高中生物《基因工程的應(yīng)用》課件九（44張PPT）（人教版選修3）

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歡迎進(jìn)入生物課堂 1 培育轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的主要步驟需要哪些工具 2 簡述培育轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的基本過程 思考 基因工程的應(yīng)用 專題 基因工程 一 植物基因工程碩果累累 植物基因工程技術(shù)主要用于哪些方面 提高農(nóng)作物的抗逆能力 如抗除草劑 抗蟲 抗病 抗干旱和抗鹽堿等 以及改良農(nóng)作物的品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物等方面 一 抗蟲轉(zhuǎn)基因植物 1 蟲害給農(nóng)作物帶來了哪些影響 傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)如何防治害蟲 有哪些不足 2 如何獲得抗蟲植物 現(xiàn)在有哪些抗蟲植物問世 3 抗蟲基因有哪些 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 請閱讀P18生物資料技術(shù)卡 了解一些抗蟲基因的抗蟲機(jī)理 1 抗蟲棉的目的基因是什么 目的基因從何而來 對哺乳動(dòng)物有害嗎 2 將抗蟲基因?qū)胫参锛?xì)胞中用的最多的方法是什么 我國的科學(xué)家將抗蟲基因?qū)朊藁ㄓ昧耸裁椽?dú)創(chuàng)的方法 思考 1 細(xì)菌的基因之所以能 嫁接 到棉花細(xì)胞內(nèi) 原因是 組成細(xì)菌和棉花的DNA分子的空間結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成相同 2 利用基因工程培育抗蟲棉 與誘變育種和雜交育種相比 有什么優(yōu)點(diǎn) 是屬于哪種變異 3 抗蟲棉能抗病嗎 二 抗病轉(zhuǎn)基因植物 1 什么是病原微生物 有哪些種類 引起生物生病的微生物 主要有病毒 真菌和細(xì)菌等 2 為什么說常規(guī)育種很難培育出抗病毒的新品種 3 在抗病轉(zhuǎn)基因植物中使用最多的是什么基因 病毒外殼蛋白基因 病毒的復(fù)制酶基因 4 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 三 其他抗逆轉(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 鹽堿和干旱對農(nóng)作物的危害與什么有關(guān) 細(xì)胞內(nèi)的滲透壓調(diào)節(jié) 3 在抗鹽堿和抗干旱作物中使用了什么基因 調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因 4 轉(zhuǎn)基因耐寒的煙草和番茄中哪種目的基因提高了其抗寒能力 目的基因從何而來 魚的抗凍蛋白基因 5 抗除草劑基因有何用途 噴灑除草劑時(shí) 殺死田間的雜草而不損傷作物 四 利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì) 人體 或其它脊椎動(dòng)物 必不可少 而機(jī)體內(nèi)又不能合成的 必須從食物中補(bǔ)充的氨基酸 稱必需氨基酸 必需氨基酸共有 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 如果飲食中經(jīng)常缺少必需氨基酸 可影響健康 另外12種氨基酸是人體細(xì)胞能夠合成的叫做非必需氨基酸 你知道哪些食品中缺少必需氨基酸 如何用轉(zhuǎn)基因的方法加以改良 試舉例說明 將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胫参?改變必需氨基酸合成途徑中某種關(guān)鍵酶的活性 轉(zhuǎn)基因延熟番茄的目的基因是什么 控制番茄果實(shí)成熟的基因 轉(zhuǎn)基因矮牽牛的目的基因是什么 與植物花青素代謝有關(guān)的基因 異想天開 總結(jié) 基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 1 改良農(nóng)作物的品質(zhì) 培育高產(chǎn) 穩(wěn)產(chǎn)和具優(yōu)良品質(zhì)的品種 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 科學(xué)家將菜豆儲存蛋白的基因轉(zhuǎn)移到向日葵中 培育出了 向日葵豆 植物 這一過程不涉及CA DNA按照堿基互補(bǔ)配對原則自我復(fù)制B DNA以其一條鏈為模板合成RNAC RNA以自身為模板自我復(fù)制D 按照RNA密碼子的排列順序合成蛋白質(zhì) 二 動(dòng)物基因工程前景廣闊 一 用于提高動(dòng)物生長速度 動(dòng)物品種改良 建立生物反應(yīng)器 器官移植等 導(dǎo)入外源生長激素基因 二 用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì) 舉例說明 將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M 轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大減低 上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白的轉(zhuǎn)基因牛 他們還研究出一種可大大提高基因表達(dá)水平的新方法 使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物 B A 提供基因的動(dòng)物B 基因組中增加外源基因的動(dòng)物C 能產(chǎn)生白蛋白的動(dòng)物D 能表達(dá)基因信息的動(dòng)物 三 用轉(zhuǎn)基因的動(dòng)物生產(chǎn)藥物 設(shè)問 就基因藥物而言 最理想的表達(dá)場所是哪里 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的乳腺 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 設(shè)問 為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達(dá)場所呢 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 乳腺生物反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn) 產(chǎn)量高 質(zhì)量好 成本低 易提取 藥物蛋白 乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子 顯微注射 受精卵 獲取目的基因 例如血清白蛋白基因 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)下的雌性個(gè)體中 轉(zhuǎn)入的基因才能表達(dá) 思考 用基因工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器的操作過程是怎樣的 繼哺乳動(dòng)物乳腺發(fā)生器研發(fā)成功后 膀胱生物發(fā)生器的研究也取得了一定進(jìn)展 最近 科學(xué)家培養(yǎng)出一種轉(zhuǎn)基因小鼠 其膀胱上皮細(xì)胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中 請回答 1 將人的生長激素基因?qū)胄∈笫荏w細(xì)胞 常用方法是 2 進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移時(shí) 通常要將外源基因轉(zhuǎn)入 中 原因是 3 通常采用 DNA雜交 技術(shù)檢測外源基因是否插入了小鼠的基因組 4 在研制膀胱生物反應(yīng)器時(shí) 應(yīng)使外源基因在小鼠的 膀胱上皮細(xì)胞 細(xì)胞中特異表達(dá) 5 膀胱生物發(fā)生器比乳腺生物反應(yīng)器有什么優(yōu)點(diǎn) 顯微注射法 受精卵 具全能性 可使外源基因在相應(yīng)的組織細(xì)胞中表達(dá) 四 用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體 利用基因工程對豬的器官進(jìn)行改造 方法 將器官供體基因組導(dǎo)入 以抑制的表達(dá)或設(shè)法除去 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 某種調(diào)節(jié)因子 抗原決定基因 抗原決定基因 小結(jié) 基因工程的應(yīng)用植物基因工程 抗蟲 抗病 抗逆轉(zhuǎn)基因植物 利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì) 動(dòng)物基因工程 提高動(dòng)物生長速度 改善畜產(chǎn)品品質(zhì) 用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物 基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的 在基因操作的基本步驟中 不進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對的步驟是CA 人工合成目的基因B 目的基因與運(yùn)載體結(jié)合C 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞D 目的基因的檢測和表達(dá) 1 在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中 某些藥品如胰島素 干擾素等直接從生物體的哪些結(jié)構(gòu)中提取 從生物的組織 細(xì)胞或血液中提取 2 傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的缺點(diǎn) 由于受原料來源的限制 價(jià)格十分昂貴 三 基因工程藥品異軍突起 3 可利用什么方法來解決上述問題 利用基因工程方法制造轉(zhuǎn)基因的工程菌 可高效率地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量 低成本的藥品 工程菌 用基因工程方法 使外源基因得到高效率表達(dá)的菌類細(xì)胞株系 基因工程藥品包括 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 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 基因工程藥品 胰島素 治療侏儒癥的唯一方法 是向人體注射生長激素 而生長激素的獲得很困難 以前 要獲得生長激素 需解剖尸體 從大腦的底部摘取垂體 并從中提取生長激素 現(xiàn)可利用基因工程方法 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 基因工程藥品 生長激素 干擾素是動(dòng)物或人體細(xì)胞受到病毒侵染后產(chǎn)生的一種糖蛋白 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 此外干擾素對治療癌癥和某些白血病也有一定療效 傳統(tǒng)的干擾素生產(chǎn)方法是從人血液中的白細(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)獲得了干擾素 是傳統(tǒng)的生產(chǎn)量的12萬倍 1987年上述干擾素大量投放市場 基因工程藥品 干擾素 利用微生物生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性何在 利用微生物生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物 是指將人們需要的某種蛋白質(zhì)的編碼基因 構(gòu)建成表達(dá)載體后導(dǎo)入微生物 然后利用微生物發(fā)酵來生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物 有以下優(yōu)越性 1 利用活細(xì)胞作為表達(dá)系統(tǒng) 表達(dá)效率高 無需大型裝置和大面積廠房就可以生產(chǎn)出大量藥品 2 可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來源的不足 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 減少生產(chǎn)人員和管理人員 1 基因治療概念 四 基因治療曙光初照 把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi) 使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能 從而達(dá)到治療疾病的目的 是治療遺傳病的最有效的手段 把特定的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中 從而達(dá)到治療疾病的目的 2 實(shí)例 將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入取自患者的淋巴細(xì)胞中 再將這種淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)入患者體內(nèi) 1 對嚴(yán)重復(fù)合型免疫缺陷癥的治療 1990年9月14日 安德森對一例患ADA缺乏癥的4歲女孩進(jìn)行基因治療 這個(gè)4歲女孩由于遺傳基因有缺陷 自身不能生產(chǎn)ADA 先天性免疫功能不全 只能生活在無菌的隔離帳里 他們將這個(gè)女孩的白血球進(jìn)行基因改造 使有缺陷的基因被健康的基因替代 然后把含正常白血球的溶液輸入她左臂的一條靜脈血管中 在以后的10個(gè)月內(nèi)她又接受了7次這樣的治療 同時(shí)也接受酶治療 后來 她的免疫功能日趨健全 能夠走出隔離帳 過上了正常人的生活 并進(jìn)入普通小學(xué)上學(xué) 患半乳糖血癥的患者 由于細(xì)胞內(nèi)半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因缺陷而缺少半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶 使過多的半乳糖在體內(nèi)積聚 引起肝 腦等功能受損 1971年 美國科學(xué)家在體外做了試驗(yàn) 用帶有半乳糖苷轉(zhuǎn)移酶基因的噬菌體侵染患者的離體組織細(xì)胞 結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些組織細(xì)胞能夠利用半乳糖了 這表明 用基因替換的方法治療這種遺傳病是可能的 2 半乳糖血癥 3 基因治療的類型 4 基因治療的發(fā)展現(xiàn)狀 處于初期的臨床試驗(yàn)階段 5 用于基因治療的基因種類 正常基因 反義基因和自殺基因 DNA分子雜交是基因診斷最基本的方法之一 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 知識回顧 基因診斷 五 基因芯片 從正常人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出標(biāo)準(zhǔn)圖譜 從病人的基因組中分離出DNA與DNA芯片雜交就可以得出病變圖譜 通過比較 分析這兩種圖譜 就可以得出病變的DNA信息 基因芯片診斷技術(shù)以其快速 高效 敏感 經(jīng)濟(jì) 平行化 自動(dòng)化等特點(diǎn) 將成為一項(xiàng)現(xiàn)代化診斷新技術(shù) 思考與探究 根據(jù)所學(xué)內(nèi)容 試概括寫出基因工程解決了哪些生活 生產(chǎn)中難以解決的問題 基因工程可以生產(chǎn)人類需要的藥物 如胰島素 干擾素等 我們吃的某些食品如番茄 大豆等也可以是基因工程產(chǎn)品 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的抗蟲棉 抗病毒煙草 抗除草劑大豆等都已進(jìn)入商品化生產(chǎn) 上述產(chǎn)品有些是常規(guī)方法難以生產(chǎn)的或者生產(chǎn)成本過高 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全