【优化方案】2013高中生物 第4章第3节 基因工程的应用及产业化前景课件 苏教版选修3

1、第3节 基因工程的应用及产业化前景,课前预习学案,课堂互动探究,课标领航,知能优化训练,1.举例说出植物基因工程的应用及成果 2举例说出动物基因工程的应用及成果 3关注基因治疗，基因芯片等医药卫生领域的最新进展,【重点】 基因工程在植物、动物及医药卫生上的应用 【难点】 基因工程在医药卫生领域的最新进展,情景导引 美国是转基因技术发 展最快的国家，其转 基因作物商品化种类最多，种植面积也最大。目前，美国60%以上的加工食品都是以转基因作物为原料制作而成的，而且大多数美国人愿意接受采,用生物技术生产的粮食，只有少数公众对转基因食品持谨慎态度。而与此相反，欧洲的很多消费者则非常抵制转基因食品。民意

2、调查显示，66%的法国人认为转基因食品对健康有害，在英国只有14%的消费者愿意接受转基因食品，大多数消费者对转基因生物的安全性持怀疑态度。更有甚者，,法国的一些农民把水果、蔬菜和牛粪一起倾倒在一些快餐店门前,以此来抗议它们出售的牛肉和面包中含转基因成分。在印度也出现了大批农民毁坏美国公司转基因作物实验田的事件。我们应该如何科学地认识和看待转基因生物的安全性，让我们进入本节的学习，并从中获得一些启示吧！,课前预习学案,一、植物基因工程成果 1突破了传统杂交育种的局限性 (1)传统杂交育种的不足：育种周期_,易丢失_。 (2)基因工程育种,长,优良基因,远缘杂交不育,育种年限,抗病转基因,抗虫转基

3、因,植物品质,2开辟了生产_的新途径 二、动物基因工程成果 1改良畜禽经济性状的新思路 (1)加快动物的生长速度，导入_。 (2)提高动物抗病能力,导入抗病基因。,疫苗,生长激素基因,2动物生物反应器为医药事业开辟了新途径 (1)转基因动物生产基因药物的理想场所：_。 (2)优点：产量高、易提纯，具有稳定的_。,乳腺,生物活性,思考感悟 抗虫转基因植物的培育，在生态环境保护上有何意义？ 提示：减少化学农药大量使用造成的环境污染，减少生产成本，同时降低了农药对人类健康的损害。,三、基因治疗 1基本原理 (1)定义：基因治疗是将_ 的基因通过_导入人体细胞中有缺损或有变异基因的部位，并使目的基因_

4、，达到防治疾病的目的。,健康和正常,某种载体,有效表达,(2)程序： _的选择与制备运载体的选择 _的选择目的基因进入_的方式 _。,目的基因,靶细胞,靶细胞,外源基因表达的检测,2成绩与展望 (1)成绩：第一例基因治疗的病症是_。 (2)展望：导入人体_基因，对人体的代谢进行调节。,腺苷脱氨酶缺乏症,没有的,3存在的问题 (1)目的基因的安全性问题 应确认目的基因不会产生有害的_。 目的基因的表达应有一定的_。,遗传变异,可控性,(2)运载体问题,靶向性,安全,免疫反应,(3)_问题 对多基因遗传病难以收到较好的疗效。 四、基因芯片 1基本原理 (1)制作原理与方法,致病多基因,分子杂交,D

5、NA片段,萤光标记,分子杂交技术,分子杂交,2用途 (1)监测_的变化、分析_。 (2)寻找和发现_和新的药物分子。 (3)研究基因的功能以及生物体在进 化、发育、遗传等过程中的规律。,基因表达,基因序列,新的基因,课堂互动探究,【特别提醒】 (1)运用基因工程改良动植物品种，最突出的优点是能打破常规育种难以突破的物种界限，使不同物种生物间的遗传物质可以相互重组和转移。,(2)转基因生物只是个别性状的改变，并不改变原物种的分类地位，即转基因生物还是原物种。 (3)植物基因工程常用方法：农杆菌介导的遗传转化法；基因枪法；花粉管通道法。,科学家通过基因工程，成功培育出能抗棉铃虫的棉花植株抗虫棉，其

6、过程大致如图所示。,(1)细菌的基因能“嫁接”到棉花细胞内，其原因是_。 (2)目的基因能否在棉株体内稳定维持和表达其遗传特性的关键是_，这需要通过检测才能知道，从生物个体水平上检测，采用的方法是_。,(3)利用基因工程技术培育抗虫棉，相比诱变育种和传统的杂交育种方法，具有_和_等突出的优点，但是目前基因工程仍不能取代传统的杂交育种和诱变育种。与基因工程技术相比，杂交育种和诱变育种方法主要具有_的优点。,(4)某棉农在食用了该抗虫棉种子压榨的棉子油后，出现鼻塞流涕、皮肤瘙痒等难忍症状。停用一段时间后这些症状会自然消失，该现象很可能是_。,【思路点拨】 本题考查转基因植物的培育过程。解答本题需明

7、确运用基因工程技术生产转基因作物的步骤方法。此方法是将目的基因导入植物细胞的常用方法，利用农杆菌能在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物，以及其Ti质粒上的TDNA能转移至,受体细胞，并且整合到受体细胞染色体DNA上的特点，可以把目的基因插入其Ti质粒的TDNA中，借助其作用使目的基因成功导入受体细胞中。,【解析】 细菌基因能嫁接到棉花细胞内的原因是DNA的结构和组成单位是相同的，并且严格按照碱基互补配对的原则进行。基因工程育种的优点主要是目的性强、育种周期短、克服远缘杂交的不亲和障碍等。,【答案】 (1)组成细菌和植物的DNA分子的空间结构和化学组成相同;有互补的碱基序列 (2)目的基因是否插

8、入了受体细胞的染色体DNA上 让害虫吃棉花的叶子，看害虫是否死亡,(3)目的性强 能有效地打破物种的生殖隔离界限 操作简便易行 (4)过敏反应,跟踪训练 1以下关于抗病毒转基因植物的说法中，正确的是( ) A抗病毒转基因植物可以抵抗所有病毒,B抗病毒转基因植物对病毒的抗性具有局限性或特异性 C抗病毒转基因植物可以抗害虫 D抗病毒转基因植物可以稳定遗传,不会变异,解析：选B。抗病毒转基因植物只能抵抗某些病毒，不是所有病毒，不可以抗虫，抗病毒基因和植物体其它基因一样存在基因突变的可能。,动物基因工程运载体导入的常用方法：显微注射法。受体细胞：一般用受精卵。,继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱

9、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了小鼠的基因组中。 (4)在研制膀胱生物反应器时,应使外源基因在小鼠的_细胞中特异表达。,【思路点拨】 本题考查动物基因工程的应用，解答本题的关键是掌握基因工程操作的基本程序和基本技术。,【解析】 转基因生物反应器是指利用转基因活体动物的某种能够高效表达外源基因的器官或组织来进行工业化生产活性功能蛋白的技术，该技

10、术的第一步就是导入外源基因,对于动物细胞来说,常采用的方法是显微注射法。显微注射法的优点是导入的外源基因片段可长达,50 kb，且无需载体，外源基因在宿主染色体上的整合率相对较高。小鼠的膀胱上皮细胞属于体细胞，可采用核移植的方法，培育出能长期合成人生长激素的个体。,【答案】 (1)显微注射法 (2)受精卵(或早期胚胎细胞) 受精卵(或早期胚胎细胞)具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞内表达 (3)DNA分子杂交(核酸探针) (4)膀胱上皮,【探规寻律】 (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

11、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。,跟踪训练 2科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体，下列相关叙述中正确的是( ) 该技术将导致定向变异 DNA连接酶把目的基因与运载体黏性末端的碱基对连接起来,蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料 受精卵是理想的受体细胞 A B C D,解析：选B。基因工程可将控制特定性状的外源基因导入受体细胞，从而定向改造生物的性状，而且操作过程不受亲缘关系远近的制约，即克服远缘杂交不亲和的障碍。在基因工程操作程序中，所用的DNA连接酶连接的不是目的基因与运载

12、体黏性末端的碱,基对，而是目的基因与运载体的DNA两条链的骨架，即核苷酸与磷酸的连接，也就是说,DNA连接酶只能催化断开的DNA双链重新形成磷酸二酯键。由蛋白质中的氨基酸序列可推知相应的mRNA中核苷酸序列，进而推测相应基因中的核苷酸排列顺序，从而可,以用化学合成方法人工合成目的基因。转基因羊的乳腺细胞及全身所有的组织细胞均来自受精卵的有丝分裂，遗传物质都与受精卵完全相同，且受精卵体积较大，操作较容易，也能保证发育成的个体的所有细胞都含有外源基因。,1原理：利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法，即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。,2过程,3途径,

13、【特别提醒】 基因治疗并非把健康的外源基因导入患者的所有细胞中，而只是导入某些功能细胞中，而且是体细胞中。,1990年科学家们对一位缺乏腺苷脱氨酶基因而患先天性体液免疫缺陷病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作体外培养，然后用逆转录病毒将正常腺苷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回输到患者的体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。,据材料回答下列问题： (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回输到患者体内后，免疫能力趋于正常是由于白细胞中能合成_。,(4)下图中甲所示的方法是从_的DNA中直接分离出基因，图乙所示的方法是用_的方法人工合成基因。,【解析】 第(4)小题中图甲表示用DNA限制性内切酶将供体细胞的DNA切成许多片段，然后将片段通过运载体转入到不同的受体细胞，从中找到目的基因。图乙表示用目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，再合成双链DNA，从而获得目的基因。,【答案】 (1)外源基因 基因缺陷 (2)运载体(或基因的运输工具) 腺苷脱氨酶基因