1、4.3 基因工程的应用及产业化前景 课件（北师大版选修 3）学习目标定位 1.举例说出基因工程在农业、医疗、环境保护等方面的广泛应用及其发展前景。2.关注基因工程的新进展。本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 化学合成法鸟枪法目的基因反转录法知识储备区 基因工程的操作程序本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 花粉管通道农杆菌基因枪氯化钙PCR知识储备区 本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 探究点一 动植物基因工程成果随着分子生物学技术的迅速发展，基因工程取得了惊人的成绩。结合教材思考：1植物基因工程成果(1)突破了传统杂交育种的局限常见的转基因生物a抗病毒
2、的烟草和马铃薯是导入了。b抗虫玉米和抗虫烟草是把体内的一种编码的基因导入玉米和棉花。减少了喷洒农药造成的，也使农民免遭农药的危害。污染抗病毒基因苏云金杆菌毒素蛋白学习探究区本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 c把编码赖氨酸的基因转入，培育出了富含_的小麦。转基因技术的优点：扩展了可利用基因的，克服了_ 或不能杂交的障碍，使得生物界存在的抗病虫害基因、优良的品质基因等都可以重组到植物_上，并使之在植物体内_，从而培育出优良的品种，同时还缩短了_。(2)开辟了生产疫苗的新途径：科学家培育出一种可以生产_的转基因胡萝卜，通过_就可以达到接种疫苗的效果。乙肝疫苗小麦基因组赖氨酸种类远源种
3、及种间杂交不育染色体遗传和表达生吃或榨汁食用育种周期学习探究区本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 2动物基因工程成果(1)改善畜禽经济性状的新思路加快畜禽的生长速度：把人的基因导入猪的得到的转基因猪生长速度和饲料利用效率显著提高。抗病基因导入动物体内，提高动物的抗病能力。大量研究表明，通过转基因技术，可使受体动物合成某些必需的，或改变动物的系统，进而促进动物生长、提高动物饲料的利用率。(2)动物生物反应器为医药事业开辟了新途径动物的重要生物反应器 乳腺生长激素受精卵氨基酸生长调节学习探究区本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 a乳腺是。b从乳汁中获取的基因产物，不但，
4、而且表达的蛋白质经过充分的修饰加工，具有的生物活性。动物生物反应器生产的药物a从转 1-抗胰蛋白酶基因绵羊的乳汁中提取出 _。b从转基因的绵羊乳汁中提取凝血因子。c从转人生长激素基因的兔乳汁中提取人。生长激素外分泌器官产量高，易提纯稳定蛋白酶人凝血因子学习探究区1抗胰本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 小贴士 用乳腺生物反应器生产的优点是产量高、质量好、成本低、易提取，但从乳腺生物反应器中提取蛋白质，受体细胞所在个体必须是雌性的，若从尿液中提取目的基因的产物则不受此限制。学习探究区本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区【归纳提炼】基因工程育种和传统杂交育种的比较杂交育种
5、基因工程育种 原理基因重组异源DNA(基因)重组处理方法杂交自交筛选。先通过两个具有不同优良性状的纯种杂交得到F1，然后再将F1自交，人工筛选获取所需品种提取重组导入筛选表达。即目的基因的获得基因表达载体的构建目的基因的导入目的基因的检查与表达产物的测定优点操作简便可以按照人的意愿改造生物，克服远缘杂交不亲和的障碍，目的性强，科技含量高缺点育种时间长技术复杂、操作繁琐学习探究区本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区【活学活用】1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。
6、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。学习探究区本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区(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。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中表达(3)DNA分子杂交(核酸探针)(4)膀胱上皮学习探究区本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 探究点二 基因治疗和基因芯片1990年9月，美国对一名患有严重复合型免疫缺
7、陷症的4岁女童，实施了基因治疗。复合型免疫缺陷症是一种遗传疾病。女童由于腺苷脱氨酶基因缺失，造成体内缺乏腺苷脱氨酶；而腺苷脱氨酶是人体免疫系统发挥正常功能作用所必需的，因此，女童不能抵抗病原微生物的威胁。1990年9月，这名女童接受了基因治疗，研究人员将腺苷脱氨酶基因转入取自患者的淋巴细胞中，使淋巴细胞能够产生腺苷脱氨酶，然后，再将这种淋巴细胞转入患者体内。半年后，在血液中检测出了被改造的淋巴细胞，女童体内产生的腺苷脱氨酶也越来越多，女童产生抗体的能力显著改善。学习探究区本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 学习探究区本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 1基因治疗(1
8、)基因治疗的基本原理将的基因通过某种载体导入人体细胞中有_的部位，并使目的基因在机体内，达到防治疾病的目的。(2)基因治疗的操作程序与基因工程基本相似主要包括的选择和制备、的选择、靶细胞的选择、目的基因进入的方式及外源基因表达的。(3)材料中的基因治疗是把健康的外源基因导入。某些功健康和正常缺陷或有变异基因有效表达目的基因运载体靶细胞检测能细胞学习探究区本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区(4)研究人员将腺苷脱氨酶基因转入淋巴细胞而不是其他细胞的原因可能是_。(5)基因治疗的范围：血友病、严重贫血、关节炎、心血管病、艾滋病等疑难顽症。(6)治疗的方式替换体内异常基因。导入体内没有的
9、基因，人体的生理代谢。调节腺苷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正常基因学习探究区本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区(7)基因治疗存在的问题目的基因的安全性问题。运载体问题a是基因治疗的运载体。b脂质体导入率低，无。c病毒主要是两种。逆转录病毒比较安全，针对增殖的细胞，但导入率。腺病毒导入效率，也可以对生殖细胞导入，会引起严重的 _。d.可能会引起目标细胞以外的细胞感染病毒，甚至可能将病毒传播给其他个体或传播到环境中，危害人类健康。致病多基因问题。免疫反应脂质体和病毒靶向性逆转录病毒和腺病毒非常低较高学习探究区本课栏目开关 知识储
10、备区 学习探究区 自我检测区 2基因芯片(1)基因芯片的基本原理：。(2)结构与过程基因芯片上是已知的 DNA 片段。将待测样品制成。荧光标记的 DNA 探针与基因芯片上已知的 DNA 片段。杂交信号放大后输入计算机统计分析。检测出待测样品的 DNA 序列。杂交分子杂交技术荧光标记的DNA探针学习探究区本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区(3)优点：一次可以检测大量的基因。(4)基因芯片的用途监测的变化。分析基因。寻找新的基因。寻找新的药物分子。序列基因表达学习探究区本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区【归纳提炼】基因诊断和基因治疗(1)基因诊断DNA分子杂交法，即DN
11、A探针法。该方法是根据碱基互补配对原则，把互补的双链DNA解开，把单链的DNA小片段用同位素、荧光分子或化学发光催化剂等进行标记。之后同被检测的DNA中的同源互补序列杂交，从而检测出所要查明的DNA或基因。学习探究区本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区(2)基因治疗体外基因治疗：先从病人体内获取某种细胞进行培养，然后在体外完成基因的转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新置入患者体内。基因治疗的现状：目前处于临床实验阶段。用于基因治疗的基因种类：从健康人体分离得到正常的基因、反义基因、编码可以杀死癌细胞的蛋白酶基因。学习探究区本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区【活
12、学活用】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 C学习探究区本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 病毒虫赖氨酸远源种及种间杂交不育或不能杂交育种周期乳腺人凝血因子生长激素基因重组单基因或多基因安全性运载体致病多基因DNA分子杂交DNA探针杂交学习探究区本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 1抗病毒转基因植物成功表达后，以下说法正确的是()A抗病毒转基因植物可以抵抗所有病毒B抗病毒转基因植物对病毒的抗性具有局限性或特异性C抗病毒转基因植物可以抗害虫D抗病毒转基因植物可以稳定遗传，
13、不会变异B自我检测区 本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 2人的糖蛋白必须经过内质网和高尔基体加工合成。通过转基因技术，可以使人的糖蛋白基因得以表达的受体细胞是()A大肠杆菌B酵母菌CT4 噬菌体D质粒 DNAB3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()该技术将导致定向变异 DNA 连接酶把目的基因与运载体黏性末端的碱基对连接起来 蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料 受精卵是理想的受体ABCDB自我检测区 本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 4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
14、因治疗过程，请回答以下问题：自我检测区 本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区(1)_图细胞为镰刀型细胞贫血症的红细胞，这种病是由_造成的。(2)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：_用携带正常基因的运载体(病毒)侵染造血干细胞；_；_。(4)该方法属于_(填“体内”或“体外”)基因治疗，其特点是_。自我检测区 本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区(5)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。_。自我检测区 本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 答案(1)乙 基因突变(2)合成血红蛋白的正常基因(目
15、的基因)造血干细胞(3)将正常基因导入到运载体中将运载体(携带正常基因)导入到造血干细胞染色体上 经过改造的造血干细胞输入到患者骨髓中产生正常的血细胞(4)体外 操作复杂但效果较为可靠(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，子女都不含该致病基因自我检测区 本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 解析(1)由于基因突变使红细胞在形态上呈镰刀状而易破碎，如图乙。(2)在基因治疗过程中，A 为目的基因，可以与运载体结合后导入受体细胞中，D 作为受体细胞应为具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；其中为将基因表达载体导入受体细胞 D 的染色体上，为将具有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。(5)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。自我检测区 本课栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区