生物（人教版选修3）课件13基因工程的应用

1．3基因工程的应用专题一基因工程1．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。3．了解基因工程在农业和医疗等方面的应用。一、植物基因工程的成果1．抗虫与抗病转基因植物杀虫活性的基因蛋白酶淀粉酶抗病基因外壳蛋白几丁质酶化学农药2.其他抗逆转基因植物(1)抗逆基因：调节

的基因，提高农作物的抗盐碱和抗干旱能力；鱼的

使作物耐寒；抗

基因，使作物抗除草剂。(2)成果：抗盐、抗旱烟草，耐寒番茄，抗除草剂玉米等。细胞渗透压抗冻蛋白基因除草剂1．抗虫转基因植物能杀灭害虫，与农药防治相比有很多优点，但与生物防治相比存在哪些缺点？提示：抗虫转基因植物对害虫进行了定向选择，使含抗性基因的害虫个体得到保留，并大量繁殖，害虫有再度大爆发的可能；而生物防治会使害虫数量长期被控制在较低水平。二、动物基因工程的前景1．动物基因工程应用的几个方面生长激素肠乳糖酶蛋白乳腺器官移植抗原决定基因克隆技术免疫排斥反应2.基因工程药物三、基因治疗1．概念：把

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。2．成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者

中，治疗复合型免疫缺陷症。正常基因淋巴细胞3．方法(1)体外基因治疗：先从病人体内获得

，如T淋巴细胞，进行培养。然后，在

完成基因转移，再筛选成功转移的细胞

，最后重新

。(2)体内基因治疗：直接向人体组织细胞中

的治疗方法。某种细胞体外扩增培养输入患者体内转移基因2．基因治疗是否实现了对致病基因的改造？该技术是否已广泛应用于临床治疗？提示：基因治疗只是将正常基因导入病人体内，并未对致病基因进行改造。基因治疗的很多技术还不成熟，目前只是处于初期的临床试验阶段。一、生物反应器1．乳腺(房)生物反应器(1)原理：应用重组DNA技术和转基因技术，将目的基因转移到尚未分化的动物胚胎细胞(或受精卵)中，经胚胎移植，得到能在乳腺中表达转基因产品的个体，其乳腺组织可分泌生产“目的产品”如具有药用价值的蛋白，这些蛋白进入乳汁中，再通过回收含转基因蛋白的动物乳汁，就可以提取有重要药用价值的生物活性蛋白。(2)操作过程(3)主要用途：生产多肽类药物、工程疫苗、抗体、营养品。目前，科学家已在牛和山羊等动物乳腺生物反应器中表达出抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要医药产品。2．生物反应器与工程菌在实际应用中的比较【特别提醒】(1)膀胱生物反应器比乳腺生物反应器更具有优势，因为尿液的形成不受动物性别、生长发育时期的限制，所以产量更高。(2)利用动物乳腺反应器技术时，受体细胞应为受精卵，并且目的基因在乳腺中表达，为了性状能稳定遗传应选用克隆技术繁殖。(3)若从尿液中提取目的基因产物，则膀胱上皮细胞应具有合成并分泌目的基因产物的能力，使之直接进入尿液，因为肾小球的过滤能力是不允许蛋白质通过的。

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，科学家培育出一种转基因小鼠，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，常用的方法是_______________________________________________。(2)进行基因转移时，通常要将外源基因转入________________中，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(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)在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的________细胞中特异表达。解析：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受体细胞的基因组，通常采用的是DNA分子杂交技术。答案：(1)显微注射法(2)受精卵(或早期胚胎)受精卵(或早期胚胎细胞)具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞表达(3)DNA分子杂交(4)膀胱上皮1．科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体，相关叙述中正确的是(

)①该技术将导致定向变异②DNA连接酶把目的基因与载体黏性末端的碱基对连接起来③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供依据④受精卵是理想的受体A．①②③④

B．①③④C．②③④ D．①②④解析：基因工程可将控制特定性状的外源基因导入受体细胞，从而定向改造生物的性状。在基因工程操作程序中，所用的DNA连接酶连接的是目的基因与载体的DNA两条链的骨架，即将核苷酸与磷酸连接形成磷酸二酯键。由蛋白质中的氨基酸序列可推知相应的mRNA中核苷酸序列，进而可推测相应基因中核苷酸排序，从而可以用化学合成方法人工合成目的基因。受精卵体积较大，操作较容易，也能保障发育成的个体所有细胞都含有外源基因，是理想的受体细胞。答案：B二、基因治疗和基因检测的比较1．基因检测与基因治疗的比较2.基因治疗的原理、过程及途径(1)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，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。(2)过程(3)途径

科学家们对一位缺乏腺苷酸脱氨酶基因而患严重复合型免疫缺陷症的美国女孩进行基因治疗，其方法是首先将患者的淋巴细胞取出做体外培养，然后用逆转录病毒将正常腺苷酸脱氨酶基因转入人工培养的淋巴细胞中，再将这些转基因淋巴细胞回输到患者体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。(1)基因治疗是把健康的________导入有________的细胞中，以达到治疗疾病的目的。(2)在基因治疗过程中，逆转录病毒的作用相当于基因工程中基因操作工具中的________。此基因工程中的目的基因是________，目的基因的受体细胞是________。(3)将转基因淋巴细胞多次回输到患者体内后，免疫能力趋于正常，是由于淋巴细胞中能合成________。(4)下图甲所示的方法是从________的DNA中直接分离出基因，图乙所示的方法是用________方法人工合成基因。解析：此题主要考查了基因治疗的步骤及提取目的基因的方法。图甲表示用限制酶将供体细胞的DNA切成许多片段，然后将片段通过载体转入到不同的受体细胞中，从中找到目的基因。图乙表示用目的基因转录成的信使RNA为模板，逆转录成互补的单链DNA，再合成双链DNA，从而获得目的基因。答案：(1)外源基因基因缺陷(2)载体(或基因的运输工具)腺苷酸脱氨酶基因白细胞(3)腺苷酸脱氨酶(4)供体细胞逆转录【互动探究】分析教材P23复合型免疫缺陷症的基因治疗，回答下列问题：(1)研究人员将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的什么细胞？为什么不能转入其他的体细胞？(2)如何鉴定该患者是否治疗成功？提示：(1)淋巴细胞。腺苷酸脱氨酶是人体免疫系统发挥正常功能所必需的，淋巴细胞中具有这种酶才能产生抗体等免疫物质。(2)鉴定患者产生抗体的能力是否明显改善，免疫能力是否明显提高。【名师点睛】

(1)基因治疗将正常基因导入后，细胞中的致病基因仍然存在，但因为正常基因能表达出所需产物发挥功能，从而使病人性状恢复正常。(2)基因治疗的实质不是利用外源基因替换了原基因本身而是替换了原基因的功能。而且由于基因治疗只是改变了病人体细胞的遗传物质，所以恢复的正常性状不会遗传给子女。2．基因治疗是指(

)A．用DNA探针修复缺陷基因B．用DNA探针检测疾病C．将正常基因导入有基因缺陷的细胞中D．将外源基因导入受体细胞解析：基因治疗是指将人的正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入病人的靶细胞，以纠正基因的缺陷，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病目的的生物医学新技术。答案：C一、旁栏思考1．我国生产的基因工程药物还有哪些？请查阅资料或上网查询。(教材P22)提示：基因工程药物还有很多，如新型疫苗有口蹄疫疫苗、仔猪大肠杆菌K88­LTB双价基因工程疫苗、狂犬病糖蛋白亚基疫苗、羊腐蹄病疫苗和牛蓝舌病(流产)疫苗等，用基因工程生产的牛、羊、猪等动物的生长激素、生长激素释放因子、生长激素释放抑制因子等。2．针对这一实例，你能提出什么问题吗？(教材P23)提示：腺苷酸脱氨酶缺乏症的人根治的措施应该是什么？将常染色体上编码腺苷酸脱氨