人教生物選修三 基因工程應(yīng)用 教學(xué)

會(huì)計(jì)學(xué)1人教生物選修三基因工程應(yīng)用教學(xué)請同學(xué)們閱讀P17-19思考以下幾題:1.目前用于殺蟲的轉(zhuǎn)基因抗蟲植物基因有哪些?2.抗病轉(zhuǎn)基因植物所采用的基因,使用最多的是什么?3.在抗鹽堿和抗干旱作物中使用了什么基因？使煙草、番茄的耐寒能力提高措施是什么?4.豆類中哪種必需氨基酸較少?大米.玉米.小麥中哪種必需氨基酸較少?舉例說明科學(xué)家如何提高氨基酸的含量?5.轉(zhuǎn)基因矮牽牛的目的基因是什么？第1頁/共63頁1.抗蟲轉(zhuǎn)基因植物第2頁/共63頁2.抗病轉(zhuǎn)基因植物第3頁/共63頁3.抗逆轉(zhuǎn)基因植物第4頁/共63頁4、轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)

第5頁/共63頁1.下列轉(zhuǎn)基因生物與所運(yùn)用的目的基因正確是:()(多選)A．抗蟲棉——Bt毒蛋白基因B．抗真菌立枯絲核菌的煙草——抗毒素合成基因C．抗鹽堿和干旱植物——調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因D．耐寒的番茄——抗凍蛋白基因ABCD第6頁/共63頁2、抗病轉(zhuǎn)基因植物成功表達(dá)后，以下說法正確的是

:（）

A.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物，可以抵抗所有病毒B.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物，對病毒的抗性具有局限性或特異性C.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以抗害蟲D.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以穩(wěn)定遺傳，不會(huì)變異B第7頁/共63頁1、動(dòng)物基因工程在哪些方面顯示了廣闊的應(yīng)用前景，舉例說明。2、什么是乳腺生物反應(yīng)器？在乳腺生物反應(yīng)器的制作中，應(yīng)將藥用蛋白基因與什么重組在一起？受體細(xì)胞是什么？導(dǎo)入的方法又是什么？3、如何運(yùn)用基因工程解決器官移植過程中的免疫排斥問題？第8頁/共63頁將

基因與

.

等調(diào)控組件重組在一起，通過

。等方法，導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的

中，將其送入母體，使其發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)入泌乳期后，可以通過分泌乳汁生產(chǎn)所需要的藥品，稱為乳腺生物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器。乳腺生物反應(yīng)器藥物蛋白乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子顯微注射受精卵第9頁/共63頁轉(zhuǎn)基因生物與目的基因的關(guān)系轉(zhuǎn)基因生物目的基因目的基因從何來抗蟲棉抗鹽堿和干旱作物

耐寒的番茄抗除草劑大豆

Bt毒蛋白基因蘇云金芽孢桿菌調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因抗凍蛋白基因抗除草劑基因魚含此抗性基因的植物含此抗性基因的植物第10頁/共63頁顏色變異的矮牽牛延熟番茄賴氨酸轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)基因鯉魚降低乳糖的奶?；ㄇ嗨卮x有關(guān)基因含有此基因的植物控制番茄成熟的基因富含賴氨酸蛋白質(zhì)的編碼基因生長激素基因動(dòng)物腸乳糖酶基因含有此基因的植物含有此基因的植物人第11頁/共63頁

胰島素是治療糖尿病的特效藥。一般臨床上使用的胰島素主要從豬、牛等家畜的胰腺中提取，每100kg胰腺只能提取4－5g胰島素。用該方法生產(chǎn)的胰島素產(chǎn)量低，價(jià)格昂貴，遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)需要。1979年，科學(xué)家將動(dòng)物體內(nèi)的胰島素基因與大腸桿菌DNA分子重組，并在大腸桿菌內(nèi)實(shí)現(xiàn)了表達(dá)。1982年，美國一家基因公司用基因工程方法生產(chǎn)的胰島素投入市場，售價(jià)降低了30%－50%?；蚬こ趟幤贰?/p>

胰島素第12頁/共63頁傳統(tǒng)疫苗存在許多缺點(diǎn)：生產(chǎn)過程需大量繁殖病原體，對工作人員健康造成很大威脅；病原體的減毒、滅活有可能不夠徹底，導(dǎo)致接種者直接感染?；蚬こ桃呙纾簩⑵痍P(guān)鍵作用的、序列保守的蛋白質(zhì)基因重組到細(xì)菌或真核細(xì)胞內(nèi)，生產(chǎn)蛋白質(zhì)，制作成疫苗。它不使用病原體本身，所以安全，還可以把不同病原體的抗原基因重組到同一受體細(xì)胞，生產(chǎn)多價(jià)疫苗?；蚬こ趟幤贰蚬こ桃呙绲?3頁/共63頁1、什么是基因治療？2、基因治療分為哪兩種途徑？三、基因工程藥物異軍突起四、基因治療曙光初照第14頁/共63頁一、基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用：1）培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和具優(yōu)良品質(zhì)的品種用基因工程的方法可以改善糧食作物的蛋白質(zhì)含量。如“向日葵豆”植株。2）培育抗逆性品種將細(xì)菌的抗蟲、抗病毒、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等抗性基因轉(zhuǎn)移到作物體內(nèi)，將從根本上改變作物的特性。如轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。第15頁/共63頁高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)，緩解了糧食短缺目的性強(qiáng)，縮短了育種時(shí)間，克服了遠(yuǎn)緣親本難雜交的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：基因工程育種第16頁/共63頁轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的甜椒第17頁/共63頁轉(zhuǎn)黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯第18頁/共63頁3.其他抗逆轉(zhuǎn)基因植物

將抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等抗性基因轉(zhuǎn)移到作物體內(nèi)，將從根本上改變作物的特性。第19頁/共63頁第20頁/共63頁轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄第21頁/共63頁

我國在抗逆基因的分離、克隆和轉(zhuǎn)化等方面的研究已取得一定進(jìn)展，克隆了耐鹽堿相關(guān)基因，通過遺傳轉(zhuǎn)化已獲得了耐1％NaCl的苜蓿，耐

O．8％NaCl的草莓，耐2％NaCl的煙草?？鼓婊蚬こ套魑镆堰M(jìn)入田間試驗(yàn)階段。我國科學(xué)家劉巖等獲得了耐鹽性明顯提高的轉(zhuǎn)基因玉米植株。我國科學(xué)家張荃等獲得了耐鹽性提高的轉(zhuǎn)基因番茄。

第22頁/共63頁4.利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)

將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因，導(dǎo)入植物中，或者改變這些氨基酸合成途徑中某種酶的活性。第23頁/共63頁不會(huì)引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆第24頁/共63頁第25頁/共63頁第26頁/共63頁“動(dòng)物基因工程前景廣闊”思考題:1.如何利用動(dòng)物基因工程技術(shù)提高動(dòng)物的生長速率?2.怎樣能在其他營養(yǎng)成分不受影響的情況下,降低乳糖的含量?3.目前科學(xué)家已在山羊等動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器中表達(dá)了抗凝血酶.血清白蛋白.生長激素和a-抗胰蛋白酶,科學(xué)家是怎樣獲得轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的?第27頁/共63頁

繁殖具有抗病能力、高產(chǎn)仔率、高產(chǎn)奶率和高質(zhì)量的皮毛等優(yōu)良品質(zhì)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。該過程的重要步驟是通過感染或顯微注射技術(shù)將重組DNA轉(zhuǎn)移到動(dòng)物受精卵中?；蚬こ淘谛竽琉B(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用主要是什么？

將人的生長激素基因和牛的生長素基因分別注射到小白鼠受精卵中，得到的“超級小鼠”。二、動(dòng)物基因工程前景廣闊第28頁/共63頁

是指把人或哺乳動(dòng)物的某種基因?qū)氲讲溉閯?dòng)物(如鼠、兔、羊和豬)的受精卵里，目的基因若與受精卵染色體DNA整合，細(xì)胞分裂時(shí)，該基因隨染色體的倍增而倍增，使每個(gè)細(xì)胞中都帶有目的基因，使性狀得以表達(dá)，并穩(wěn)定地遺傳給后代，從而獲得基因產(chǎn)品。這樣一種新的個(gè)體，稱為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。什么叫轉(zhuǎn)基因動(dòng)物？第29頁/共63頁1.用于提高動(dòng)物生長速度生長快、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國)第30頁/共63頁轉(zhuǎn)基因牛乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)第31頁/共63頁超級動(dòng)物導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級羊和超級小鼠第32頁/共63頁2.用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)3.用轉(zhuǎn)基因的動(dòng)物生產(chǎn)藥物乳腺生物反應(yīng)器牛奶不適癥:改善方法:缺乏乳糖酶原因:將腸乳糖酶基因?qū)肽膛５幕蚪M，過敏、腹瀉、惡心等第33頁/共63頁獲取目的基因（例如血清蛋白基因）構(gòu)建基因表達(dá)載體（在血清白蛋白基因前加特異表達(dá)的啟動(dòng)子）顯微注射導(dǎo)入哺乳動(dòng)物受精卵中形成胚胎將胚胎送入母體動(dòng)物發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物（只有在產(chǎn)下的雌性動(dòng)物個(gè)體中，轉(zhuǎn)入的基因才能表達(dá)）第34頁/共63頁1）乳腺是一個(gè)外分泌器官，乳汁不進(jìn)入體內(nèi)循環(huán)，不會(huì)影響轉(zhuǎn)基因動(dòng)物本身的生理代謝反應(yīng)。

2）從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，易提純，表達(dá)的蛋白質(zhì)已經(jīng)過充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性。

3）從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產(chǎn)物的同時(shí)，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物又可無限繁殖。為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達(dá)場所呢？產(chǎn)量高、質(zhì)量好、成本低、易提取第35頁/共63頁4.用轉(zhuǎn)基因的動(dòng)物作器官移植的供體存在的難題：解決方法：

將供體基因組導(dǎo)入某種基因調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定基因，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出沒有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。免疫排斥導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠第36頁/共63頁

利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品。

三.基因工程藥品異軍突起我國已生產(chǎn)的產(chǎn)品白細(xì)胞介素-2、干擾素、乙肝疫苗等近20種，年產(chǎn)值達(dá)30億

工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表達(dá)的菌類細(xì)胞株系。

第37頁/共63頁

作用：胰島素是治療糖尿病的特效藥。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法：主要從豬、牛等家畜的胰腺中提取，每100kg胰腺只能提取4~5g胰島素。產(chǎn)量低，價(jià)格昂貴?；蚬こ谭椒ǎ?979年，科學(xué)家將動(dòng)物體內(nèi)的胰島素基因與大腸桿菌DNA分子重組，并在大腸桿菌內(nèi)實(shí)現(xiàn)了表達(dá)。

1982年，美國一家基因公司用基因工程方法生產(chǎn)的胰島素投入市場，售價(jià)降低了30%~50%?；蚬こ趟幤贰葝u素第38頁/共63頁

化學(xué)本質(zhì)：是病毒侵入動(dòng)物或人體細(xì)胞后產(chǎn)生的一種糖蛋白。作用：干擾素幾乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一種抗病毒的特效藥。此外干擾素對治療某些癌癥和白血病也有一定療效。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法：從人血液中的白細(xì)胞內(nèi)提取?；蚬こ谭椒ǎ?980~1982年，科學(xué)家在酵母菌細(xì)胞內(nèi)獲得了干擾素。中國生產(chǎn)（1993年）：重組人干擾素a-1b:

治療乙型肝炎基因工程藥品——干擾素第39頁/共63頁

治療侏儒癥的唯一方法：是向人體注射生長激素。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法：需解剖尸體，從大腦的底部摘取垂體，并從中提取生長激素?；蚬こ谭椒?，將人的生長激素基因?qū)氪竽c桿菌中，使其生產(chǎn)生長激素。人們從450L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長激素，相當(dāng)于6萬具尸體的全部產(chǎn)量?；蚬こ趟幤贰L激素第40頁/共63頁1、基因診斷：

也稱為DNA診斷或基因探針技術(shù)，即在DNA水平分析檢測某一基因，從而對特定的疾病進(jìn)行診斷。

四、基因治療曙光初照基因探針：

基因探針就是一段與目的基因或被測DNA互補(bǔ)的特異核苷酸序列。它包括整個(gè)基因，或基因的一部分。第41頁/共63頁探針制備：放射性同位素(如32P)、熒光分子等標(biāo)記的DNA分子；原理：利用DNA分子雜交原理；原理是：互補(bǔ)的DNA單鏈能夠在一定條件下結(jié)合成雙鏈，即能夠進(jìn)行雜交。

這種結(jié)合是特異的，即嚴(yán)格按照堿基互補(bǔ)配對進(jìn)行。因此，當(dāng)用一段已知基因的核苷酸序列作為探針，與被測基因進(jìn)行接觸，若兩者的堿基完全配對成雙鏈，則表明被測基因中含有已知的基因序列。第42頁/共63頁DNA分子雜交技術(shù)

該方法是根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則，把互補(bǔ)的雙鏈DNA解開，把單股的DNA小片段用同位素、熒光分子或化學(xué)發(fā)光催化劑等進(jìn)行標(biāo)記，之后同被檢測的DNA中的同源互補(bǔ)序列雜交，從而檢出所要查明的DNA或基因。第43頁/共63頁基因診斷技術(shù)在什么方面發(fā)展迅速？

在診斷遺傳性疾病方面發(fā)展迅速。目前已經(jīng)可以對幾十種遺傳病進(jìn)行產(chǎn)前診斷。1）β—珠蛋白的DNA探針→鐮刀狀細(xì)胞貧血癥

2）苯丙氨酸羧化酶基因探針→苯丙酮尿癥

3）白血病患者細(xì)胞中分離出的癌基因制備的DNA探針→白血病舉例第44頁/共63頁2、基因治療1）原理；把正常基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，達(dá)到治療疾病的目的。2）實(shí)例：復(fù)合型免疫缺陷癥①病因：腺苷酸脫氨酶基因缺失缺乏腺苷酸脫氨酶免疫功能下降第45頁/共63頁復(fù)合型免疫缺陷癥第46頁/共63頁②治療方法：提取患者的淋巴細(xì)胞導(dǎo)入正常的腺苷酸脫氨酶基因篩選出能夠產(chǎn)生腺苷酸脫氨酶的淋巴細(xì)胞將該淋巴細(xì)胞擴(kuò)增后轉(zhuǎn)入患者體內(nèi)半年后，血液檢測被改造的淋巴細(xì)胞、腺苷酸脫氨酶患者產(chǎn)生抗體的功能顯著改善患者體內(nèi)含有轉(zhuǎn)基因淋巴細(xì)胞第47頁/共63頁3）基因治療的方法①體外基因治療：從病人體內(nèi)獲得某種細(xì)胞，進(jìn)行培養(yǎng)，然后，在體外完成基因轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)。直接向人體組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因的治病方法。實(shí)例;遺傳性囊性纖維化病1994年美國科學(xué)家利用經(jīng)過修飾過的腺病毒作載體，將正常基因?qū)牖颊叻谓M織中。②體內(nèi)基因治療：第48頁/共63頁1.下列轉(zhuǎn)基因生物與所運(yùn)用的目的基因正確是:()(多選)A．抗蟲棉——Bt毒蛋白基因B．抗真菌立枯絲核菌的煙草——抗毒素合成基因C．抗鹽堿和干旱植物——調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因D．耐寒的番茄——抗凍蛋白基因ABCD第49頁/共63頁2．小麥根尖細(xì)胞基因分布在（）

A.染色體，核糖體

B.染色體，葉綠體

C.染色體，線粒體

D.染色體，線粒體，葉綠體Ｃ第50頁/共63頁3．有關(guān)基因工程的說法，正確的是(

)(多選)A.在基因工程操作中，只要在受體細(xì)胞中檢測到目的基因，就能表達(dá)B.基因工程操作的必須的工具有限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和運(yùn)載體C.抗蟲棉的目的基因來自于蘇云金芽胞桿菌D.抗蟲棉的后代中可能有不抗蟲的個(gè)體ＢＣＤ第51頁/共63頁4.生產(chǎn)上培育無籽番茄、青霉素高產(chǎn)菌株、雜交培育矮稈抗銹病小麥、抗蟲棉的培育原理依次是（

）

①生長素促進(jìn)果實(shí)發(fā)育

②染色體變異③基因重組

④基因突變⑤基因工程

A.①②③④B.①④③②

C.①④②⑤D.①④③③

D第52頁/共63頁5、抗病轉(zhuǎn)基因植物成功表達(dá)后，以下說法正確的是

:（）

A.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物，可以抵抗所有病毒B.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物，對病毒的抗性具有局限性或特異性C.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以抗害蟲D.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物可以穩(wěn)定遺傳，不會(huì)變異B第53頁/共63頁5．基因治療是指（）A.對有基因缺陷的細(xì)胞進(jìn)行修復(fù)，從而使其恢復(fù)正常，達(dá)到治療疾病的目的B.把健康的外源基因?qū)氲接谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的C.運(yùn)用人工誘變的方法，使有基因缺陷的細(xì)胞發(fā)生基因突變恢復(fù)正常D.運(yùn)用基因工程技術(shù)，把有缺陷的基因切除，達(dá)到治療疾病的目的B

第54頁/共63頁6.DNA分子雜交技術(shù)可比較不同種生物DNA分子的差異。將來自不同種生物的兩條DNA單鏈進(jìn)行雜交，兩種生物的DNA分子堿基序列越相似，形成的雜合雙鏈區(qū)的部位就越多。某人用甲．乙．丙三種生物的DNA單鏈進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如右圖所示，根據(jù)圖判斷，下列敘述中錯(cuò)誤的是（多選）A．游離的單鏈所對應(yīng)的原物種DNA片段均不含遺傳信息

B雜合雙鏈區(qū)的存在表示兩種生物攜帶的遺傳密碼相同

C．甲與乙的親緣關(guān)系比甲與丙的親緣關(guān)系遠(yuǎn)

D．甲與乙的親緣關(guān)系比乙與丙的親緣關(guān)系近

ABD

第55頁/共63頁基因工程與食品業(yè)基因工程為人類開辟新的食物來源。

1）雞蛋白基因在大腸桿菌和酵母菌中表達(dá)獲得成功。這表明，未來能用發(fā)酵罐培養(yǎng)的大腸桿菌或酵母菌來生產(chǎn)人類所需要的卵清蛋白。