合成 答案 D 解析 用转基因动物作为器官移植的供体时，可将器官供体基因组导入某种调节因子，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器官。 11下列关于基因工程应用的叙述，正确的是( ) A基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因 B基因诊断的基本原理是DNA分子杂交 C一种基因探针能检测水体中的各种病毒 D利用基因工程生产乙肝疫苗时，目的基因存在于人体B淋巴细胞的DNA中 答案 B 解析 基因治疗是把正常基因导入有基因缺陷的细胞中；基因诊断是让正常人的DNA与病人基因组中分离出的DNA进行杂交来诊断疾病；一种基因探针只能检测水体中的一种病毒；利用基因工程生产乙肝疫苗时的目的基因是乙肝病毒的核酸。 12学家培养的转基因奶牛乳腺细胞能够合成并分泌抗胰蛋白酶，这是动物乳房作为生物反应器研究的重大进展。下列与合成并分泌抗胰蛋白酶无关的是( ) A核糖体上遗传信息的翻译 B与细胞中中心体有联系 C内质网膜与高尔基体膜相联系 D奶牛基因与抗胰蛋白酶基因重组 答案 B 解析 中心体与细胞的有丝分裂有关，与抗胰蛋白酶的合成与分泌无关；抗胰蛋白酶的化学成分是蛋白质，在核糖体上合成，然后经过内质网、高尔基体的加工、包装和运输，才成为具有特异功能的抗胰蛋白酶；转基因奶牛体内的抗胰蛋白酶基因是通过基因工程导入并表达的，其原理是基因重组。 13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 答案 B 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。 14利用基因工程生产蛋白质类药物，经历了三个发展阶段。第一阶段：将人的基因转入细菌细胞；第二阶段：将人的基因转入小鼠等动物的细胞。前两个阶段都是进行细胞培养，提取药物。第三阶段：将人的基因转入高等动物体内，饲养这些动物，从乳汁、尿液等中提取药物。 (1)将人的基因转入异种生物的细胞或个体内，能够产生药物蛋白的原理是基因能控制_过程(用遗传信息图示表示)。 (2)为了获得更多的目的基因，可以用_技术使目的基因在生物体外大量扩增。 (3)由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率_，所以在转化后