2020-2021学年高二下学期生物人教版选修3 1.3基因工程的应用课件 （54张ppt）
文档属性
| 名称 | 2020-2021学年高二下学期生物人教版选修3 1.3基因工程的应用课件 （54张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 13.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2021-12-06 11:09:04 | ||
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文档简介
(共54张PPT)
1.3 基因工程的应用
§1.3基因工程的应用
1、植物基因工程硕果累累
2、动物基因工程前景广阔
3、基因工程药物异军突起
4、基因治疗曙光初照
一、植物基因工程硕果累累
提高农作物抗逆能力
改良农作物品质
利用植物生产药物
主要用于
转基因植物
抗虫
抗病
抗逆
改良植物品质
转基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力,以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。
优点：减少环境污染、减低生产成本、提高产量
例子：棉花、水稻、玉米、马铃薯、番茄等等
1.抗虫转基因植物
主要杀虫基因：
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
转基因抗虫水稻
转基因抗虫棉花
苏云金芽孢杆菌
Bt毒蛋白基因：从苏云金芽孢杆菌中分离出的抗虫基因，该基因编码的蛋白质会进入害虫的肠道，在消化酶的作用下，水解成分子质量较小的有毒多肽，这些多肽结合在肠上
皮细胞的特异性受体上，导致
细胞膜穿孔，细胞肿胀裂解。
最后造成害虫死亡。
广泛存在于植物中，该基因产生的抑制剂可与害虫消化道内的蛋白酶结合，阻断或降低蛋白酶的活性，使害虫不能正常消化食物，还会引起厌食反应。
蛋白酶抑制剂基因
产生的抑制剂可与害虫消化道内的淀粉酶结合。
淀粉酶抑制剂基因
会控制合成一种糖蛋白，这种糖蛋白可与害虫肠道黏膜上的某种物质结合，影响害虫对营养物质的吸收和利用。
植物凝集素基因
2.抗病转基因植物
引起植物生病的微生物，称为病原微生物；
如病毒、真菌和细菌等
病毒的复制酶基因
抗病毒基因：
抗毒素合成基因
抗真菌基因：
病毒外壳蛋白基因
几丁质酶基因
2.抗病转基因植物
抗烟草花叶病毒的转基因烟草
抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等
目前人们已获得：
转基因甜椒
调节细胞渗透压的基因
鱼的抗冻蛋白基因
抗除草剂基因
造成低产、减产的常见因素有
盐碱、干旱、低温、涝害等。
用于抗逆的主要基因 :
抗盐碱和干旱
耐寒
3.抗逆转基因植物
耐寒粉冠王（北京.中农）
1：使食品的营养成分均衡
豆类食品含蛋氨酸比较少，大米、玉米、小麦则含赖氨酸比较少。这些人体必需氨基酸的缺少对健康很不利。
4.利用转基因改良植物品质
1：使食品的营养成分均衡
科学家们将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因，导入植物，或改变这种氨基酸合成途径中某种关键酶的活性，以提高氨基酸的含量。
我国科学家培育出了赖氨酸含量提高30%的转基因玉米。
4.利用转基因改良植物品质
番茄富含维生素，但不耐储存。
我国科学家将控制番茄成熟的基因导入番茄，获得转基因延熟番茄。储存时间可延长1-2个月，有的可达80多天。
2：转基因耐储存番茄
4.利用转基因改良植物品质
转基因矮牵牛花
将与植物花青素代谢有关的基因导入花卉植物矮牵牛中，转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色。
转基因蓝玫瑰
抗癌抗衰老的紫色西红柿
转入萤火虫荧光酶的转基因烟草苗
二、动物基因工程前景广阔
提高动物生长速度
改善畜产品的品质
用转基因动物生产药物
转基因动物作器官移植的供体
1.用于提高动物生长速度
科学家们将外源生长激素基因，导入动物体内，以提高动物生长速率。得到了转基因绵羊和转基因鲤鱼。
转基因鲤鱼（8个月）
转基因绵羊（两周大）
2.用于改善畜产品的品质
科学家们将肠乳糖酶基因，导入奶牛基因组，获得的转基因奶牛分泌的乳汁中，乳糖含量大大降低，而其他营养成分不受影响。
3.用转基因动物生产药物
将哺乳动物变成“批量生产药物的工厂”。
3.用转基因动物生产药物
将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射方法，导入哺乳动物的受精卵中，将其送入母体，使其发育成转基因动物。
3.用转基因动物生产药物
转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌的乳汁来生产所需药品,因而称为乳房（乳腺）生物反应器
乳腺生物反应器的优点：
①产量高；②质量好；③成本低；④易提取
获取目的基因
（药用蛋白基因）
（药用蛋白基因+乳腺蛋白基因
的启动子等调控组件重组）
（受精卵中）
形成胚胎
将胚胎送入
母体动物
（雌性表达）
动物进入泌乳期
（分泌的乳汁中包
含所需要的药物）
构建基因表达载体
显微注射技术
发育成转基因动物
3.用转基因动物生产药物
★为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？
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生理代谢。
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。
从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可无限繁殖。
4.用于转基因动物作器官移植的供体
设想
建立器官移植工厂
动物基因工程
现实
用动物器官解决人类器官来源问题
在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素直接从生物的组织、细胞或血液中提取
缺点：
由于受原材料来源的限制，价格十分昂贵。
三、基因工程药物异军突起
解决途径
利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。
三、基因工程药物异军突起
基因工程胰岛素（一）
胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。
胰岛素分子结构
基因工程胰岛素（二）
将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了30%-50%!
胰岛素生产车间
干扰素分子结构
基因工程干扰素（一）
干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去从人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍贵”程度自不用多说。
基因工程干扰素（二）
基因工程人工干扰素α-2b（安达芬） 具有抗病毒，抑制肿瘤细胞增生，调节人体免疫功能的作用，广泛用于病毒性疾病治疗和多种肿瘤的治疗。
人造血液及其生产
人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程实现工业化生产，均为解除人类的病苦，提高人类的健康水平发挥了重大的作用。
其它基因工程药物
基因工程药品 —— 生长激素
治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射生长激素。而生长激素的获得很困难。以前，要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底部摘取垂体，并从中提取生长激素。
现可利用基因工程方法，将人的生长激素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于6万具尸体的全部产量。
其它基因工程药物
基因治疗：
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，这是治疗遗传病的最有效的手段。
举例：
复合型免疫缺陷
四、基因治疗曙光初照
患者生存在无菌环境中
复合型免疫缺陷症患者缺乏正常的人体免疫功能，只要稍被细菌或者病毒感染，就会发病死亡。这个病的机理是细胞的一个常染色体上编码腺苷酸脱氨酶的基因发生了突变。可以通过基因工程的方法治疗。
基因治疗
类型：
体外基因治疗
体内基因治疗
操作复杂，但效果较为可靠
方法较简单，但效果难以控制
目前两种方法都处于临床试验阶段
用于基因治疗的基因种类：
1）用正常基因代替缺陷基因，或依靠其表达产物来弥补病变基因带来的缺陷。如血友病、地中海贫血病的治疗
3）自杀基因：编码可杀死癌变细胞的蛋白酶基因
2）反义基因：产生mRNA分子与病变的mRNA分子进行互补，阻断蛋白质的合成
小结
基因工程药物以及用基因工程治疗遗传性疾病
植物基因工程应用
抗虫转基因植物、抗病转基因植物、抗逆转基因植物、改良植物品种
动物基因工程应用
提高动物的生长速率、改善储蓄产品的品质、用转基因动物生产药物、用转基因动物做器官移植的供体。
练习
抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确的是
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
B
目前，科学家把兔子血红蛋白基因导入到大肠杆菌细胞中，在大肠杆菌细胞中合成了兔子的血红蛋白。下列哪一项不是这一先进技术的理论依据
A．所有生物共用一套遗传密码
B．基因能控制蛋白质的合成
C．兔子血红蛋白基因与大肠杆菌的DNA都是由四种脱氧核苷酸构成的，都遵循碱基互补配对原则
D．兔子与大肠杆菌有共同的原始祖先
D
如果通过转基因技术，成功改造了某血友病女性的造血干细胞，使其凝血功能全部恢复正常。血友病为伴X染色体隐性遗传。当她与正常男性结婚，婚后所生子女的表现型为
A．儿子、女儿全部正常
B．儿子、女儿各一半正常
C．儿子全部有病，女儿全部正常
D．儿子全部正常，女儿全部有病
C
将目的基因导入玉米茎尖分生区细胞和小鼠受精卵，应分别采用的方法是A．显微注射法 农杆菌转化法
B．基因枪法 花粉管通道法
C．农杆菌转化法 显微注射法
D．基因枪法 显微注射法
D
继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物发生器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培养出一种转基因小鼠，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_____________。
显微注射法
受精卵
具全能性，可使外源基因在相应的组织细胞中表达
继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物发生器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培养出一种转基因小鼠，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：
（3）通常采用__________________技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。
（4）膀胱生物发生器比乳腺生物反应器有什么优点？
DNA分子杂交
膀胱生物发生器不受性别和发育时期的限制
1.3 基因工程的应用
§1.3基因工程的应用
1、植物基因工程硕果累累
2、动物基因工程前景广阔
3、基因工程药物异军突起
4、基因治疗曙光初照
一、植物基因工程硕果累累
提高农作物抗逆能力
改良农作物品质
利用植物生产药物
主要用于
转基因植物
抗虫
抗病
抗逆
改良植物品质
转基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力,以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。
优点：减少环境污染、减低生产成本、提高产量
例子：棉花、水稻、玉米、马铃薯、番茄等等
1.抗虫转基因植物
主要杀虫基因：
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
转基因抗虫水稻
转基因抗虫棉花
苏云金芽孢杆菌
Bt毒蛋白基因：从苏云金芽孢杆菌中分离出的抗虫基因，该基因编码的蛋白质会进入害虫的肠道，在消化酶的作用下，水解成分子质量较小的有毒多肽，这些多肽结合在肠上
皮细胞的特异性受体上，导致
细胞膜穿孔，细胞肿胀裂解。
最后造成害虫死亡。
广泛存在于植物中，该基因产生的抑制剂可与害虫消化道内的蛋白酶结合，阻断或降低蛋白酶的活性，使害虫不能正常消化食物，还会引起厌食反应。
蛋白酶抑制剂基因
产生的抑制剂可与害虫消化道内的淀粉酶结合。
淀粉酶抑制剂基因
会控制合成一种糖蛋白，这种糖蛋白可与害虫肠道黏膜上的某种物质结合，影响害虫对营养物质的吸收和利用。
植物凝集素基因
2.抗病转基因植物
引起植物生病的微生物，称为病原微生物；
如病毒、真菌和细菌等
病毒的复制酶基因
抗病毒基因：
抗毒素合成基因
抗真菌基因：
病毒外壳蛋白基因
几丁质酶基因
2.抗病转基因植物
抗烟草花叶病毒的转基因烟草
抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等
目前人们已获得：
转基因甜椒
调节细胞渗透压的基因
鱼的抗冻蛋白基因
抗除草剂基因
造成低产、减产的常见因素有
盐碱、干旱、低温、涝害等。
用于抗逆的主要基因 :
抗盐碱和干旱
耐寒
3.抗逆转基因植物
耐寒粉冠王（北京.中农）
1：使食品的营养成分均衡
豆类食品含蛋氨酸比较少，大米、玉米、小麦则含赖氨酸比较少。这些人体必需氨基酸的缺少对健康很不利。
4.利用转基因改良植物品质
1：使食品的营养成分均衡
科学家们将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因，导入植物，或改变这种氨基酸合成途径中某种关键酶的活性，以提高氨基酸的含量。
我国科学家培育出了赖氨酸含量提高30%的转基因玉米。
4.利用转基因改良植物品质
番茄富含维生素，但不耐储存。
我国科学家将控制番茄成熟的基因导入番茄，获得转基因延熟番茄。储存时间可延长1-2个月，有的可达80多天。
2：转基因耐储存番茄
4.利用转基因改良植物品质
转基因矮牵牛花
将与植物花青素代谢有关的基因导入花卉植物矮牵牛中，转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色。
转基因蓝玫瑰
抗癌抗衰老的紫色西红柿
转入萤火虫荧光酶的转基因烟草苗
二、动物基因工程前景广阔
提高动物生长速度
改善畜产品的品质
用转基因动物生产药物
转基因动物作器官移植的供体
1.用于提高动物生长速度
科学家们将外源生长激素基因，导入动物体内，以提高动物生长速率。得到了转基因绵羊和转基因鲤鱼。
转基因鲤鱼（8个月）
转基因绵羊（两周大）
2.用于改善畜产品的品质
科学家们将肠乳糖酶基因，导入奶牛基因组，获得的转基因奶牛分泌的乳汁中，乳糖含量大大降低，而其他营养成分不受影响。
3.用转基因动物生产药物
将哺乳动物变成“批量生产药物的工厂”。
3.用转基因动物生产药物
将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射方法，导入哺乳动物的受精卵中，将其送入母体，使其发育成转基因动物。
3.用转基因动物生产药物
转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌的乳汁来生产所需药品,因而称为乳房（乳腺）生物反应器
乳腺生物反应器的优点：
①产量高；②质量好；③成本低；④易提取
获取目的基因
（药用蛋白基因）
（药用蛋白基因+乳腺蛋白基因
的启动子等调控组件重组）
（受精卵中）
形成胚胎
将胚胎送入
母体动物
（雌性表达）
动物进入泌乳期
（分泌的乳汁中包
含所需要的药物）
构建基因表达载体
显微注射技术
发育成转基因动物
3.用转基因动物生产药物
★为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？
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生理代谢。
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。
从乳汁中源源不断获得目的基因的产物的同时，转基因动物又可无限繁殖。
4.用于转基因动物作器官移植的供体
设想
建立器官移植工厂
动物基因工程
现实
用动物器官解决人类器官来源问题
在传统的药品生产中，某些药品如胰岛素、干扰素直接从生物的组织、细胞或血液中提取
缺点：
由于受原材料来源的限制，价格十分昂贵。
三、基因工程药物异军突起
解决途径
利用基因工程方法制造“工程菌”，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品。
三、基因工程药物异军突起
基因工程胰岛素（一）
胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪、牛等动物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。
胰岛素分子结构
基因工程胰岛素（二）
将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌，每2000L培养液就能产生100g胰岛素！大规模工业化生产不但解决了这种比黄金还贵的药品产量问题，还使其价格降低了30%-50%!
胰岛素生产车间
干扰素分子结构
基因工程干扰素（一）
干扰素治疗病毒感染简直是“万能灵药”！过去从人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍贵”程度自不用多说。
基因工程干扰素（二）
基因工程人工干扰素α-2b（安达芬） 具有抗病毒，抑制肿瘤细胞增生，调节人体免疫功能的作用，广泛用于病毒性疾病治疗和多种肿瘤的治疗。
人造血液及其生产
人造血液、白细胞介素、乙肝疫苗等通过基因工程实现工业化生产，均为解除人类的病苦，提高人类的健康水平发挥了重大的作用。
其它基因工程药物
基因工程药品 —— 生长激素
治疗侏儒症的唯一方法，是向人体注射生长激素。而生长激素的获得很困难。以前，要获得生长激素，需解剖尸体，从大脑的底部摘取垂体，并从中提取生长激素。
现可利用基因工程方法，将人的生长激素基因导入大肠杆菌中，使其生产生长激素。人们从 450 L大肠杆菌培养液中提取的生长激素，相当于6万具尸体的全部产量。
其它基因工程药物
基因治疗：
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，这是治疗遗传病的最有效的手段。
举例：
复合型免疫缺陷
四、基因治疗曙光初照
患者生存在无菌环境中
复合型免疫缺陷症患者缺乏正常的人体免疫功能，只要稍被细菌或者病毒感染，就会发病死亡。这个病的机理是细胞的一个常染色体上编码腺苷酸脱氨酶的基因发生了突变。可以通过基因工程的方法治疗。
基因治疗
类型：
体外基因治疗
体内基因治疗
操作复杂，但效果较为可靠
方法较简单，但效果难以控制
目前两种方法都处于临床试验阶段
用于基因治疗的基因种类：
1）用正常基因代替缺陷基因，或依靠其表达产物来弥补病变基因带来的缺陷。如血友病、地中海贫血病的治疗
3）自杀基因：编码可杀死癌变细胞的蛋白酶基因
2）反义基因：产生mRNA分子与病变的mRNA分子进行互补，阻断蛋白质的合成
小结
基因工程药物以及用基因工程治疗遗传性疾病
植物基因工程应用
抗虫转基因植物、抗病转基因植物、抗逆转基因植物、改良植物品种
动物基因工程应用
提高动物的生长速率、改善储蓄产品的品质、用转基因动物生产药物、用转基因动物做器官移植的供体。
练习
抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确的是
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
B
目前，科学家把兔子血红蛋白基因导入到大肠杆菌细胞中，在大肠杆菌细胞中合成了兔子的血红蛋白。下列哪一项不是这一先进技术的理论依据
A．所有生物共用一套遗传密码
B．基因能控制蛋白质的合成
C．兔子血红蛋白基因与大肠杆菌的DNA都是由四种脱氧核苷酸构成的，都遵循碱基互补配对原则
D．兔子与大肠杆菌有共同的原始祖先
D
如果通过转基因技术，成功改造了某血友病女性的造血干细胞，使其凝血功能全部恢复正常。血友病为伴X染色体隐性遗传。当她与正常男性结婚，婚后所生子女的表现型为
A．儿子、女儿全部正常
B．儿子、女儿各一半正常
C．儿子全部有病，女儿全部正常
D．儿子全部正常，女儿全部有病
C
将目的基因导入玉米茎尖分生区细胞和小鼠受精卵，应分别采用的方法是A．显微注射法 农杆菌转化法
B．基因枪法 花粉管通道法
C．农杆菌转化法 显微注射法
D．基因枪法 显微注射法
D
继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物发生器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培养出一种转基因小鼠，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_____________。
显微注射法
受精卵
具全能性，可使外源基因在相应的组织细胞中表达
继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物发生器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培养出一种转基因小鼠，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：
（3）通常采用__________________技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。
（4）膀胱生物发生器比乳腺生物反应器有什么优点？
DNA分子杂交
膀胱生物发生器不受性别和发育时期的限制