选修3基因工程的应用

1、知识回顾基因工程的基本操作程序 1.1.获取目的基因的方法有哪些？获取目的基因的方法有哪些？ 2.2.构建基因表达载体构建基因表达载体 3.3.将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞 4.4.目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定基因工程的应用基因工程的应用导入新课导入新课学习目标 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 学习重点： 基因工程在农业和医疗等方面的应用 学习难点: 基因治疗阅读课文、收集信息完成下表转基因生物与目的基因的关系合作预习合作预习转基因生物目的基因目的基因从何来抗虫棉Bt毒蛋白基因苏云菌芽孢杆菌抗

2、真菌立枯丝核菌的烟草几丁质酶基因和抗毒素合成基因甲壳类动物、抗体类物质抗盐碱和干旱作物调节细胞渗透压的基因耐盐的枯草芽孢杆菌耐寒的番茄抗冻蛋白基因鱼抗除草剂大豆抗除草剂基因有抗除草剂功能的植物增强甜味的水果甜味基因甜菜降低乳糖的奶牛肠乳糖酶基因哺乳动物的小肠产生胰岛素的工程菌人胰岛素基因人问题探讨问题探讨 1、为什么可以利用基因工程把一种生物的基因转载到另一种生物体内？2、基因工程在哪些方面应用广泛？3、基因工程食品是否安全？新课教学新课教学1.1.植物基因工程硕果累累植物基因工程硕果累累抗虫转基因植物抗虫转基因植物方法：方法：目的基因：目的基因：从某些生物中分离出具有从某些生物中分离出具有杀

3、虫活性杀虫活性的的基因，将其导入作物中，使其具有抗基因，将其导入作物中，使其具有抗虫性虫性BtBt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等因等成果：成果：转基因抗虫棉；转基因抗虫水稻等。转基因抗虫棉；转基因抗虫水稻等。新课教学新课教学例：例：(2012石家庄二中高二检测石家庄二中高二检测)人类利用基因工程的方法成功培人类利用基因工程的方法成功培育出转基因抗虫棉，以下说法正确的是育出转基因抗虫棉，以下说法正确的是(C)A苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因与质粒结合后直接进入棉花的苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因与质粒结合后直接

4、进入棉花的叶肉细胞表达叶肉细胞表达B抗虫基因导入棉花叶肉细胞后，可通过传粉、受精的方法使抗虫基因导入棉花叶肉细胞后，可通过传粉、受精的方法使抗虫性状遗传下去抗虫性状遗传下去C标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因D转基因抗虫棉种植时棉铃虫不会产生抗性转基因抗虫棉种植时棉铃虫不会产生抗性,可以有效消灭棉铃可以有效消灭棉铃虫虫合作运用合作运用抗虫棉（左）和普通棉（右）的叶抗虫棉（左）和普通棉（右）的叶子子转基因抗虫水稻（绿色植株）与对照（黄色枯萎植转基因抗虫水稻（绿色植株）与对照（黄色枯萎植株）株）1.1.植物基因工程硕果累累植物基因工程硕果累

5、累新课教学新课教学目的目的基因：基因：病毒外壳蛋白基因（病毒外壳蛋白基因（CPCP基因）基因）病毒的复制酶基因病毒的复制酶基因成果：成果： 抗烟草花叶病毒的转基因烟草抗烟草花叶病毒的转基因烟草抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。等。1.1.植物基因工程硕果累植物基因工程硕果累累累抗病转基因植物抗病转基因植物抗病毒基因：抗病毒基因：几丁质酶基因几丁质酶基因抗毒素合成基因抗毒素合成基因抗真菌基因：抗真菌基因：引起植物生病的病原微生物有：病毒、真菌和引起植物生病的病原微生物有：病毒、真菌和细菌细菌新课教学新课教学1.1.植物基因工程硕果累植物基因工程硕果累累累抗逆转基因植

6、物抗逆转基因植物成果：成果：A.A.利用调节利用调节细胞渗透细胞渗透压压的基因，提高作物的基因，提高作物抗旱和抗盐碱能力；抗旱和抗盐碱能力；B.B.将鱼的将鱼的抗冻蛋白抗冻蛋白基基因转入番茄，提高番因转入番茄，提高番茄的抗冻能力。茄的抗冻能力。C.C.将将抗除草剂抗除草剂基因导基因导入农作物中，在喷洒入农作物中，在喷洒除草剂时，杀死杂草除草剂时，杀死杂草而不杀死农作物。而不杀死农作物。1.1.植物基因工程硕果累植物基因工程硕果累累累利用转基因改良农作物品利用转基因改良农作物品质质成果：成果：A.A.将将富含赖氨酸的蛋白质富含赖氨酸的蛋白质的的编码基因导入玉米，获得的编码基因导入玉米，获得的转基

7、因玉米赖氨酸含量提高转基因玉米赖氨酸含量提高3030。B.B.将将控制番茄成熟控制番茄成熟的基因带的基因带入番茄，获得转基因延熟番入番茄，获得转基因延熟番茄，储存期可以达茄，储存期可以达2 2个月。个月。C.C.将与将与植物花青素植物花青素有关的基有关的基因导入矮牵牛中，转基因矮因导入矮牵牛中，转基因矮牵牛出现颜色变异。牵牛出现颜色变异。新课教学新课教学2.2.动物基因工程前景广阔动物基因工程前景广阔用于提高动物生长速度用于提高动物生长速度目的基因？举例说明目的基因？举例说明用于改善畜产品品质用于改善畜产品品质举例说明举例说明用转基因动物生产药物用转基因动物生产药物如何操作？生产出哪些药物？如

8、何操作？生产出哪些药物？用转基因动物做器官移植的供体用转基因动物做器官移植的供体如何操作？如何操作？新课教学新课教学2.2.动物基因工程前景广阔动物基因工程前景广阔用于提高动物生长速度用于提高动物生长速度目的基因：目的基因： 生长激素基因生长激素基因例如：例如：将外源生长激素将外源生长激素基因导入鲤鱼体基因导入鲤鱼体内，内，9 9个月后转基个月后转基因鲤鱼比对照组因鲤鱼比对照组重重1.5Kg1.5Kg。转入生长激素基因的转入生长激素基因的鱼（上）和同龄的鱼鱼（上）和同龄的鱼肠乳糖酶基因肠乳糖酶基因例如：例如： 将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使转基因奶牛中乳糖含量大

9、大降低。使转基因奶牛中乳糖含量大大降低。用于改善畜产品品质用于改善畜产品品质目的基因：目的基因：新课教学新课教学2.2.动物基因工程前景广阔动物基因工程前景广阔药用蛋白基因药用蛋白基因用转基因动物生产药物（生物反用转基因动物生产药物（生物反应器或乳腺生物反应器）应器或乳腺生物反应器）目的基因：目的基因：过程：过程：获取目的基因获取目的基因（药用蛋白基因）（药用蛋白基因）构建基因表达载体构建基因表达载体（药用蛋白基因与（药用蛋白基因与乳腺蛋乳腺蛋白白基因的启动子等调控组基因的启动子等调控组件重组）件重组）显微注射显微注射（哺乳动物受精卵中（哺乳动物受精卵中）形成胚形成胚胎胎将胚胎送入母体动将胚胎

10、送入母体动物物发育成转基因动物发育成转基因动物（只有在产下的雌性动物个（只有在产下的雌性动物个体中，转入的基因才能表达）体中，转入的基因才能表达）动物进入泌乳期动物进入泌乳期（分泌的乳汁中包含所（分泌的乳汁中包含所需要的药物）需要的药物）新课教学新课教学为什么乳腺能成为基因药物最理想 （1）乳腺是一个外分泌腺器官，乳汁不进入体内循环，不会影响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，转基因动物又可大量繁殖2.2.动物基因工程前景广阔动物基因工程前景广阔乳腺生物

11、反应器：乳腺生物反应器：用转基因动物生产药物用转基因动物生产药物指以转基因雌性动物指以转基因雌性动物个体的乳腺分泌乳汁个体的乳腺分泌乳汁来生产所需药品。来生产所需药品。优点：优点：产量高产量高质量好质量好成本低成本低易提取易提取成果：成果：抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、抗胰蛋白酶抗胰蛋白酶新课教学新课教学例二：下列有关乳腺生物反应器的叙述错误的是（B ） A.动物基因结构与人类基因结构相同 B.乳腺生物反应器生产的药物是自然界没有的 C.含有目的基因的转基因雌性动物可从乳汁中提取药物 D.乳腺生物反应器是转基因技术在畜牧业中的应用合作运用合作运用2.2.动物基

12、因工程前景广阔动物基因工程前景广阔用转基因动物做器官移植的供体用转基因动物做器官移植的供体供体动物：供体动物： 猪猪存在难题：存在难题：解决方法：解决方法：将供体基因组导入某种基因调将供体基因组导入某种基因调节因子，以节因子，以抑制抗原决定基因抑制抗原决定基因的表达的表达，或设法除去抗原决定或设法除去抗原决定基因，基因，再结合克隆技术，培育再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。克隆猪器官。免疫排斥免疫排斥新课教学新课教学3.3. 基因工程药物基因工程药物l在传统的药品生产中，某些药品直接从生物的在传统的药品生产中，某些药品直接从生物的组织、细胞或血

13、液组织、细胞或血液中提取。中提取。如胰岛素从生物胰腺中提取，干扰素从血液中如胰岛素从生物胰腺中提取，干扰素从血液中提取。提取。l传统生产方法的缺点传统生产方法的缺点由于受原料来源的限制，由于受原料来源的限制，数量少且价格十分数量少且价格十分昂贵。昂贵。l可利用什么方法来解决上述问题？可利用什么方法来解决上述问题？ 利用基因工程方法制造利用基因工程方法制造“工程菌工程菌”，可可高效率高效率地生产出各种地生产出各种高质量、低成本高质量、低成本的药品。的药品。新课教学新课教学一般临床上使用的胰岛素主要从一般临床上使用的胰岛素主要从猪、牛等家畜猪、牛等家畜的胰腺的胰腺中提取，每中提取，每100kg胰腺

14、只能提取胰腺只能提取45g胰岛胰岛素。用该方法生产的胰岛素素。用该方法生产的胰岛素产量低，价格昂贵，产量低，价格昂贵，远不能满足社会需要远不能满足社会需要。1979年，科学家将动物体内的年，科学家将动物体内的胰岛素基因与大胰岛素基因与大肠杆菌肠杆菌DNA分子重组分子重组，并在大肠杆菌内实现了，并在大肠杆菌内实现了表达。表达。基因工程药品基因工程药品 胰岛素胰岛素3.3. 基因工程药物基因工程药物新课教学新课教学 干扰素是干扰素是病毒侵入细胞后产生病毒侵入细胞后产生的一种的一种糖蛋白糖蛋白。几乎能几乎能抵抗所有抵抗所有病毒引起的病毒引起的感染感染，是一种，是一种抗病毒抗病毒的特效药的特效药。此外

15、对治疗某些。此外对治疗某些癌症和白血病癌症和白血病也有一也有一定疗效。定疗效。 传统的干扰素生产方法是从人血液中的传统的干扰素生产方法是从人血液中的白细白细胞内提取胞内提取，每，每300L血液只能提取出血液只能提取出1mg干扰素。干扰素。 基因工程药品基因工程药品 干扰素干扰素3.3. 基因工程药物基因工程药物新课教学新课教学 治疗侏儒症治疗侏儒症的的唯一方法唯一方法，是注射生长激素。，是注射生长激素。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，从大脑的底部素需解剖尸体，从大脑的底部摘取垂体摘取垂体，并从中，并从中提取生长激素。提取生长激素

16、。 现利用基因工程方法，将人的现利用基因工程方法，将人的生长激素基因生长激素基因导入大肠杆菌导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。中，使其生产生长激素。 人们从人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于激素，相当于6万具尸体的全部产量。万具尸体的全部产量。 基因工程药品基因工程药品 生长激素生长激素3.3. 基因工程药物基因工程药物目前我国生产的基因工程药物有白细胞介素目前我国生产的基因工程药物有白细胞介素2、干扰素、乙肝疫苗等。、干扰素、乙肝疫苗等。新课教学新课教学244.4. 基因治疗基因治疗基因治疗：基因治疗：基因治疗是把基因治疗是把正常基因正常基因导

17、入病人体内，导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。这是治疗到治疗疾病的目的。这是治疗遗传病遗传病的的最有效的手段。最有效的手段。新课教学新课教学体外基因治疗：从病人体内获取某种细胞进体外基因治疗：从病人体内获取某种细胞进行培养，然后，在体外完成基因转移，再筛行培养，然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩大培养，最后重新输入选成功转移的细胞扩大培养，最后重新输入患者体内。患者体内。4.4. 基因治疗基因治疗体内基因治疗体内基因治疗：例如：例如：CFTRCFTR基因缺失基因缺失3 3个个碱基对碱基对CFTRCFTR蛋白缺少一个

18、苯丙氨酸，导致蛋白缺少一个苯丙氨酸，导致CFTRCFTR蛋白结构蛋白结构异常异常CFTRCFTR蛋白转运氯离子的功能异常蛋白转运氯离子的功能异常患者支气管内黏液增患者支气管内黏液增多多黏液清除困难，细菌繁殖，肺部黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染感染囊性纤维病囊性纤维病直接向人体细胞中转移基因直接向人体细胞中转移基因新课教学新课教学4.4. 基因治疗基因治疗治疗方法：治疗方法：利用修饰的利用修饰的腺病毒腺病毒作为载作为载体，将治疗囊性纤维病的体，将治疗囊性纤维病的正常基因转入患者的肺部正常基因转入患者的肺部组织中。组织中。体内基因治疗：体内基因治疗：直接向人体细胞中转移基因直接向人体细胞中转移基因新课教学新课教学 例三： (2012湛江一中高二质检湛江一中高二质检)基因治疗是人类疾病治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疗的一种崭