高中生物 1.3《基因工程的应用》课件 新人教版选修3

1、13基因工程的应用基因工程的应用课标领航课标领航1举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。2了解基因工程的进展。了解基因工程的进展。3了解基因工程在农业和医疗等方面的应用。了解基因工程在农业和医疗等方面的应用。【重点】【重点】基因工程在农业和医疗等方面的应用。基因工程在农业和医疗等方面的应用。【难点】【难点】基因治疗的方法。基因治疗的方法。情景导航情景导航基因工程给人们带来了福音，其基因工程给人们带来了福音，其在农牧业、工业、环境、能源和在农牧业、工业、环境、能源和医药卫生等领域，展示出了美好医药卫生等领域，展示出了美好的应用前景。例如，将一个具有的应用

2、前景。例如，将一个具有杀虫效果的基因转移到棉花、水杀虫效果的基因转移到棉花、水稻等农作物中，这些转基因作物就有了抗虫能力稻等农作物中，这些转基因作物就有了抗虫能力,因此基因工程可被应用到农业领域；要是把抗虫因此基因工程可被应用到农业领域；要是把抗虫基因转移到杨树、松树等树木中，基因工程就可基因转移到杨树、松树等树木中，基因工程就可被应用到林业领域；要是把生物激素基因转移到被应用到林业领域；要是把生物激素基因转移到动物中去，这就与渔业和畜牧业有关了；如果利动物中去，这就与渔业和畜牧业有关了；如果利用微生物或动物细胞来生产多肽药物，那么基因用微生物或动物细胞来生产多肽药物，那么基因工程就可以应用到

3、医学领域工程就可以应用到医学领域 核心要点突破核心要点突破基础自主梳理基础自主梳理知能过关演练知能过关演练13基基因因工工程程的的应应用用基础自主梳理基础自主梳理一、植物基因工程的成果一、植物基因工程的成果1抗虫转基因植物抗虫转基因植物(1)杀虫基因种类：杀虫基因种类：Bt毒蛋白基因、毒蛋白基因、_抑制抑制剂基因、剂基因、 _ 抑制剂基因、植物凝集素基因抑制剂基因、植物凝集素基因等。等。(2)成果：抗虫植物，如棉、玉米、马铃薯、番茄成果：抗虫植物，如棉、玉米、马铃薯、番茄等。等。蛋白酶蛋白酶淀粉酶淀粉酶2抗病转基因植物抗病转基因植物(1)植物的病原微生物：植物的病原微生物：_、真菌和细菌等。、

4、真菌和细菌等。(2)抗病基因种类抗病基因种类抗病毒基因：病毒抗病毒基因：病毒_基因和病毒复制酶基因和病毒复制酶基因。基因。抗真菌基因：抗真菌基因：_酶基因和抗毒素合成基酶基因和抗毒素合成基因。因。成果：抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的成果：抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。转基因小麦、甜椒、番茄等。病毒病毒外壳蛋白外壳蛋白几丁质几丁质3抗逆转基因植物抗逆转基因植物(1)抗逆基因：调节细胞抗逆基因：调节细胞_的基因，使作物抗的基因，使作物抗盐碱、抗干旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗盐碱、抗干旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因，使作物抗除草剂。除草剂基因

5、，使作物抗除草剂。(2)成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。4转基因改良植物品质转基因改良植物品质(1)优良基因：必需优良基因：必需_的蛋白质编码基的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和植物花青素代谢有因、控制番茄果实成熟的基因和植物花青素代谢有关的基因。关的基因。(2)成果：转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮成果：转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵牛。牵牛。渗透压渗透压氨基酸含量多氨基酸含量多思考感悟思考感悟某研究小组在利用基因工程改造棉花时，发现转某研究小组在利用基因工程改造棉花时，发现转入的基因始终不表达，其原因可能是什么？入的基因始终不表达，其原因

6、可能是什么？【提示】【提示】构建基因表达载体时，没有加入启动构建基因表达载体时，没有加入启动子和终止子。子和终止子。二、动物基因工程的成果二、动物基因工程的成果1提高动物的生长速度提高动物的生长速度(1)生长基因：外源生长基因：外源_基因。基因。(2)成果：转基因绵羊、转基因鲤鱼。成果：转基因绵羊、转基因鲤鱼。2改善畜产品的品质改善畜产品的品质(1)优良基因：肠乳糖酶基因。优良基因：肠乳糖酶基因。(2)成果：转基因牛分泌的乳汁中成果：转基因牛分泌的乳汁中,_含量少。含量少。生长激素生长激素乳糖乳糖3转基因动物生产药物转基因动物生产药物(1)基因来源：药用基因来源：药用_基因基因 _蛋白基蛋白基

7、因的启动子。因的启动子。(2)成果：乳腺生物反应器。成果：乳腺生物反应器。4转基因动物作器官移植的供体转基因动物作器官移植的供体(1)器官供体：抑制或除去抗原决定基因。器官供体：抑制或除去抗原决定基因。(2)成果：利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的成果：利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官。猪器官。蛋白蛋白乳腺乳腺三、基因工程药品三、基因工程药品1来源：转基因来源：转基因_。2成果：人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素成果：人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。等。四、基因治疗四、基因治疗1概念：把概念：把_导入病人体内，使该基因的导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾

8、病的目的。表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。2成果：将腺苷脱氨酶基因导入患者的淋巴细胞。成果：将腺苷脱氨酶基因导入患者的淋巴细胞。工程菌工程菌正常基因正常基因核心要点突破核心要点突破转基因生物与目的基因的关系转基因生物与目的基因的关系转基因生物转基因生物目的基因目的基因目的基因的来源目的基因的来源抗虫棉抗虫棉Bt毒蛋白基因毒蛋白基因苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌抗真菌立枯丝抗真菌立枯丝核菌的烟草核菌的烟草几丁质酶基因几丁质酶基因和抗毒素合成和抗毒素合成基因基因抗盐碱和干旱抗盐碱和干旱作物作物调节细胞渗透调节细胞渗透压的基因压的基因转基因生物转基因生物目的基因目的基因目的基因的来源目的基因

9、的来源耐寒的番茄耐寒的番茄抗冻蛋白基因抗冻蛋白基因鱼鱼抗除草剂大豆抗除草剂大豆抗除草剂基因抗除草剂基因增强甜味的水果增强甜味的水果甜味基因甜味基因降低乳糖的奶牛降低乳糖的奶牛 肠乳糖酶基因肠乳糖酶基因生产胰岛素的工生产胰岛素的工程菌程菌人胰岛素基因人胰岛素基因人人 (2011年青岛市高二检测年青岛市高二检测)金花茶是中国特有金花茶是中国特有的观赏品种，但易被有害真菌感染得枯萎病，降低的观赏品种，但易被有害真菌感染得枯萎病，降低观赏价值。科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的观赏价值。科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因，用转基因方法培育出了抗枯萎病的新品种。基因，用转基因方法培育出了抗枯萎病的新

10、品种。请据图回答：请据图回答：(1)将将连接到连接到上并形成上并形成，常用到的酶有，常用到的酶有_。(2)抗枯萎病的金花茶培育成功，从变异的角度来抗枯萎病的金花茶培育成功，从变异的角度来说属于说属于_。(3)经过转基因方法获得的抗病金花茶，将来产生经过转基因方法获得的抗病金花茶，将来产生的配子中是否一定含有抗病基因？的配子中是否一定含有抗病基因？ _。(4)通过检测，被通过检测，被侵染的金花茶叶片细胞具备了侵染的金花茶叶片细胞具备了抗病性，这说明抗病性，这说明已经已经_。从抗病基因是。从抗病基因是否表达可以从个体水平上做否表达可以从个体水平上做_实验，简述实验，简述实验过程。实验过程。【尝试解

11、答】【尝试解答】(1)限制性内切酶、限制性内切酶、DNA连接酶连接酶(2)基因重组基因重组(3)不一定不一定(4)表达抗病接种将普通金花茶和转基因金花茶表达抗病接种将普通金花茶和转基因金花茶分成两组，分别接种有害真菌，其他培养条件适宜分成两组，分别接种有害真菌，其他培养条件适宜且相同。培养一段时间观察两组金花茶的抗病情况且相同。培养一段时间观察两组金花茶的抗病情况,通过对照确定抗病基因是否表达。通过对照确定抗病基因是否表达。【解析】【解析】(1)是用限制性核酸内切酶切割质粒，是用限制性核酸内切酶切割质粒，是指目的基因的获取，是指目的基因的获取，是指目的基因与质粒在是指目的基因与质粒在DNA连接

12、酶的作用下形成重组质粒。连接酶的作用下形成重组质粒。(2)基因工程是在人为作用下将控制不同性状的基因基因工程是在人为作用下将控制不同性状的基因重新组合从而改造生物性状，从本质上来说这种变重新组合从而改造生物性状，从本质上来说这种变异属于基因重组。异属于基因重组。(3)转基因方法获得的抗病金花茶可能属于杂合子如转基因方法获得的抗病金花茶可能属于杂合子如Aa，将来产生的配子可能是，将来产生的配子可能是A或或a。(4)金花茶叶片细胞具备了抗病性，说明目的基因已金花茶叶片细胞具备了抗病性，说明目的基因已在受体细胞中得到了表达。在受体细胞中得到了表达。【误区警示误区警示】植物杂交和基因工程依据的原理植物

13、杂交和基因工程依据的原理都是基因重组。但基因工程中的基因重组不同于都是基因重组。但基因工程中的基因重组不同于杂交过程中的基因重组，主要表现在不经过减数杂交过程中的基因重组，主要表现在不经过减数分裂和有性生殖过程，而是在人为控制条件下定分裂和有性生殖过程，而是在人为控制条件下定向改变生物的性状。向改变生物的性状。跟踪训练跟踪训练运用现代生物技术的育种方法，将抗运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的菜青虫的Bt基因转移到优质油菜中，培育出转基基因转移到优质油菜中，培育出转基因抗虫的油菜品种，这一品种在生长过程中能产因抗虫的油菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，能

14、大生特异的杀虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，能大大减轻菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减大减轻菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减少农药作用，保护农业生态环境。根据以上的信少农药作用，保护农业生态环境。根据以上的信息，下列叙述正确的是息，下列叙述正确的是()ABt基因的化学成分是蛋白质基因的化学成分是蛋白质BBt基因中有菜青虫的遗传物质基因中有菜青虫的遗传物质C转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于Bt基基因在其体内得以表达的结果。因在其体内得以表达的结果。D转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物解析：解析：选选C。Bt基因也被称为

15、基因也被称为Bt毒蛋白基因，在毒蛋白基因，在该基因指导下表达出的蛋白质对害虫有毒害作该基因指导下表达出的蛋白质对害虫有毒害作用，能够杀死害虫，但对哺乳动物无害。该基用，能够杀死害虫，但对哺乳动物无害。该基因来自苏云金芽孢杆菌。把该基因通过基因工因来自苏云金芽孢杆菌。把该基因通过基因工程手段导入植物体内可培育成抗虫植物，减少程手段导入植物体内可培育成抗虫植物，减少农药的使用量，既增加了农作物产量，也保护农药的使用量，既增加了农作物产量，也保护了环境。了环境。动物乳腺生物反应器动物乳腺生物反应器1原理：利用基因工程技术，把动物的乳腺作原理：利用基因工程技术，把动物的乳腺作为生产工具，使目的基因在其

16、内表达，获得人类为生产工具，使目的基因在其内表达，获得人类需要的生物产品。需要的生物产品。2操作过程操作过程获取目的基因获取目的基因构建基因表达载体构建基因表达载体显微注射进显微注射进哺乳动物受精卵中哺乳动物受精卵中形成胚胎形成胚胎将胚胎送入母体将胚胎送入母体动物动物发育成转基因动物发育成转基因动物(只有在产下的雌性个只有在产下的雌性个体中，转入的基因才能表达体中，转入的基因才能表达)。3优点优点(1)产量高，易获得目标产品。产量高，易获得目标产品。(2)目标产品质量好，因为乳腺组织具有一整套全目标产品质量好，因为乳腺组织具有一整套全面对蛋白质进行合成和加工的能力。面对蛋白质进行合成和加工的能

17、力。(3)产品成本低。产品成本低。(4)从乳汁中提取产品，操作简单。从乳汁中提取产品，操作简单。 继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近,科学家培育出一种转基因小鼠科学家培育出一种转基因小鼠,其膀胱上皮细胞可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：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，常用将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是方法是_。(2)进行基因转移时，通常要将外源基因转入进行基因转移时，通常要将外源基

18、因转入_中，原因是中，原因是_。(3)通常采用通常采用_技术检测外源技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。基因是否插入了小鼠的基因组。(4)在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的鼠的_细胞中特异表达。细胞中特异表达。【尝试解答】【尝试解答】(1)显微注射法显微注射法(2)受精卵受精卵(或早期胚胎细胞或早期胚胎细胞)受精卵受精卵(或早期胚胎或早期胚胎细胞细胞)具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞表达表达(3)DNA分子杂交分子杂交(核酸探针核酸探针)(4)膀胱上皮膀胱上皮【解析】【解析】在基因工程中，若受体细

19、胞是动物细在基因工程中，若受体细胞是动物细胞，常采用显微注射的方法导入目的基因。若要胞，常采用显微注射的方法导入目的基因。若要使小鼠膀胱上皮细胞合成人的生长激素，在进行使小鼠膀胱上皮细胞合成人的生长激素，在进行基因转移时，当作受体细胞的通常是受精卵，其基因转移时，当作受体细胞的通常是受精卵，其原因是受精卵具有全能性，可使外源基因在相应原因是受精卵具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞中得到表达。检测目的基因是否插入到组织细胞中得到表达。检测目的基因是否插入到受体细胞的基因组，通常采用的是受体细胞的基因组，通常采用的是DNA分子杂交分子杂交技术。技术。【互动探究】【互动探究】(1)上述过程的原理

20、是什么？上述过程的原理是什么？(2)为何将目的基因导入膀胱上皮细胞更方便？为何将目的基因导入膀胱上皮细胞更方便？【提示】【提示】(1)基因重组。基因重组。(2)不受雌雄个体的限制。不受雌雄个体的限制。【拓展提升】【拓展提升】利用微生物生产蛋白质类药物，利用微生物生产蛋白质类药物，是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因构建成是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因构建成表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来表达载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。与传统的制药相比有以下优生产蛋白质类药物。与传统的制药相比有以下优越性：越性：(1)利用活细胞作为表达系统，表达效率高，无需利用活细胞

21、作为表达系统，表达效率高，无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。(2)可以解决传统制药中原料来源不足的问题。可以解决传统制药中原料来源不足的问题。(3)降低生产成本，减少生产人员和管理人员。降低生产成本，减少生产人员和管理人员。基因检测和基因治疗基因检测和基因治疗1基因检测与基因治疗的比较基因检测与基因治疗的比较目的基因作用目的基因作用备注备注基因基因检测检测制作相应探针，利用制作相应探针，利用DNA分分子杂交原理，快速、准确检子杂交原理，快速、准确检测人类某种疾病测人类某种疾病临床应用阶段临床应用阶段基因基因治疗治疗把健康的外源基因导入有基把

22、健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，可分为体因缺陷的细胞中，可分为体外基因治疗和体内基因治疗外基因治疗和体内基因治疗两种方法两种方法仅处于初期的临床试仅处于初期的临床试验阶段，仍有许多问验阶段，仍有许多问题和困难制约该技术题和困难制约该技术的开展的开展2基因治疗的原理、过程基因治疗的原理、过程(1)原理：利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治原理：利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法，即把正常基因导入病人体内，使该基因的疗方法，即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。表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。(2)过程过程如图所示为人体正常红细胞和镰刀型

23、细胞贫血症如图所示为人体正常红细胞和镰刀型细胞贫血症患者红细胞形态及镰刀型细胞贫血症的基因治疗患者红细胞形态及镰刀型细胞贫血症的基因治疗过程，请回答以下问题：过程，请回答以下问题：(1)_图细胞为镰刀型细胞贫血症的红细图细胞为镰刀型细胞贫血症的红细胞，这种病是由于胞，这种病是由于_造成的。造成的。(2)写出以下结构或物质的名称：写出以下结构或物质的名称：A_；D._。(3)写出以下过程的操作内容：写出以下过程的操作内容：_；用携带正常基因的载体用携带正常基因的载体(病毒病毒)侵染造血干细胞；侵染造血干细胞；_；_。(4)该方法属于该方法属于_(填填“体内体内”或或“体外体外”)基因基因治疗，其

24、特点是治疗，其特点是_。(5)患者身体康复后，所生子女是否会带有镰刀型患者身体康复后，所生子女是否会带有镰刀型细胞贫血症基因？请说明理由。细胞贫血症基因？请说明理由。【尝试解答】【尝试解答】(1)乙基因突变乙基因突变(2)合成血红蛋白的正常基因合成血红蛋白的正常基因(目的基因目的基因) 造血干造血干细胞细胞(3)将正常基因导入到载体中将正常基因导入到载体中将载体将载体(携带正携带正常基因常基因)导入到造血干细胞染色体上导入到造血干细胞染色体上经过改造经过改造的造血干细胞输入到患者骨髓中并产生正常的血的造血干细胞输入到患者骨髓中并产生正常的血细胞细胞(4)体外操作复杂但效果较为可靠体外操作复杂但

25、效果较为可靠(5)如果该患者的镰刀型细胞贫血症是由于个体发如果该患者的镰刀型细胞贫血症是由于个体发育的受精卵时期基因突变引起的，子女会携带该育的受精卵时期基因突变引起的，子女会携带该致病基因；如果患者的镰刀型细胞贫血症是由于致病基因；如果患者的镰刀型细胞贫血症是由于个体发育过程中后天基因突变引起的，其生殖细个体发育过程中后天基因突变引起的，其生殖细胞中不含致病基因。因此不管是否经过基因治疗胞中不含致病基因。因此不管是否经过基因治疗,子女都不含该致病基因。子女都不含该致病基因。【解析】【解析】本题主要考查通过基因治疗的措施来本题主要考查通过基因治疗的措施来彻底治愈遗传病的操作过程。彻底治愈遗传病

26、的操作过程。(1)由于基因突变使红细胞形态上成镰刀状而易破由于基因突变使红细胞形态上成镰刀状而易破碎，如图乙。碎，如图乙。(2)在基因治疗过程中，在基因治疗过程中，A为目的基因，可以与载为目的基因，可以与载体结合后导入受体细胞中，体结合后导入受体细胞中，D作为受体细胞应为具作为受体细胞应为具有持续分裂能力的造血干细胞。有持续分裂能力的造血干细胞。 (3)基因治疗过程应有四个步骤；其中基因治疗过程应有四个步骤；其中为将基因为将基因表达载体导入受体细胞表达载体导入受体细胞D的染色体上，的染色体上，为将具有为将具有正常功能的造血干细胞转移至体内，由此可知，此正常功能的造血干细胞转移至体内，由此可知，此过程为体外基因治疗。过程为体外基因治疗。(4)基因突变若发生在体细胞内一般不遗传给后代基因突变若发生在体细胞内一般不遗传给后代,若发生在生殖细胞中可能遗传给后代。若发生在生殖细胞中可能遗传给后代。【探规寻律】【探规寻律】基因治疗的途径基因治疗的途径途径途径比较比较体外基因治疗体外基因治疗体内