人教版选修3高中生物1.3《基因工程的应用》PPT课件(42张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版选修3高中生物1.3《基因工程的应用》PPT课件(42张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 18.6MB | ||
| 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 | 2020-08-23 06:57:59 | ||
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文档简介
(共134张PPT)
专题1基因工程
1.3基因工程的应用
§1.3
基因工程的应用
一、教学目标：
1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。
2.关注基因工程的进展。
3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。
二、教学重点：
基因工程在农业和医疗等方面的应用。
三、教学难点：
1.基因治疗。
细菌的基因之所以能“嫁接”到棉花细胞内，原因是
§1.3
基因工程的应用
组成细菌和棉花的DNA分子的空间结构和化学组成相同
基因在不同物种间可以表达的原因是：
所有生物共用一套遗传密码
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
§1.3
基因工程的应用
5
基因工程与生态环境保护
1）提高农作物的抗逆能力
2）改良农作物的品质
3）利用植物生产药物等方面
1
植物基因工程硕果累累
①抗虫转基因植物
转基因抗虫苹果
所采用的抗虫基因主要有：
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
1）提高农作物的抗逆能力
化工农业、转基因农业，还是生态农业？
---------十字路口的中国稻米
中国馆：科技主题
室内种植“绿色超级水稻”
这次展出的室内种植绿色超级水稻，以其抗病、节水、节肥和高产的几大特点凸显农业高科技的推广
盐城田中
郝青瑞
制作
②抗病转基因植物
所采用的抗病基因主要有：抗病毒的病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因；抗真菌的几丁质酶基因和抗毒素合成基因
1）提高农作物的抗逆能力
抗虫棉能抗病吗？
其它抗逆基因主要有:调节渗透压的基因（抗盐碱、抗干旱）、抗冻蛋白基因（抗寒）、抗除草剂基因等。
③其它抗逆转基因植物
1）提高农作物的抗逆能力
富含赖氨酸的转基因玉米
将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物或改变必需氨基酸合成途径中某种关键酶的活性，以提高必需氨基酸的含量
2）改良农作物的品质
将控制果实成熟的基因导入果实，获得转基因延熟果实
转基因延熟番茄
普通番茄
2）改良农作物的品质
2）改良农作物的品质
转基因矮牵牛
转基因蓝玫瑰
将与植物花青素代谢有关的基因导入花卉，改变花卉的颜色，以提高观赏价值
2）改良农作物的品质
转入荧光素酶蛋白基因的发荧光烟草
转基因金大米
2）改良农作物的品质
用于提高动物生长速度
1
2
用于改善畜产品的品质
3
用转基因动物生产药物
4
用转基因动物作器官移植的供体
2
动物基因工程前景广阔
原因：外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长更快
转基因鲤鱼
用于提高动物生长速度
1
将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，转基因奶牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大减低，其它营养成分不变。
2
用于改善畜产品的品质
（1）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的生理代谢反应。
（2）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。
（3）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。
设问:为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？
乳腺生物反应器的操作过程
获取目的基因
（例如血清蛋白基因）
构建基因表达载体
（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）
显微注射导入哺乳动物受精卵中
形成胚胎
将胚胎送入母体动物
发育成转基因动物（只有雌性动物个体的乳腺中，转入的基因才能表达）
3
用转基因动物生产药物
利用乳腺生物反应器产生的医药产品主要有：
抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、ａ-抗胰蛋白酶等
利用乳腺生物反应器生产药物的优点：
①产量高；②质量好；③成本低；④易提取。
3
用转基因动物生产药物
供体动物：
解决方法：
存在的难题：
猪
免疫排斥
将器官供体基因组导入
，
以抑制
的表达或设法除去
，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官
某种调节因子
抗原决定基因
抗原决定基因
4
用转基因动物作器官移植的供体
HLA(human
leukocyte
antigen
，人类白细胞抗原
在传统药品生产中，某些药品如：胰岛素，是从动物胰腺中提取的。
可利用什么方法来解决上述问题？
胰岛素
由于受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。
3
基因工程药物异军突起
药物
成分
用途
传统方法
基因工程
胰岛素
干扰素
乙型肝炎疫苗
阅读课本P13、21-23
受体细胞：
微生物（如细菌）
优点:繁殖快，易培养，多为单细胞，遗传物质相对较少等，因此，早期的基因工程都用原核生物作受体细胞（如大肠杆菌最广泛）
蛋白质
治疗糖尿病
动物胰脏中提取
大肠杆菌细胞
糖蛋白
治疗病毒性肝炎和肿瘤
人血液中提取
酵母菌细胞
乙肝抗原
预防乙肝
酵母菌细胞
基因工程药品包括：
细胞因子（即淋巴因子如白细胞介素、干扰素等）、抗体、疫苗、激素等
利用基因工程制造转基因的工程菌，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品
3
基因工程药物异军突起
转基因抗乙肝西红柿(中国)，虽然不能治愈乙肝，但一年只吃几个抗乙肝西红柿，就完全能代替注射乙肝疫苗。抗乙肝西红柿属于转基因食品，就是将乙肝疫苗植入西红柿内，经过多代繁殖，使转入的基因稳定化。
用转基因的植物生产药物
3
基因工程药物异军突起
传统的治疗疾病的方法有药物治疗和手术治疗。
糖尿病患者的病症是尿糖、多饮、多食、多尿。病因是胰岛病变，胰岛素分泌下降，使血糖上升。
该病的早期治疗方案是利用从动物中提取出来的胰岛素治疗，因为是动物体内的，效果不是很理想。如果直接从人体血清中提取，不仅费用昂贵，而且产量很少。几年前科学家将人体内控制合成胰岛素的基因成功地导入了一奶牛受精卵内，从而稳定地从乳汁中获得了大量的胰岛素。这种方法虽然应用了基因工程的原理，但是病人还是必须定时注射胰岛素，属于药物治疗。
那么有没有最根本最彻底的治疗办法呢？
把正常胰岛素基因转入胰岛细胞中，使细胞恢复合成胰岛素的能力，即基因治疗。
4
基因治疗曙光初照
思考
什么是基因治疗？基因治疗分为哪两种方法？用于基因治疗的基因种类有哪些？目前，基因治疗面临哪些问题？
4
基因治疗曙光初照
基因治疗是把正常的基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病最有效的手段。
概念：
体外基因治疗：
体内基因治疗：
种类
从病人体内获得某种细胞，进行培养，然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。
直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。
4
基因治疗曙光初照
4
基因治疗曙光初照
严重综合免疫缺陷症（SCID）
气泡儿童
用于基因治疗的基因种类
A.从健康人体上分离得到的功能正常的基因
B.反义基因：通过产生的mRNA分子，与病变基因产生的mRNA进行互补，来阻断蛋白质合成。
C.自杀基因：编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因
4
基因治疗曙光初照
例:基因工程可以用于治疗动物及人的单基因遗传病，从基因治疗的概念分析，它治疗的遗传病主要是
（
）
A.伴性遗传病
B.常染色体遗传病
C.显性遗传病
D.隐性遗传病
随
练习
√
从正常人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出标准图谱；从病人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出病变图谱。
通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNA信息。
基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。
神奇的基因芯片
拓展视野
神奇的基因芯片
环境监测
环境污染治理
5
基因工程与生态环境保护
利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。
环境监测
5
基因工程与生态环境保护
基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。
通常一种假单孢杆菌只能分解石油中的一种烃类．用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。
科学家还培育出能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质的细菌。
环境污染治理
5
基因工程与生态环境保护
Thank
You!
专题1基因工程
1.3基因工程的应用
§1.3
基因工程的应用
一、教学目标：
1.举例说出基因工程应用及取得的丰硕成果。
2.关注基因工程的进展。
3.认同基因工程的应用促进生产力的提高。
二、教学重点：
基因工程在农业和医疗等方面的应用。
三、教学难点：
1.基因治疗。
细菌的基因之所以能“嫁接”到棉花细胞内，原因是
§1.3
基因工程的应用
组成细菌和棉花的DNA分子的空间结构和化学组成相同
基因在不同物种间可以表达的原因是：
所有生物共用一套遗传密码
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
§1.3
基因工程的应用
5
基因工程与生态环境保护
1）提高农作物的抗逆能力
2）改良农作物的品质
3）利用植物生产药物等方面
1
植物基因工程硕果累累
①抗虫转基因植物
转基因抗虫苹果
所采用的抗虫基因主要有：
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
1）提高农作物的抗逆能力
化工农业、转基因农业，还是生态农业？
---------十字路口的中国稻米
中国馆：科技主题
室内种植“绿色超级水稻”
这次展出的室内种植绿色超级水稻，以其抗病、节水、节肥和高产的几大特点凸显农业高科技的推广
盐城田中
郝青瑞
制作
②抗病转基因植物
所采用的抗病基因主要有：抗病毒的病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因；抗真菌的几丁质酶基因和抗毒素合成基因
1）提高农作物的抗逆能力
抗虫棉能抗病吗？
其它抗逆基因主要有:调节渗透压的基因（抗盐碱、抗干旱）、抗冻蛋白基因（抗寒）、抗除草剂基因等。
③其它抗逆转基因植物
1）提高农作物的抗逆能力
富含赖氨酸的转基因玉米
将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物或改变必需氨基酸合成途径中某种关键酶的活性，以提高必需氨基酸的含量
2）改良农作物的品质
将控制果实成熟的基因导入果实，获得转基因延熟果实
转基因延熟番茄
普通番茄
2）改良农作物的品质
2）改良农作物的品质
转基因矮牵牛
转基因蓝玫瑰
将与植物花青素代谢有关的基因导入花卉，改变花卉的颜色，以提高观赏价值
2）改良农作物的品质
转入荧光素酶蛋白基因的发荧光烟草
转基因金大米
2）改良农作物的品质
用于提高动物生长速度
1
2
用于改善畜产品的品质
3
用转基因动物生产药物
4
用转基因动物作器官移植的供体
2
动物基因工程前景广阔
原因：外源生长激素基因的表达可以使转基因动物生长更快
转基因鲤鱼
用于提高动物生长速度
1
将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，转基因奶牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大减低，其它营养成分不变。
2
用于改善畜产品的品质
（1）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的生理代谢反应。
（2）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。
（3）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。
设问:为什么乳腺能成为基因药物最理想的表达场所呢？
乳腺生物反应器的操作过程
获取目的基因
（例如血清蛋白基因）
构建基因表达载体
（在血清白蛋白基因前加特异表达的启动子）
显微注射导入哺乳动物受精卵中
形成胚胎
将胚胎送入母体动物
发育成转基因动物（只有雌性动物个体的乳腺中，转入的基因才能表达）
3
用转基因动物生产药物
利用乳腺生物反应器产生的医药产品主要有：
抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素、ａ-抗胰蛋白酶等
利用乳腺生物反应器生产药物的优点：
①产量高；②质量好；③成本低；④易提取。
3
用转基因动物生产药物
供体动物：
解决方法：
存在的难题：
猪
免疫排斥
将器官供体基因组导入
，
以抑制
的表达或设法除去
，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官
某种调节因子
抗原决定基因
抗原决定基因
4
用转基因动物作器官移植的供体
HLA(human
leukocyte
antigen
，人类白细胞抗原
在传统药品生产中，某些药品如：胰岛素，是从动物胰腺中提取的。
可利用什么方法来解决上述问题？
胰岛素
由于受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。
3
基因工程药物异军突起
药物
成分
用途
传统方法
基因工程
胰岛素
干扰素
乙型肝炎疫苗
阅读课本P13、21-23
受体细胞：
微生物（如细菌）
优点:繁殖快，易培养，多为单细胞，遗传物质相对较少等，因此，早期的基因工程都用原核生物作受体细胞（如大肠杆菌最广泛）
蛋白质
治疗糖尿病
动物胰脏中提取
大肠杆菌细胞
糖蛋白
治疗病毒性肝炎和肿瘤
人血液中提取
酵母菌细胞
乙肝抗原
预防乙肝
酵母菌细胞
基因工程药品包括：
细胞因子（即淋巴因子如白细胞介素、干扰素等）、抗体、疫苗、激素等
利用基因工程制造转基因的工程菌，可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品
3
基因工程药物异军突起
转基因抗乙肝西红柿(中国)，虽然不能治愈乙肝，但一年只吃几个抗乙肝西红柿，就完全能代替注射乙肝疫苗。抗乙肝西红柿属于转基因食品，就是将乙肝疫苗植入西红柿内，经过多代繁殖，使转入的基因稳定化。
用转基因的植物生产药物
3
基因工程药物异军突起
传统的治疗疾病的方法有药物治疗和手术治疗。
糖尿病患者的病症是尿糖、多饮、多食、多尿。病因是胰岛病变，胰岛素分泌下降，使血糖上升。
该病的早期治疗方案是利用从动物中提取出来的胰岛素治疗，因为是动物体内的，效果不是很理想。如果直接从人体血清中提取，不仅费用昂贵，而且产量很少。几年前科学家将人体内控制合成胰岛素的基因成功地导入了一奶牛受精卵内，从而稳定地从乳汁中获得了大量的胰岛素。这种方法虽然应用了基因工程的原理，但是病人还是必须定时注射胰岛素，属于药物治疗。
那么有没有最根本最彻底的治疗办法呢？
把正常胰岛素基因转入胰岛细胞中，使细胞恢复合成胰岛素的能力，即基因治疗。
4
基因治疗曙光初照
思考
什么是基因治疗？基因治疗分为哪两种方法？用于基因治疗的基因种类有哪些？目前，基因治疗面临哪些问题？
4
基因治疗曙光初照
基因治疗是把正常的基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病最有效的手段。
概念：
体外基因治疗：
体内基因治疗：
种类
从病人体内获得某种细胞，进行培养，然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。
直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。
4
基因治疗曙光初照
4
基因治疗曙光初照
严重综合免疫缺陷症（SCID）
气泡儿童
用于基因治疗的基因种类
A.从健康人体上分离得到的功能正常的基因
B.反义基因：通过产生的mRNA分子，与病变基因产生的mRNA进行互补，来阻断蛋白质合成。
C.自杀基因：编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因
4
基因治疗曙光初照
例:基因工程可以用于治疗动物及人的单基因遗传病，从基因治疗的概念分析，它治疗的遗传病主要是
（
）
A.伴性遗传病
B.常染色体遗传病
C.显性遗传病
D.隐性遗传病
随
练习
√
从正常人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出标准图谱；从病人的基因组中分离出DNA与DNA芯片杂交就可以得出病变图谱。
通过比较、分析这两种图谱，就可以得出病变的DNA信息。
基因芯片诊断技术以其快速、高效、敏感、经济、平行化、自动化等特点，将成为一项现代化诊断新技术。
神奇的基因芯片
拓展视野
神奇的基因芯片
环境监测
环境污染治理
5
基因工程与生态环境保护
利用基因工程培育的“指示生物”能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。
环境监测
5
基因工程与生态环境保护
基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。
通常一种假单孢杆菌只能分解石油中的一种烃类．用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。
科学家还培育出能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质的细菌。
环境污染治理
5
基因工程与生态环境保护
Thank
You!