高考生物总复习第三节基因工程的应用浙科版选修课件

1、第三节基因工程的应用第三节基因工程的应用高频考点突破高频考点突破基础自主梳理基础自主梳理命题视角剖析命题视角剖析即时达标训练即时达标训练第三节基因工程的应用第三节基因工程的应用基础自主梳理基础自主梳理一、基因工程与遗传育种一、基因工程与遗传育种1转基因植物转基因植物是指转入了外源基因的植物。植物基因工程育种是指转入了外源基因的植物。植物基因工程育种解决了植物传统育种所需要的时间解决了植物传统育种所需要的时间_，而且，而且克服了远缘亲本难以杂交的缺陷，基因工程在植克服了远缘亲本难以杂交的缺陷，基因工程在植物方面的应用主要表现在两个方面：首先通过基物方面的应用主要表现在两个方面：首先通过基因工程获

2、得高产、优质的农作物；其次，用基因因工程获得高产、优质的农作物；其次，用基因工程的方法培育出有各种工程的方法培育出有各种_的作物新品种。的作物新品种。较长较长抗性抗性2转基因动物转基因动物指转入了指转入了_的动物，解决了传统的杂交的动物，解决了传统的杂交育种方法费时费力的缺陷。育种方法费时费力的缺陷。二、基因工程与疾病治疗二、基因工程与疾病治疗1基因工程药物基因工程药物如用工程菌生产人的胰岛素、生长激素、干扰素如用工程菌生产人的胰岛素、生长激素、干扰素和乙型肝炎疫苗等。和乙型肝炎疫苗等。2基因治疗基因治疗(1)原理：利用正常基因纠正或补偿基因的缺陷的原理：利用正常基因纠正或补偿基因的缺陷的方案

3、，即把方案，即把_导入患者体内，使该基因的导入患者体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而原有缺陷基因一般不作处理。而原有缺陷基因一般不作处理。外源基因外源基因正常基因正常基因(2)方法：有体外基因治疗和体内基因治疗，体方法：有体外基因治疗和体内基因治疗，体外基因治疗方法疗效较好。如重度免疫缺陷症的外基因治疗方法疗效较好。如重度免疫缺陷症的体外基因治疗方法：体外基因治疗方法：体内基因治疗：用基因工程的方法，直接向人体体内基因治疗：用基因工程的方法，直接向人体组织细胞中转移基因。组织细胞中转移基因。三、基因工程与生态环境保护三、基因工

4、程与生态环境保护科学家正在利用基因工程技术开发生物可降解科学家正在利用基因工程技术开发生物可降解的新型材料；培育了转基因的新型材料；培育了转基因“超级细菌超级细菌”提高提高_的能力；利用转基因微生物吸收环境的能力；利用转基因微生物吸收环境中的重金属等。中的重金属等。分解石油分解石油思考感悟思考感悟试举例说明基因工程在实践应用中的利弊？试举例说明基因工程在实践应用中的利弊？【提示提示】基因工程在药物或人类疾病治疗上基因工程在药物或人类疾病治疗上存在广泛的应用，其不利方面是可能造成生态存在广泛的应用，其不利方面是可能造成生态的危害或对人体健康造成伤害，例如改变食物的危害或对人体健康造成伤害，例如改

5、变食物的营养成分，或影响人体的新陈代谢等。的营养成分，或影响人体的新陈代谢等。高频考点突破高频考点突破基因工程育种和传统杂交育种的比较基因工程育种和传统杂交育种的比较基因工程育种基因工程育种杂交育种杂交育种原原理理异源异源DNA(基因基因)重组重组基因重组基因重组处处理理方方法法提取提取重组重组导入导入筛选筛选表达。即提取目的基因表达。即提取目的基因形成重组形成重组DNA分子分子重重组组DNA分子导入受体细胞分子导入受体细胞筛选含有目的基因的受筛选含有目的基因的受体细胞体细胞目的基因的表达目的基因的表达杂交杂交自交自交筛选。先筛选。先通过两个具有不同优良通过两个具有不同优良性状的纯种杂交得到性

6、状的纯种杂交得到F1，然后再将然后再将F1自交，人工自交，人工筛选获取所需品种筛选获取所需品种基因工程育种基因工程育种杂交育种杂交育种优点优点可以按人的意志改造可以按人的意志改造生物，克服远缘杂交生物，克服远缘杂交不亲和的障碍，目的不亲和的障碍，目的性强，科技含量高性强，科技含量高操作简便操作简便缺点缺点技术复杂、操作繁琐技术复杂、操作繁琐育种时间长育种时间长即时应用即时应用(随学随练，轻松夺冠随学随练，轻松夺冠)1下列哪项与基因工程无关下列哪项与基因工程无关()A .培养利用培养利用“工程菌工程菌”生产胰岛素生产胰岛素B .基因治疗基因治疗C .抗虫棉的培育抗虫棉的培育 D .杂交育种杂交育

7、种解析：解析：选选D。A与与B都属于基因工程的直接应用，都属于基因工程的直接应用，而杂交育种无转基因操作，与之无关。而杂交育种无转基因操作，与之无关。基因工程的应用成果基因工程的应用成果1乳腺生物反应器与微生物生产的比较乳腺生物反应器与微生物生产的比较项目项目乳腺生物反应器乳腺生物反应器微生物生产微生物生产基因结构基因结构动物基因结构与人类动物基因结构与人类基因结构相同基因结构相同与人类基因结构不同与人类基因结构不同基因表达基因表达与天然蛋白质活性没与天然蛋白质活性没有区别有区别由于缺少内质网、高尔由于缺少内质网、高尔基体等细胞器，产物可基体等细胞器，产物可能不具有生物活性能不具有生物活性类型

8、类型项目项目乳腺生物反应器乳腺生物反应器微生物生产微生物生产产物提取产物提取从乳汁中较易分从乳汁中较易分离提取离提取从细胞中提取，较从细胞中提取，较为复杂为复杂生产设备生产设备畜牧业生产，加畜牧业生产，加提取设备提取设备工业生产，设备精工业生产，设备精良良类型类型【易误警示易误警示】乳腺生物反应器受生物性别的乳腺生物反应器受生物性别的限制，若从动物尿液中提取目的基因产物则不限制，若从动物尿液中提取目的基因产物则不受性别限制。受性别限制。2基因治疗基因治疗3基因工程药物基因工程药物药物药物 成分成分用途用途传统方法传统方法基因工程基因工程胰岛胰岛素素蛋白蛋白质质治疗胰岛治疗胰岛素依赖型素依赖型糖

9、尿病糖尿病从猪和羊从猪和羊的胰腺中的胰腺中提取提取通过基因工程通过基因工程技术利用大肠技术利用大肠杆菌生产杆菌生产药物药物 成分成分用途用途传统方法传统方法基因工程基因工程干扰干扰素素糖蛋糖蛋白白治疗病毒治疗病毒性肝炎和性肝炎和肿瘤肿瘤从人血液从人血液中提取中提取通过人白细胞通过人白细胞干扰素基因在干扰素基因在受体细胞中的受体细胞中的克隆和表达获克隆和表达获取取乙型乙型肝炎肝炎疫苗疫苗蛋白蛋白质质预防乙型预防乙型肝炎肝炎无无通过基因工程通过基因工程技术利用酵母技术利用酵母菌或哺乳动物菌或哺乳动物细胞生产细胞生产【易误警示易误警示】在基因工程中，若受体细胞是在基因工程中，若受体细胞是原核生物原核

10、生物(如大肠杆菌如大肠杆菌)，则生产的，则生产的“干扰素干扰素”是不具备活性的，因为原核细胞内无内质网、是不具备活性的，因为原核细胞内无内质网、高尔基体等细胞器，只有核糖体，因此只能合高尔基体等细胞器，只有核糖体，因此只能合成相应的蛋白质，而无法添加糖基，若使成相应的蛋白质，而无法添加糖基，若使“干干扰素扰素”具有活性，还必须人工处理加上糖基。具有活性，还必须人工处理加上糖基。即时应用即时应用(随学随练，轻松夺冠随学随练，轻松夺冠)A这些鸡是转基因工程的产物这些鸡是转基因工程的产物B这种变异属于可遗传的变异这种变异属于可遗传的变异C该过程运用了胚胎移植技术该过程运用了胚胎移植技术D该技术可定向

11、改造生物该技术可定向改造生物答案：答案：C命题视角剖析命题视角剖析视角视角1 紧扣教材重点紧扣教材重点基因工程育种基因工程育种(2010年北京东城年北京东城3月联考月联考)番茄的抗病番茄的抗病(R)对感病对感病(r)为显性，高秆为显性，高秆(D)对矮秆对矮秆(d)为显性，控为显性，控制上述两对相对性状的基因分别位于两对同源染制上述两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。为获得纯合高秆抗病番茄植株，研究人色体上。为获得纯合高秆抗病番茄植株，研究人员采用了下图所示的方法。员采用了下图所示的方法。(1)在在处育种工作者应采用的方法是处育种工作者应采用的方法是_。(2)图中图中A代表的个体叫做代表

12、的个体叫做_。过程常用过程常用_处理萌发的种子或幼苗，过程处理萌发的种子或幼苗，过程的育种方法所依据的遗传学原理是的育种方法所依据的遗传学原理是_。(3)过程过程由导入抗病基因的叶肉细胞培养成转由导入抗病基因的叶肉细胞培养成转基因植株需要利用基因植株需要利用_技术，技术，依据的原理是依据的原理是_。对获得的。对获得的抗病基因常采用抗病基因常采用_技术进行体外的技术进行体外的大量扩增。构建抗病基因表达载体时，必须使大量扩增。构建抗病基因表达载体时，必须使用用_两种工具酶。两种工具酶。(4)过程过程“航天育种航天育种”方法中主要的变异类型方法中主要的变异类型是是_。【尝试解答尝试解答】(1)自交自

13、交(2)单倍体秋水仙素单倍体秋水仙素染色体染色体(数目数目)变异变异(3)植物组织培养植物细植物组织培养植物细胞的全能性胞的全能性PCR限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶(或限制或限制酶或限制性内切酶酶或限制性内切酶)和和DNA连接酶连接酶(4)基因突变基因突变【解析解析】是杂交育种，原理是基因重组；是杂交育种，原理是基因重组；是单倍体育种，原理是染色体变异；是单倍体育种，原理是染色体变异；是转是转基因技术，原理是基因重组；基因技术，原理是基因重组；是诱变育种，是诱变育种，原理是基因突变。原理是基因突变。视角视角2 洞察高考热点洞察高考热点基因工程药物基因工程药物下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生

14、物下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中反应器的技术路线。图中 tetR 表示四环素抗性表示四环素抗性基因，基因，ampR表示氨苄青霉素抗性基因，表示氨苄青霉素抗性基因，BamH 、Hind 、Sma 直线所示为三种限制酶的直线所示为三种限制酶的酶切位点。酶切位点。据图回答：据图回答：(1)图中将人乳铁蛋白基因插入载体，需用图中将人乳铁蛋白基因插入载体，需用_限制酶同时酶切载体和人乳铁限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。筛选含有重组载体的大肠杆菌首先蛋白基因。筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含需要在含_的培养基上进行。的培养基上进行。(2)能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特

15、异性表能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控达的调控序列是序列是_(填字母代号填字母代号)。A启动子启动子BtetRC复制原点复制原点 DampR(3)过程过程可采用的操作方法是可采用的操作方法是_(填填字母代号字母代号)。A农杆菌转化农杆菌转化 B大肠杆菌转化大肠杆菌转化C显微注射显微注射 D细胞整合细胞整合(4)过程过程采用的生物技术是采用的生物技术是_。(5)对早期胚胎进行切割，经过程对早期胚胎进行切割，经过程可获得多个新可获得多个新个体。这利用了细胞的个体。这利用了细胞的_性。性。(6)为检测人乳铁蛋白是否成功表达，可采用为检测人乳铁蛋白是否成功表达，可采用_(填字母代号填字母

16、代号)技术。技术。A核酸分子杂交核酸分子杂交 B基因序列分析基因序列分析C抗原一抗体杂交抗原一抗体杂交 DPCR【尝试解答尝试解答】(1)Hind和和 BamH氨苄青霉氨苄青霉素素(2)A(3)C(4)胚胎移植胚胎移植(5)全能全能(6)C【解析解析】(1)基因表达载体的构建过程中，将基因表达载体的构建过程中，将目的基因导入受体细胞之前，要用同一种限制目的基因导入受体细胞之前，要用同一种限制性内切酶切割目的基因和载体。从图中可以看性内切酶切割目的基因和载体。从图中可以看出，在目的基因和载体中都有出，在目的基因和载体中都有Hind和和BamH 限制酶的切割位点，因此要用限制酶的切割位点，因此要用

17、Hind和和BamH 限制酶同时切限制酶同时切割载体和人乳铁蛋白基因；载体切割后四环素割载体和人乳铁蛋白基因；载体切割后四环素抗性基因被破坏，因此筛选时要在含氨苄青霉抗性基因被破坏，因此筛选时要在含氨苄青霉素的培养基上进行。素的培养基上进行。(2)启动子是一段有特殊序列的启动子是一段有特殊序列的DNA片段，位片段，位于目的基因的首段，它是于目的基因的首段，它是RNA聚合酶识别和结聚合酶识别和结合的部位，在启动子存在时才能驱动基因转录合的部位，在启动子存在时才能驱动基因转录出出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。，最终获得所需要的蛋白质。(3)将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆将目的基因导入植

18、物细胞常用的方法是农杆菌转化法，将目的基因导入动物细胞常用的方菌转化法，将目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射技术。法是显微注射技术。(4)过程过程是将早期胚胎移入受体母牛体内，用是将早期胚胎移入受体母牛体内，用到的技术是胚胎移植技术。到的技术是胚胎移植技术。(5)胚胎分割是利用机械方法将早期胚胎等分，胚胎分割是利用机械方法将早期胚胎等分，经移植后获得同卵双胎或多胎的技术，可以看经移植后获得同卵双胎或多胎的技术，可以看做动物无性繁殖或克隆的方法，利用了细胞的做动物无性繁殖或克隆的方法，利用了细胞的全能性。全能性。(6)检测目的基因是否翻译成蛋白质，需要用相检测目的基因是否翻译成蛋白质，需要

19、用相应的抗体进行抗原应的抗体进行抗原抗体杂交，其他三项技术抗体杂交，其他三项技术检测的对象都是核酸。检测的对象都是核酸。视角视角3 突破易错终点突破易错终点“基因诊断基因诊断”和和“基因治疗基因治疗”概念及应用概念及应用1基因诊断基因诊断基因诊断是用放射性同位素基因诊断是用放射性同位素(如如32P)、荧光分子、荧光分子等标记的等标记的DNA分子做探针，利用分子做探针，利用DNA分子杂分子杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息，达到检测疾病的目的。检测疾病的目的。2基因治疗基因治疗把健康动物的正常基因导入含有缺陷基因的受把健康动物的正常基因导入含有缺陷基因的受体细胞中，存在基因缺陷的病人细胞中既含有体细胞中，存在基因缺陷的病人细胞中既含有缺陷基因，又含有通过基因工程导入的正常基缺陷基因，又含有通过基因工程导入的正常基因，在病人体内两种基因都能表达，正常基因因，在病人体内两种基因都能表达，正常基因的表达产物掩盖了缺陷基因的表达产物，从而的表达产物掩盖了缺陷基因的表达产物，从而治愈了有基因缺陷的疾病。治愈了有基因缺陷的疾病。自