高中生物必修2第6章第2節(jié)基因工程的應(yīng)用市公開(kāi)課一等獎(jiǎng)省優(yōu)質(zhì)課賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

基因工程的應(yīng)用第1頁(yè)學(xué)習(xí)目標(biāo)1、舉例說(shuō)出植物基因工程結(jié)果2、舉例說(shuō)出動(dòng)物基因工程結(jié)果3、舉例說(shuō)出基因工程藥品4、概括出基因治療原理及過(guò)程5、說(shuō)出基因芯片概念第2頁(yè)植物基因工程碩果累累

哪些轉(zhuǎn)基因作物已進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用階段?轉(zhuǎn)基因大豆、玉米、棉花和油菜第3頁(yè)一、植物基因工程轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)主要應(yīng)用方面：用于提升農(nóng)作物抗逆能力（如抗除草劑、抗蟲、抗病、抗干旱和抗鹽堿等）,以及改良農(nóng)作物品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥品等方面。1、抗蟲轉(zhuǎn)基因植物2、抗病轉(zhuǎn)基因植物3、抗逆轉(zhuǎn)基因植物4、利用轉(zhuǎn)基因改良植物品質(zhì)第4頁(yè)(一)抗蟲轉(zhuǎn)基因植物1.蟲害給農(nóng)作物帶來(lái)了哪些影響?

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)怎樣防治害蟲?有哪些不足?2.現(xiàn)在已經(jīng)有哪些抗蟲植物問(wèn)世?第5頁(yè)抗蟲棉葉子正常棉葉子第6頁(yè)3.抗蟲基因Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等請(qǐng)閱讀P18生物資料技術(shù)卡,了解一些抗蟲基因抗蟲機(jī)理。4.抗蟲棉目標(biāo)基因是什么?目標(biāo)基因從何而來(lái)?第7頁(yè)（二）抗病轉(zhuǎn)基因植物1.什么是病原微生物？有哪些種類？引發(fā)生物生病微生物，主要有病毒、真菌和細(xì)菌等2.為何說(shuō)常規(guī)育種極難培育出抗病毒新品種？3.抗病毒轉(zhuǎn)基因植物中使用最多是什么基因？①病毒外殼蛋白基因（coatprotein，CP）；②病毒復(fù)制酶基因第8頁(yè)3.在抗真菌轉(zhuǎn)基因植物中使用什么基因？幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因抗煙草花葉病毒轉(zhuǎn)基因甜椒第9頁(yè)（三）其它抗逆轉(zhuǎn)基因植物1.哪些環(huán)境條件會(huì)造成農(nóng)作物低產(chǎn)、減產(chǎn)？鹽堿、干旱、低溫和澇害等2.鹽堿和干旱對(duì)農(nóng)作物危害與什么相關(guān)？細(xì)胞內(nèi)滲透壓調(diào)整在抗鹽堿和抗干旱作物中使用了什么基因？調(diào)整細(xì)胞滲透壓基因第10頁(yè)3.轉(zhuǎn)基因耐寒煙草和番茄中哪種目標(biāo)基因提升了其抗寒能力？目標(biāo)基因從何而來(lái)？魚抗凍蛋白基因第11頁(yè)其它抗逆轉(zhuǎn)基因植物耐寒、耐旱轉(zhuǎn)基因水稻第12頁(yè)4.抗除草劑基因有何用途？噴灑除草劑時(shí)，殺死田間雜草而不損傷作物第13頁(yè)（四）利用轉(zhuǎn)基因改良植物品質(zhì)人體（或其它脊椎動(dòng)物）必不可少，而機(jī)體內(nèi)又不能合成，必須從食物中補(bǔ)充氨基酸，稱必需氨基酸。必需氨基酸共有８種：賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、蘇氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸。假如飲食中經(jīng)常缺乏必需氨基酸，可影響健康。另外12種氨基酸是人體細(xì)胞能夠合成叫做非必需氨基酸。第14頁(yè)你知道哪些食品中缺乏必需氨基酸？怎樣用轉(zhuǎn)基因方法加以改良？將必需氨基酸含量多蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胫参锔淖儽匦璋被岷铣陕窂街心撤N關(guān)鍵酶活性第15頁(yè)4.利用轉(zhuǎn)基因改良植物品質(zhì)含大量維生素轉(zhuǎn)基因玉米抗癌抗衰老紫色西紅柿第16頁(yè)轉(zhuǎn)入維生素A合成酶基因大米第17頁(yè)轉(zhuǎn)基因延熟番茄目標(biāo)基因是什么？控制番茄果實(shí)成熟基因第18頁(yè)

乙烯是催熟果實(shí)一個(gè)激素，在其形成過(guò)程中需要乙烯形成酶。經(jīng)過(guò)基因工程能夠取得能抑制乙烯形成酶基因表示植物新品種，這些轉(zhuǎn)基因植物果實(shí)既保持了原有品質(zhì)，又延長(zhǎng)了儲(chǔ)備期。

延長(zhǎng)果實(shí)儲(chǔ)備期第19頁(yè)轉(zhuǎn)基因矮牽牛優(yōu)點(diǎn)：提升花卉觀賞價(jià)值第20頁(yè)轉(zhuǎn)基因矮牽牛轉(zhuǎn)基因藍(lán)玫瑰第21頁(yè)異想天開(kāi)第22頁(yè)一、植物基因工程碩果累累應(yīng)用：提升農(nóng)作物抗逆能力（如抗除草劑、抗蟲、抗病、抗干旱和抗鹽堿等）,以及改良農(nóng)作物品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥品等方面.(一)抗蟲轉(zhuǎn)基因植物Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等（二）抗病轉(zhuǎn)基因植物病毒外殼蛋白（coatprotein，CP）基因；病毒復(fù)制酶基因幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因（三）其它抗逆轉(zhuǎn)基因植物調(diào)整細(xì)胞滲透壓基因、魚抗凍蛋白基因、抗除草劑基因（四）利用轉(zhuǎn)基因改良植物品質(zhì)必需氨基酸含量多蛋白質(zhì)編碼基因、控制番茄果實(shí)成熟基因、與植物花青素代謝相關(guān)基因、熒光酶基因等第23頁(yè)二、動(dòng)物基因工程前景遼闊（一）用于提升動(dòng)物生長(zhǎng)速度——?jiǎng)游锲贩N改良、建立生物反應(yīng)器、器官移植等導(dǎo)入外源生長(zhǎng)激素基因第24頁(yè)（二）用于改進(jìn)畜產(chǎn)品品質(zhì)

有些人對(duì)牛奶中乳糖不能完全消化或食用后會(huì)出現(xiàn)過(guò)敏、腹瀉、惡心等不適癥狀，科學(xué)家將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，使取得轉(zhuǎn)基因牛分泌乳汁，在其它營(yíng)養(yǎng)成份不受影響情況下，乳糖含量大大減低。乳糖乳糖酶半乳糖第25頁(yè)（三）用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥品（重點(diǎn)）設(shè)問(wèn):就基因藥品而言，最理想表示場(chǎng)所是哪里？轉(zhuǎn)基因動(dòng)物乳腺。第26頁(yè)★為何乳腺能成為基因藥品最理想表示場(chǎng)所呢？⑴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)物本身生理代謝反應(yīng)。⑵從乳汁中獲取目標(biāo)基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，易提純，表示蛋白質(zhì)已經(jīng)過(guò)充分修飾加工，含有穩(wěn)定生物活性。⑶從乳汁中源源不停取得目標(biāo)基因產(chǎn)物同時(shí)，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物又可無(wú)限繁殖。第27頁(yè)將藥品蛋白基因與乳腺蛋白基因開(kāi)啟子等調(diào)控組件重組在一起，經(jīng)過(guò)顯微注射等方法，導(dǎo)入哺乳動(dòng)物受精卵中，將受精卵送入母體，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，能夠經(jīng)過(guò)分泌乳汁生產(chǎn)所需要藥品，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)器乳腺生物反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn)：①產(chǎn)量高；②質(zhì)量好；③成本低；④易提取。第28頁(yè)①獲取目標(biāo)基因（比如血清白蛋白基因）②構(gòu)建基因表示載體（在血清白蛋白基因前加特異表示開(kāi)啟子）③顯微注射導(dǎo)入哺乳動(dòng)物受精卵中④形成胚胎⑤將胚胎送入母體動(dòng)物⑥發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物（只有在產(chǎn)下雌性個(gè)體中，轉(zhuǎn)入基因才能表示）。思索:用基因工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器操作過(guò)程是怎樣？第29頁(yè)用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥品人治療性抗體轉(zhuǎn)基因奶牛第30頁(yè)含有些人凝血因子Ⅸ轉(zhuǎn)基因羊第31頁(yè)（四）用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植供體利用基因工程對(duì)豬器官進(jìn)行改造方法：將器官供體基因組導(dǎo)入某種調(diào)整因子，以抑制抗原決定基因表示或設(shè)法除去抗原決定基因，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出沒(méi)有免疫排斥反應(yīng)轉(zhuǎn)基因克隆豬器官第32頁(yè)導(dǎo)入人基因具特殊用途豬和小鼠第33頁(yè)二、動(dòng)物基因工程前景遼闊（一）用于提升動(dòng)物生長(zhǎng)速度

導(dǎo)入外源生長(zhǎng)激素基因（二）用于改進(jìn)畜產(chǎn)品品質(zhì)

導(dǎo)入

腸乳糖酶基因（三）用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥品乳腺生物反應(yīng)器：將藥品蛋白基因與乳腺蛋白基因開(kāi)啟子等調(diào)控組件重組在一起，經(jīng)過(guò)顯微注射等方法，導(dǎo)入哺乳動(dòng)物受精卵中，將受精卵送入母體，使其發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物（四）用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植供體方法：將器官供體基因組導(dǎo)入某種調(diào)整因子，以抑制抗原決定基因表示或設(shè)法除去抗原決定基因，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出沒(méi)有免疫排斥反應(yīng)轉(zhuǎn)基因克隆豬器官第34頁(yè)1.在傳統(tǒng)藥品生產(chǎn)中，一些藥品如胰島素、干擾素等直接從生物體哪些結(jié)構(gòu)中提?。繌纳锝M織、細(xì)胞或血液中提取。2.傳統(tǒng)生產(chǎn)方法缺點(diǎn):因?yàn)槭茉掀鹪聪拗?，價(jià)格十分昂貴。三、基因工程藥品異軍突起第35頁(yè)3.可利用什么方法來(lái)處理上述問(wèn)題？利用基因工程方法制造轉(zhuǎn)基因工程菌，可高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本藥品。工程菌:用基因工程方法，使外源基因得到高效率表示菌類細(xì)胞株系。基因工程藥品包含：細(xì)胞因子（即淋巴因子如白細(xì)胞介素—2、干擾素）、抗體、疫苗、激素等第36頁(yè)

胰島素是治療糖尿病特效藥。普通臨床上使用胰島素主要從豬、牛等家畜胰腺中提取，每100kg胰腺只能提取4－5g胰島素。用該方法生產(chǎn)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)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)了表示。1982年，美國(guó)一家基因企業(yè)用基因工程方法生產(chǎn)胰島素投入市場(chǎng)，售價(jià)降低了30%－50%?；蚬こ趟幤贰?/p>

胰島素第37頁(yè)

治療侏儒癥唯一方法，是向人體注射生長(zhǎng)激素。而生長(zhǎng)激素取得很困難。以前，要取得生長(zhǎng)激素，需解剖尸體，從大腦底部摘取垂體，并從中提取生長(zhǎng)激素。現(xiàn)可利用基因工程方法，將人生長(zhǎng)激素基因?qū)氪竽c桿菌中，使其生產(chǎn)生長(zhǎng)激素。人們從450L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取生長(zhǎng)激素，相當(dāng)于6萬(wàn)具尸體全部產(chǎn)量?；蚬こ趟幤贰?/p>

生長(zhǎng)激素第38頁(yè)干擾素是動(dòng)物或人體細(xì)胞受到病毒侵染后產(chǎn)生一個(gè)糖蛋白。干擾素幾乎能抵抗全部病毒引發(fā)感染，是一個(gè)抗病毒特效藥。另外干擾素對(duì)治療癌癥和一些白血病也有一定療效。傳統(tǒng)干擾素生產(chǎn)方法是從人血液中白細(xì)胞內(nèi)提取，每300L血液只能提取出1mg干擾素。1980－1982年，科學(xué)家用基因工程方法在大腸桿菌及酵母菌細(xì)胞內(nèi)取得了干擾素，是傳統(tǒng)生產(chǎn)量12萬(wàn)倍。1987年上述干擾素大量投放市場(chǎng)。基因工程藥品——

干擾素第39頁(yè)利用微生物生產(chǎn)藥品優(yōu)越性何在?利用微生物生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥品，是指將人們需要某種蛋白質(zhì)編碼基因，構(gòu)建成表示載體后導(dǎo)入微生物，然后利用微生物發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥品。有以下優(yōu)越性：（1）利用活細(xì)胞作為表示系統(tǒng)，表示效率高，無(wú)需大型裝置和大面積廠房就能夠生產(chǎn)出大量藥品。（2）能夠處理傳統(tǒng)制藥中原料起源不足。利用基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)就不需要從動(dòng)物或人體上獲取原料。（3）降低生產(chǎn)成本，降低生產(chǎn)人員和管理人員。第40頁(yè)基因工程藥品發(fā)酵設(shè)備第41頁(yè)（一）基因診療：也稱為DNA診療或基因探針技術(shù)，即在DNA水平分析檢測(cè)某一基因，從而對(duì)特定疾病進(jìn)行診療。探針制備：放射性同位素(如32P)、熒光分子等標(biāo)識(shí)DNA分子；原理：利用DNA分子雜交原理；四、基因治療曙光初照第42頁(yè)基因探針：

基因探針就是一段與目標(biāo)基因或DNA互補(bǔ)特異核苷酸序列。它包含整個(gè)基因，或基因一部分；能夠是DNA本身，也能夠是由之轉(zhuǎn)錄而來(lái)RNA。第43頁(yè)DNA分子雜交原理：

DNA分子雜交是基因診療最基本方法之一。其基本原理是：互補(bǔ)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，即嚴(yán)格按照堿基互補(bǔ)配對(duì)進(jìn)行。所以，當(dāng)用一段已知基因核苷酸序列作為探針，與被測(cè)基因進(jìn)行接觸，若二者堿基完全配對(duì)成雙鏈，則表明被測(cè)基因中含有已知基因序列。第44頁(yè)基因診療技術(shù)在什么方面發(fā)展快速？在診療遺傳性疾病方面發(fā)展快速。當(dāng)前已經(jīng)能夠?qū)资N遺傳病進(jìn)行產(chǎn)前診療。舉例⑴β—珠蛋白DNA探針→鐮刀狀細(xì)胞貧血癥⑵苯丙氨酸羧化酶基因探針→苯丙酮尿癥⑶白血病患者細(xì)胞中分離出癌基因制備DNA探針→白血病第45頁(yè)1、基因治療概念：（二）基因治療

把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因表示產(chǎn)物發(fā)揮功效，從而到達(dá)治療疾病目標(biāo)，是治療遺傳病最有效伎倆。原理：把特定外源基因?qū)胗谢蛉秉c(diǎn)細(xì)胞中，從而到達(dá)治療疾病目標(biāo)。2、實(shí)例：

將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入取自患者淋巴細(xì)胞中，再將這種淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)入患者體內(nèi)。(1)對(duì)嚴(yán)重復(fù)合型免疫缺點(diǎn)癥治療第46頁(yè)1990年9月14日，安德森對(duì)一例患ADA缺乏癥4歲女孩進(jìn)行基因治療。這個(gè)4歲女孩因?yàn)檫z傳基因有缺點(diǎn)，本身不能生產(chǎn)ADA，先天性免疫功效不全，只能生活在無(wú)菌隔離帳里。他們將這個(gè)女孩白血球進(jìn)行基因改造，使有缺點(diǎn)基因被健康基因替換，然后把含正常白血球溶液輸入她左臂一條靜脈血管中。在以后10個(gè)月內(nèi)她又接收了7次這么治療，同時(shí)也接收酶治療。以后，她免疫功效日趨健全，能夠走出隔離帳，過(guò)上了正常人生活，并進(jìn)入普通小學(xué)上學(xué)。第47頁(yè)首例基因治療受益者

（美國(guó)1990年）到1998年底，世界范圍內(nèi)累計(jì)3134人接收了基因轉(zhuǎn)移試驗(yàn)第48頁(yè)1990年美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院治愈一位“重癥聯(lián)合免疫缺點(diǎn)綜合癥”4歲女孩基因治療：用一個(gè)正?；騺?lái)代替缺點(diǎn)基因ADA基因缺點(diǎn)ADA：腺苷酸脫氨酶第49頁(yè)3、基因治療類型體外基因治療：先從病人體內(nèi)取得某種細(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)移細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)，最終重新輸入患者體內(nèi)。體內(nèi)基因治療：直接向人體組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移治病方法。（如將治療囊性纖維病正?；蜣D(zhuǎn)入患者肺組織）4、基因治療發(fā)展現(xiàn)實(shí)狀況：處于早期臨床試驗(yàn)階段5、用于基因治療基因種類：正?；颉⒎戳x基因和自殺基因第50頁(yè)五、基因工程與食品業(yè)基因工程為食品工業(yè)中提供了什么前景？基因工程為人類開(kāi)辟新食物起源。⑴雞蛋白基因在大腸桿菌和酵母菌中表示取得成功。這表明，未來(lái)能用發(fā)酵罐培養(yǎng)大腸桿菌或酵母菌來(lái)生產(chǎn)人類所需要卵清蛋白。⑵用基因工程方法從微生物中取得人們所需要糖類、脂肪和維生素等產(chǎn)品。第51頁(yè)六、基因工程與環(huán)境保護(hù)基因工程在環(huán)境保護(hù)方面有什么應(yīng)用？

⑴用于環(huán)境監(jiān)測(cè)。

⑵用于被污染環(huán)境凈化。經(jīng)過(guò)基因工程方法怎樣進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)？比如：用DNA探針能夠檢測(cè)飲用水中病毒含量。此