高中生物選修三基因工程課件第一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二第二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二

1．植物基因工程技術(shù)主要用于提高農(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)，改良農(nóng)作物的品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物等方面。

2．動物基因工程技術(shù)可以提高動物的生長速度、改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)，用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物，還可以用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體。3．利用轉(zhuǎn)基因的工程菌生產(chǎn)的藥物包括細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等。4．基因治療是把正?；?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，是治療遺傳病最有效的手段。[zxxk學(xué)科網(wǎng)]5．基因治療包括體外基因治療和體內(nèi)基因治療。[zxxk學(xué)科網(wǎng)]第三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二[自讀教材·夯基礎(chǔ)]1．抗蟲轉(zhuǎn)基因植物與抗病轉(zhuǎn)基因植物類型項(xiàng)目抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗病轉(zhuǎn)基因植物方法從某些生物中分離出具有

，將其導(dǎo)入植物中將

導(dǎo)入植物中基因種類Bt毒蛋白基因、

抑制劑基因、

抑制劑基因、植物凝集素基因等①抗病毒基因：病毒

基因和病毒的復(fù)制酶基因②抗真菌基因：

基因和抗毒素合成基因殺蟲活性的基因抗病基因蛋白酶淀粉酶外殼蛋白幾丁質(zhì)酶第四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二類型項(xiàng)目抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗病轉(zhuǎn)基因植物成果轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻等[zxxk學(xué)科網(wǎng)]抗煙草花葉病毒的轉(zhuǎn)基因煙草和抗病毒的轉(zhuǎn)基因小麥、甜椒、番茄等意義減少

的使用，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染，降低了對人體健康的損害[zxxk學(xué)科網(wǎng)]化學(xué)農(nóng)藥第五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二2．其他抗逆基因抗逆基因作用成果調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓基因改變細(xì)胞內(nèi)滲透壓，提高

能力抗鹽、抗旱煙草

基因耐寒能力提高耐寒番茄

基因抗除草劑抗除草劑玉米抗鹽堿、抗旱抗凍蛋白抗除草劑3．利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)(1)方法：將

基因?qū)胫参铮@得優(yōu)良品質(zhì)的植物。(2)意義：改良植物的

。優(yōu)良性狀某些品質(zhì)第六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二1．轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的目的基因是什么？是從哪種生物獲取的？抗蟲棉能抗病毒、細(xì)菌、真菌嗎？提示：Bt毒蛋白基因；目的基因是從蘇云金芽孢桿菌體內(nèi)提取出來的；不能，因?yàn)榭瓜x基因具有專一性。2．從環(huán)境保護(hù)角度出發(fā)，分析轉(zhuǎn)基因抗蟲棉與普通棉相比，在害蟲防治方面有哪些優(yōu)越性？提示：減少化學(xué)農(nóng)藥使用量，降低了環(huán)境污染。第七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二[跟隨名師·解疑難]1．抗蟲轉(zhuǎn)基因植物的類型及作用原理基因類型來源作用原理應(yīng)用實(shí)例殺蟲蛋白基因(Bt毒蛋白基因)蘇云金芽孢桿菌Bt毒蛋白基因編碼的蛋白質(zhì)進(jìn)入害蟲腸道，在消化酶的作用下，蛋白質(zhì)被降解成有毒的多肽，多肽結(jié)合在腸上皮細(xì)胞的特異性受體上，導(dǎo)致細(xì)胞膜穿孔，細(xì)胞腫脹裂解，最后造成害蟲死亡轉(zhuǎn)基因抗蟲棉第八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二基因類型來源作用原理應(yīng)用實(shí)例蛋白酶抑制劑基因大豆、豇豆、番茄和馬鈴薯等蛋白酶抑制劑基因控制產(chǎn)生的抑制劑，可與害蟲消化道中的蛋白酶結(jié)合形成復(fù)合物，從而阻斷或降低蛋白酶的活性，使昆蟲不能正常消化食物中的蛋白質(zhì)。這種復(fù)合物還能刺激昆蟲分泌過量的消化酶，引起害蟲的厭食反應(yīng)轉(zhuǎn)基因煙草第九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二基因類型來源作用原理應(yīng)用實(shí)例淀粉酶抑制劑基因禾谷類植物和豆科植物淀粉酶抑制劑基因控制產(chǎn)生的淀粉酶抑制劑，可以抑制昆蟲消化道中的淀粉酶活性，使害蟲不能消化淀粉，阻斷害蟲的能量來源轉(zhuǎn)基因煙草植物凝集素基因植物界中廣泛存在植物凝集素基因控制植物合成一種糖蛋白，與昆蟲腸道黏膜上的某些物質(zhì)結(jié)合，影響害蟲對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用抗蟲小麥、水稻第十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二2．利用轉(zhuǎn)基因改良植物品質(zhì)的途徑(1)直接導(dǎo)入控制該性狀的結(jié)構(gòu)蛋白基因。(2)導(dǎo)入與該性狀有關(guān)的某種酶的基因或者改變關(guān)鍵酶的活性。第十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二項(xiàng)目應(yīng)用基因來源或處理成果提高動物的生長速度外源基因轉(zhuǎn)基因綿羊、轉(zhuǎn)基因鯉魚改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)

基因轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中乳糖含量少生長激素[自讀教材·夯基礎(chǔ)]1．動物基因工程應(yīng)用的幾個(gè)方面腸乳糖酶第十二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二項(xiàng)目應(yīng)用基因來源或處理成果轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物

蛋白基因＋

蛋白基因的啟動子乳腺生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)基因動物作

的供體抑制或除去結(jié)合

培育出沒有

的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官抗原決定藥用腺乳克隆技術(shù)免疫排斥反應(yīng)基因器官移植2．基因工程藥物(1)方式：利用基因工程培育“

”來生產(chǎn)藥品。(2)成果：利用“工程菌”可生產(chǎn)細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素工程菌等。第十三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二1．分析用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物的過程，思考以下問題：(1)就藥物基因而言，最理想的表達(dá)場所是哪里？(2)乳腺生物反應(yīng)器有哪些優(yōu)點(diǎn)？(3)討論用基因工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)動物乳腺生物反應(yīng)器的操作過程是怎樣的？提示：(1)轉(zhuǎn)基因動物的乳腺。(2)產(chǎn)量高、質(zhì)量好、成本低、易提取。(3)①獲取目的基因；②構(gòu)建基因表達(dá)載體；③顯微注射導(dǎo)入哺乳動物受精卵中；④將受精卵送入母體內(nèi)發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物。2．分析用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體時(shí)，應(yīng)采取什么措施？提示：抑制抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定基因。第十四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二1．基因工程只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)。2．蛋白質(zhì)工程的主要目的是對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造或生產(chǎn)新的蛋白質(zhì)，以滿足人類生產(chǎn)和生活的需要。3．蛋白質(zhì)工程直接操作的對象是基因，而不是蛋白質(zhì)。4．蛋白質(zhì)工程的基本途徑是：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序列。5．蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需要。6．蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程。第十五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二[跟隨名師·解疑難]乳腺(房)生物反應(yīng)器的原理、操作及應(yīng)用(1)原理：應(yīng)用重組DNA技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將目的基因轉(zhuǎn)移到尚未分化的動物胚胎細(xì)胞(或受精卵)中，經(jīng)胚胎移植，得到能在乳腺中表達(dá)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的個(gè)體，其乳腺組織可分泌生產(chǎn)“目的產(chǎn)品”，如具有藥用價(jià)值的蛋白，這些蛋白進(jìn)入乳汁中，再通過回收含轉(zhuǎn)基因蛋白的動物乳汁，就可以提取有重要藥用價(jià)值的生物活性蛋白。第十六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二(2)操作過程：第十七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二(3)主要用途：生產(chǎn)多肽類藥物、基因工程疫苗、抗體、營養(yǎng)品等。目前，科學(xué)家已在牛和山羊等動物乳腺生物反應(yīng)器中表達(dá)出抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素等重要醫(yī)藥產(chǎn)品。[特別提醒]利用乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)蛋白質(zhì)，受性別和發(fā)育時(shí)期的限制，而利用膀胱生物反應(yīng)器生產(chǎn)蛋白質(zhì)則不受此限制。第十八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二1．概念把

導(dǎo)入病人體內(nèi)，使該基因的

發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的。2．成果將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入患者的

中，治療復(fù)合型免疫缺陷癥。正?；虮磉_(dá)產(chǎn)物淋巴細(xì)胞第十九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二基因轉(zhuǎn)移組織細(xì)胞4．目前所處階段目前處于

階段。初期的臨床試驗(yàn)第二十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二分析教材P23復(fù)合型免疫缺陷癥的基因治療，回答下列問題：(1)研究人員將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入患者的什么細(xì)胞？為什么不能轉(zhuǎn)入其他的體細(xì)胞？(2)如何鑒定該患者是否治療成功？

提示：(1)淋巴細(xì)胞。腺苷酸脫氨酶是人體免疫系統(tǒng)發(fā)揮正常功能所必需的，淋巴細(xì)胞中具有這種酶才能產(chǎn)生抗體等免疫物質(zhì)。(2)鑒定患者產(chǎn)生抗體的能力是否明顯改善，免疫能力是否明顯提高。第二十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二[跟隨名師·解疑難]1．基因治療的原理利用正?；蛑脫Q或彌補(bǔ)缺陷基因的治療方法，即把正?；?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。2．基因治療的過程第二十二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二第二十三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二3．兩種治療途徑的比較途徑比較體外基因治療體內(nèi)基因治療不同點(diǎn)方法從患者體內(nèi)獲得某種細(xì)胞→體外完成基因轉(zhuǎn)移→篩選、細(xì)胞擴(kuò)增→輸入體內(nèi)直接向患者體內(nèi)組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因特點(diǎn)操作復(fù)雜，但效果可靠方法較簡單，但效果難以控制相同點(diǎn)都是將外源基因?qū)氚屑?xì)胞，以糾正缺陷基因，目前兩種方法都處于臨床試驗(yàn)階段第二十四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二[特別提醒]基因治療針對遺傳病的治療方法，是用正常基因去替代細(xì)胞內(nèi)異常的基因，使正?；虻谋磉_(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，而非替換基因本身；另外，替換以后性狀可以發(fā)生改變，但由于正?；蛑皇菍?dǎo)入某些功能細(xì)胞中，且是體細(xì)胞，所以獲得的性狀不會遺傳給下一代。第二十五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二第二十六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二[例1]蘇云金桿菌(Bt)能產(chǎn)生具有殺蟲能力的毒素蛋白。下圖是轉(zhuǎn)Bt毒素蛋白基因植物的培育過程示意圖(ampr為抗氨芐青霉素基因)，據(jù)圖回答下列問題：第二十七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二(1)將圖中①的DNA用HindⅢ、BamHⅠ完全酶切后，反應(yīng)管中有________種DNA片段。(2)圖中②表示HindⅢ與BamHⅠ酶切、DNA連接酶連接的過程，此過程可獲得________種重組質(zhì)粒；如果換用BstⅠ與BamHⅠ酶切，目的基因與質(zhì)粒連接后可獲得__________種重組質(zhì)粒。(3)目的基因插入質(zhì)粒后，不能影響質(zhì)粒的________。(4)圖中③的Ti質(zhì)粒調(diào)控合成的vir蛋白，可以協(xié)助帶有目的基因的T-DNA導(dǎo)入植物細(xì)胞，并防止植物細(xì)胞中____________________對T-DNA的降解。第二十八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期二(5)已知轉(zhuǎn)基因植物中毒素蛋白只與某些昆蟲腸上皮細(xì)胞表面的特異性受體結(jié)合，使細(xì)胞膜穿孔，腸細(xì)胞裂解，昆蟲死亡。而該毒素蛋白對人類的風(fēng)險(xiǎn)相對較小，原因是人類腸上皮細(xì)胞________________________________。(6)生產(chǎn)上常將上述轉(zhuǎn)基因作物與非轉(zhuǎn)基因作物混合播種，其目的是降低害蟲種群中的__________基因頻率的增長速率。[思路點(diǎn)撥]