高中生物必修2第6章第2节基因工程的应用市公开课一等奖省优质课赛课一等奖课件

基因工程的应用第1页学习目标1、举例说出植物基因工程结果2、举例说出动物基因工程结果3、举例说出基因工程药品4、概括出基因治疗原理及过程5、说出基因芯片概念第2页植物基因工程硕果累累

哪些转基因作物已进入大规模商业化应用阶段?转基因大豆、玉米、棉花和油菜第3页一、植物基因工程转基因工程技术主要应用方面：用于提升农作物抗逆能力（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）,以及改良农作物品质和利用植物生产药品等方面。1、抗虫转基因植物2、抗病转基因植物3、抗逆转基因植物4、利用转基因改良植物品质第4页(一)抗虫转基因植物1.虫害给农作物带来了哪些影响?

传统农业怎样防治害虫?有哪些不足?2.现在已经有哪些抗虫植物问世?第5页抗虫棉叶子正常棉叶子第6页3.抗虫基因Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等请阅读P18生物资料技术卡,了解一些抗虫基因抗虫机理。4.抗虫棉目标基因是什么?目标基因从何而来?第7页（二）抗病转基因植物1.什么是病原微生物？有哪些种类？引发生物生病微生物，主要有病毒、真菌和细菌等2.为何说常规育种极难培育出抗病毒新品种？3.抗病毒转基因植物中使用最多是什么基因？①病毒外壳蛋白基因（coatprotein，CP）；②病毒复制酶基因第8页3.在抗真菌转基因植物中使用什么基因？几丁质酶基因和抗毒素合成基因抗烟草花叶病毒转基因甜椒第9页（三）其它抗逆转基因植物1.哪些环境条件会造成农作物低产、减产？盐碱、干旱、低温和涝害等2.盐碱和干旱对农作物危害与什么相关？细胞内渗透压调整在抗盐碱和抗干旱作物中使用了什么基因？调整细胞渗透压基因第10页3.转基因耐寒烟草和番茄中哪种目标基因提升了其抗寒能力？目标基因从何而来？鱼抗冻蛋白基因第11页其它抗逆转基因植物耐寒、耐旱转基因水稻第12页4.抗除草剂基因有何用途？喷洒除草剂时，杀死田间杂草而不损伤作物第13页（四）利用转基因改良植物品质人体（或其它脊椎动物）必不可少，而机体内又不能合成，必须从食物中补充氨基酸，称必需氨基酸。必需氨基酸共有８种：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。假如饮食中经常缺乏必需氨基酸，可影响健康。另外12种氨基酸是人体细胞能够合成叫做非必需氨基酸。第14页你知道哪些食品中缺乏必需氨基酸？怎样用转基因方法加以改良？将必需氨基酸含量多蛋白质编码基因导入植物改变必需氨基酸合成路径中某种关键酶活性第15页4.利用转基因改良植物品质含大量维生素转基因玉米抗癌抗衰老紫色西红柿第16页转入维生素A合成酶基因大米第17页转基因延熟番茄目标基因是什么？控制番茄果实成熟基因第18页

乙烯是催熟果实一个激素，在其形成过程中需要乙烯形成酶。经过基因工程能够取得能抑制乙烯形成酶基因表示植物新品种，这些转基因植物果实既保持了原有品质，又延长了储备期。

延长果实储备期第19页转基因矮牵牛优点：提升花卉观赏价值第20页转基因矮牵牛转基因蓝玫瑰第21页异想天开第22页一、植物基因工程硕果累累应用：提升农作物抗逆能力（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）,以及改良农作物品质和利用植物生产药品等方面.(一)抗虫转基因植物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（二）抗病转基因植物病毒外壳蛋白（coatprotein，CP）基因；病毒复制酶基因几丁质酶基因和抗毒素合成基因（三）其它抗逆转基因植物调整细胞渗透压基因、鱼抗冻蛋白基因、抗除草剂基因（四）利用转基因改良植物品质必需氨基酸含量多蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟基因、与植物花青素代谢相关基因、荧光酶基因等第23页二、动物基因工程前景辽阔（一）用于提升动物生长速度——动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等导入外源生长激素基因第24页（二）用于改进畜产品品质

有些人对牛奶中乳糖不能完全消化或食用后会出现过敏、腹泻、恶心等不适症状，科学家将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使取得转基因牛分泌乳汁，在其它营养成份不受影响情况下，乳糖含量大大减低。乳糖乳糖酶半乳糖第25页（三）用转基因动物生产药品（重点）设问:就基因药品而言，最理想表示场所是哪里？转基因动物乳腺。第26页★为何乳腺能成为基因药品最理想表示场所呢？⑴乳腺是一个外分泌器官，乳汁不进入体内循环，不会影响转基因动物本身生理代谢反应。⑵从乳汁中获取目标基因产物，产量高，易提纯，表示蛋白质已经过充分修饰加工，含有稳定生物活性。⑶从乳汁中源源不停取得目标基因产物同时，转基因动物又可无限繁殖。第27页将药品蛋白基因与乳腺蛋白基因开启子等调控组件重组在一起，经过显微注射等方法，导入哺乳动物受精卵中，将受精卵送入母体，使其发育成转基因动物。转基因动物进入泌乳期后，能够经过分泌乳汁生产所需要药品，称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。乳腺生物反应器乳腺生物反应器优点：①产量高；②质量好；③成本低；④易提取。第28页①获取目标基因（比如血清白蛋白基因）②构建基因表示载体（在血清白蛋白基因前加特异表示开启子）③显微注射导入哺乳动物受精卵中④形成胚胎⑤将胚胎送入母体动物⑥发育成转基因动物（只有在产下雌性个体中，转入基因才能表示）。思索:用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器操作过程是怎样？第29页用转基因动物生产药品人治疗性抗体转基因奶牛第30页含有些人凝血因子Ⅸ转基因羊第31页（四）用转基因动物作器官移植供体利用基因工程对猪器官进行改造方法：将器官供体基因组导入某种调整因子，以抑制抗原决定基因表示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转基因克隆猪器官第32页导入人基因具特殊用途猪和小鼠第33页二、动物基因工程前景辽阔（一）用于提升动物生长速度

导入外源生长激素基因（二）用于改进畜产品品质

导入

肠乳糖酶基因（三）用转基因动物生产药品乳腺生物反应器：将药品蛋白基因与乳腺蛋白基因开启子等调控组件重组在一起，经过显微注射等方法，导入哺乳动物受精卵中，将受精卵送入母体，使其发育成转基因动物（四）用转基因动物作器官移植供体方法：将器官供体基因组导入某种调整因子，以抑制抗原决定基因表示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转基因克隆猪器官第34页1.在传统药品生产中，一些药品如胰岛素、干扰素等直接从生物体哪些结构中提取？从生物组织、细胞或血液中提取。2.传统生产方法缺点:因为受原料起源限制，价格十分昂贵。三、基因工程药品异军突起第35页3.可利用什么方法来处理上述问题？利用基因工程方法制造转基因工程菌，可高效率地生产出各种高质量、低成本药品。工程菌:用基因工程方法，使外源基因得到高效率表示菌类细胞株系。基因工程药品包含：细胞因子（即淋巴因子如白细胞介素—2、干扰素）、抗体、疫苗、激素等第36页

胰岛素是治疗糖尿病特效药。普通临床上使用胰岛素主要从猪、牛等家畜胰腺中提取，每100kg胰腺只能提取4－5g胰岛素。用该方法生产胰岛素产量低，价格昂贵，远不能满足社会需要。1979年，科学家将动物体内胰岛素基因与大肠杆菌DNA分子重组，并在大肠杆菌内实现了表示。1982年，美国一家基因企业用基因工程方法生产胰岛素投入市场，售价降低了30%－50%。基因工程药品——

胰岛素第37页

治疗侏儒症唯一方法，是向人体注射生长激素。而生长激素取得很困难。以前，要取得生长激素，需解剖尸体，从大脑底部摘取垂体，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生长激素，相当于6万具尸体全部产量。基因工程药品——

生长激素第38页干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染后产生一个糖蛋白。干扰素几乎能抵抗全部病毒引发感染，是一个抗病毒特效药。另外干扰素对治疗癌症和一些白血病也有一定疗效。传统干扰素生产方法是从人血液中白细胞内提取，每300L血液只能提取出1mg干扰素。1980－1982年，科学家用基因工程方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内取得了干扰素，是传统生产量12万倍。1987年上述干扰素大量投放市场。基因工程药品——

干扰素第39页利用微生物生产药品优越性何在?利用微生物生产蛋白质类药品，是指将人们需要某种蛋白质编码基因，构建成表示载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药品。有以下优越性：（1）利用活细胞作为表示系统，表示效率高，无需大型装置和大面积厂房就能够生产出大量药品。（2）能够处理传统制药中原料起源不足。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，降低生产人员和管理人员。第40页基因工程药品发酵设备第41页（一）基因诊疗：也称为DNA诊疗或基因探针技术，即在DNA水平分析检测某一基因，从而对特定疾病进行诊疗。探针制备：放射性同位素(如32P)、荧光分子等标识DNA分子；原理：利用DNA分子杂交原理；四、基因治疗曙光初照第42页基因探针：

基因探针就是一段与目标基因或DNA互补特异核苷酸序列。它包含整个基因，或基因一部分；能够是DNA本身，也能够是由之转录而来RNA。第43页DNA分子杂交原理：

DNA分子杂交是基因诊疗最基本方法之一。其基本原理是：互补DNA单链能够在一定条件下结合成双链，即能够进行杂交。这种结合是特异，即严格按照碱基互补配对进行。所以，当用一段已知基因核苷酸序列作为探针，与被测基因进行接触，若二者碱基完全配对成双链，则表明被测基因中含有已知基因序列。第44页基因诊疗技术在什么方面发展快速？在诊疗遗传性疾病方面发展快速。当前已经能够对几十种遗传病进行产前诊疗。举例⑴β—珠蛋白DNA探针→镰刀状细胞贫血症⑵苯丙氨酸羧化酶基因探针→苯丙酮尿症⑶白血病患者细胞中分离出癌基因制备DNA探针→白血病第45页1、基因治疗概念：（二）基因治疗

把正常基因导入病人体内，使该基因表示产物发挥功效，从而到达治疗疾病目标，是治疗遗传病最有效伎俩。原理：把特定外源基因导入有基因缺点细胞中，从而到达治疗疾病目标。2、实例：

将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者淋巴细胞中，再将这种淋巴细胞转入患者体内。(1)对严重复合型免疫缺点症治疗第46页1990年9月14日，安德森对一例患ADA缺乏症4岁女孩进行基因治疗。这个4岁女孩因为遗传基因有缺点，本身不能生产ADA，先天性免疫功效不全，只能生活在无菌隔离帐里。他们将这个女孩白血球进行基因改造，使有缺点基因被健康基因替换，然后把含正常白血球溶液输入她左臂一条静脉血管中。在以后10个月内她又接收了7次这么治疗，同时也接收酶治疗。以后，她免疫功效日趋健全，能够走出隔离帐，过上了正常人生活，并进入普通小学上学。第47页首例基因治疗受益者

（美国1990年）到1998年底，世界范围内累计3134人接收了基因转移试验第48页1990年美国国立卫生研究院治愈一位“重症联合免疫缺点综合症”4岁女孩基因治疗：用一个正常基因来代替缺点基因ADA基因缺点ADA：腺苷酸脱氨酶第49页3、基因治疗类型体外基因治疗：先从病人体内取得某种细胞，进行培养，然后在体外完成基因转移，再筛选成功转移细胞扩增培养，最终重新输入患者体内。体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移治病方法。（如将治疗囊性纤维病正常基因转入患者肺组织）4、基因治疗发展现实状况：处于早期临床试验阶段5、用于基因治疗基因种类：正常基因、反义基因和自杀基因第50页五、基因工程与食品业基因工程为食品工业中提供了什么前景？基因工程为人类开辟新食物起源。⑴鸡蛋白基因在大肠杆菌和酵母菌中表示取得成功。这表明，未来能用发酵罐培养大肠杆菌或酵母菌来生产人类所需要卵清蛋白。⑵用基因工程方法从微生物中取得人们所需要糖类、脂肪和维生素等产品。第51页六、基因工程与环境保护基因工程在环境保护方面有什么应用？

⑴用于环境监测。

⑵用于被污染环境净化。经过基因工程方法怎样进行环境监测？比如：用DNA探针能够检测饮用水中病毒含量。此