新人教版 高中生物选修3专题一1.3基因工程的应用市公开课一等奖省名师优质课赛课一等奖课件

基因工程应用基因工程自20世纪70年代兴起后，在短短30年间，得到了飞速发展，当前已成为生物科学关键技术。应用领域——农牧业、工业、环境、能源和医药卫生等。基因工程应用植物基因工程硕果累累动物基因工程前景辽阔基因工程药品异军突起基因治疗曙光初照植物基因工程硕果累累1、抗虫转基因植物转基因抗虫植物：棉花、玉米、马铃薯、番茄、大豆、蚕豆、烟草、苹果、核桃、杨、菊花等。用于杀虫基因主要有：★Bt毒蛋白基因(重点)、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝聚素基因植物基因工程硕果累累1、抗虫转基因植物A方法：从一些生物中分离出具

基因，将其导入作物中，使其含有抗虫性。有杀虫活性B杀虫基因种类：Bt毒蛋白基因

C结果：抗虫棉、抗虫水稻等。D意义：少农药、低成本、少污染.植物基因工程硕果累累2、抗病转基因植物转基因抗病植物：小麦、甜椒、番茄。杀虫基因主要：★病毒外壳蛋白质基因（最惯用）、病毒复制酶（这些基因转化植物表现出对同种病毒或相近病毒或病毒RNA侵染高水平抗性

）几丁质酶基因、抗毒素合成基因抗CMV甜椒植物基因工程硕果累累2、抗病转基因植物A病原微生物：主要有病毒、真菌、细菌。B方法：将导入植物中使其含有抗病特征抗病基因C种类：病毒外壳蛋白基因D结果：抗烟草花叶病毒转基因烟草、抗病毒转基因小麦。植物基因工程硕果累累3、抗逆转基因植物比如，将鱼抗冻蛋白基因导人烟草和番茄，使烟草和番茄耐寒能力都有提升。另外，将抗除草剂基因导人大豆、玉米等作物，喷洒除草剂时，杀死田间杂草而不损伤作物。植物基因工程硕果累累3、抗逆转基因植物A方法：将导入植物，获抗逆性作物。抗逆基因B基因种类：抗除草剂基因、抗冻蛋白基因、调整细胞渗透压基因。C结果：抗除草剂玉米、耐寒番茄、抗盐抗旱烟草植物基因工程硕果累累4、利用转基因改良植物品质提升植物光合作用效率

改造光合作用中起关键作用CO2固定酶，能提升植物对CO2固定效率；还能够经过增强植物对光能吸收与转化功效来提升光合作用效率，提高作物产量。植物基因工程硕果累累4、利用转基因改良植物品质延长果实储备期乙烯是催熟果实一个激素，在其形成过程中需要乙烯形成酶。经过基因工程能够取得能抑制乙烯形成酶基因表示植物新品种，这些转基因植物果实既保持了原有品质，又延长了储备期。植物基因工程硕果累累4、利用转基因改良植物品质A将必需氨基酸含量多蛋白质编码基因，导入植物中，提升氨基酸含量。富含赖氨酸转基因玉米

B将控制番茄果实成熟基因导入番茄，取得转基因延熟番茄。C将与植物花青素代谢相关基因导入花卉植物矮牵牛中，转基因矮牵牛展现出自然界没有颜色变异。动物基因工程前景辽阔（重点了解）1、用于提升动物生长速度转基因鲤鱼（上）和同龄鲤鱼（下）A基因：外援生长激素基因B结果:转基因鲤鱼、转基因绵羊。动物基因工程前景辽阔2、用于改进畜产品品质

A病症：有些人对牛奶中乳糖不能完全消化或食用后会出现过敏、腹泻、恶心等不适症状B优良基因：肠乳糖酶基因C方法：肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，取得转基因牛分泌乳汁，其中乳糖含量大大减低。乳糖乳糖酶半乳糖动物基因工程前景辽阔3、用转基因动物生产药品动物乳腺生物反应器技术基本成熟A基因起源：药用蛋白基因＋乳腺蛋白基因开启子B结果:乳腺生物反应器动物基因工程前景辽阔3、用转基因动物生产药品C操作过程：1、构建基因表示载体（在血清白蛋白基因前加乳腺蛋白基因开启子）2、用显微注射法导入到受精卵3、将受精卵送入母体生长发育4、转基因动物进入泌乳期后，提取乳汁注意：只有雌性转基因个体才能生产药品。★为何乳腺能成为基因药品最理想表示场所呢？⑴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生理代谢反应。⑵从乳汁中获取目标基因产物，产量高，易提纯，表示蛋白质已经过充分修饰加工，含有稳定生物活性。⑶从乳汁中源源不停取得目标基因产物同时，转基因动物又可无限繁殖。

★优点：产量高、质量好、成本低、易提取动物基因工程前景辽阔4、用转基因动物作器官移植供体可长人耳裸鼠动物基因工程前景辽阔4、用转基因动物作器官移植供体A供体：抑制或除去抗原决定基因B结果（预期）：结合克隆技术培育出没有免疫排斥转基因克隆猪器官C方法：将器官供体基因组导入某种调整因子，以抑制抗原决定基因表示，或设法除去抗原决定因，再结合克隆技术，培育畜没有免疫排斥反应转基因克隆猪器官。动物基因工程前景辽阔5、各式各样转基因动物基因工程药品异军突起（重点了解）1方式：利用转基因工程菌来生产药品。2结果：利用工程菌可生产细胞因子、抗体、疫

苗、激素等。胰岛素从猪、牛等动物胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g胰岛素，其产量之低和价格之高可想而知。将合成胰岛素基因导入大肠杆菌，每L培养液就能产生100g胰岛素！使其价格降低了30%-50%!基因工程药品——胰岛素2DNA质粒细菌细胞DNA人体细胞胰岛素基因限制酶限制酶胰岛素利用生物工程取得胰岛素1从人血中提取干扰素，300L血才提取1mg！经过基因工程方式创造了能合成人干扰素大肠杆菌，每1Kg培养液可提取20—40mg干扰素人造血液及其生产基因工程药品——干扰素热点论坛利用微生物生产药品优越性何在?所谓利用微生物生产蛋白质类药品，是指将人们需要某种蛋白质编码基因，构建成表示载体后导入微生物，然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药品。与传统制药相比有以下优越性：（1）利用活细胞作为表示系统，表示效率高。（2）能够处理传统制药中原料起源不足。（3）降低生产成本，降低生产人员和管理人员。1基因治疗：是指是把健康外源基因导入有基因缺点细胞中，到达治疗疾病目标。（主要）

2方法：A体外基因治疗先从病人体内取得某种细胞，进行培养，然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移细胞扩增培养，最终重新输入患者体内。（效果较为可靠）B体内基因治疗直接向人体组织细胞中转移基因治病方法基因治疗曙光初照（重点应用）重症联合免疫缺点（SCID）患者缺乏正常人体免疫功效，只要稍被细菌或者病毒感染，就会发病死亡。这个病机理是细胞一个常染色体上编码腺苷酸脱氨酶（简称ADA）基因（ada）发生了突变。能够经过基因工程方法治疗。SCID患者生存在无菌环境中基因治疗曙光初照基因治疗曙光初照3比如：患半乳糖血症患者，因为细胞内半乳糖苷转移酶基因缺点而缺乏半乳糖苷转移酶，使过多半乳糖在体内积聚，引发肝、脑等功效受损。1971年，美国科学家在体外做了试验，用带有半乳糖苷转移酶基因噬菌体侵染患者离体组织细胞，结果发觉这些组织细胞能够利用半乳糖了。这表明，用基因替换方法治疗这种遗传病是可能。基因治疗曙光初照用于基因治疗基因种类1。用正常基因代替缺点基因，或依靠其表示产物来填补病变基因带来缺点。如血友病、地中海贫血病治疗。2。反义基因。用mRNA分子与病变mRNA分子进行互补，阻断蛋白质合成。3。自杀基因。编码可杀死癌变细胞蛋白酶基因。蛋白质工程的崛起干扰素是动物体内一个蛋白质，能够用于治疗病毒感染和癌症，但在体外保留相当困难。假如将其分子上一个半胱氨酸变成丝氨酸，那么在-70℃条件下，能够保留六个月。一、蛋白质工程崛起缘由比如：改造干扰素（半胱氨酸）体外极难保留干扰素（丝氨酸）体外能够保留六个月玉米中赖氨酸含量比较低天冬氨酸激酶（352位苏氨酸）二氢吡啶二羧酸合成酶（104位天冬酰胺）改造改造天冬氨酸激酶（异亮氨酸）二氢吡啶二羧酸合成酶（异亮氨酸）玉米中赖氨酸含量可提升数倍满足人类生产和生活需要满足人类生产和生活需要满足人类生产和生活需要二、蛋白质工程基本原理对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是经过对基因操作来实现？1、目标：依据人们对蛋白质功效特定需求，对蛋白质结构进行分子设计。逆转录转录DNARNA翻译肽链复制复制折叠等含有空间结构蛋白质表示生物特有功效或性状天然蛋白质合成过程遵照中心法则，并需经过高级空间结构转变2、蛋白质工程原理：基因改造3、基本路径：基因DNA氨基酸序列多肽链蛋白质三维结构预期蛋白质功效分子设计mRNA翻译氨基酸序列多肽链DNA

合成转录折叠蛋白质三维结构生物

功效4、概念：

蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其生物功效关系作为基础，经过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一个新蛋白质，以满足人类生生产和生活需求。蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出来第二代基因工程。讨论某多肽链一段氨基酸序列是：……—丙氨酸—色氨酸—赖氨酸—甲硫氨酸—苯丙氨酸—……

讨论：

1．怎样得出决定这一段肽链脱氧核苷酸序列?请把对应碱基序列写出来。

2．确定目标基因碱基序列后，怎样才能合成或改造目标基因(DNA)?蛋白质工程进展与前景蛋白质工程当前现实状况：成功例子不多，主要是因为蛋白质发挥其功效需要依赖于正确空间结构，而科学家当前对大多数蛋白质空间结构了解极少。蛋白质工程与基因工程相比,合成蛋白质有何特点?1、改造酶结构蛋白质工程的应用自然酶与工业用酶有什么区分?自然酶工业用酶在常温常压中性