高中生物人教版 (2019)选择性必修3第3节 基因工程的应用教学ppt课件

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3第3节 基因工程的应用教学ppt课件，共27页。PPT课件主要包含了例Bt抗虫蛋白基因，转基因抗虫植物，转基因抗病植物，转基因抗除草剂植物，改良植物的品质，改良动物的品质，乳腺细胞，乳糖酶分泌少，乳糖不耐受，干扰素等内容，欢迎下载使用。

1978年，科学家将编码人胰岛素的基因导入大肠杆菌细胞中，使大肠杆菌表达重组人胰岛素。我国拥有自主知识产权的基因工程物---重组人胰岛素已经研制成功并得到广泛应用。
除了生产胰岛素，基因工程还有那些应用呢？
基因工程自20世纪70年代兴起后，得到飞速发展，展示出广阔前景。
基因工程在农牧业方面的应用
从某些生物中分离出具有抗虫功能基因，将它导入作物中培育出具有抗虫性
①实例：转基因抗虫棉花、玉米、大豆、水稻
②优点：减少化学农药的使用，降低生产成本，提高产量
思考：种植转基因抗虫棉若干年后，害虫会不会对转基因抗虫棉产生抗性？ 为什么？
会。害虫会因遗传物质发生改变，产生对转基因抗虫棉的抗性。
番木瓜环斑病毒感染的番木瓜
将某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，培育出了转基因抗病植物
①实例：转基因抗病毒甜椒、番木瓜、烟草
抗病基因：病毒复制酶基因抗毒素合成基因
②优点：减少化学农药的使用，降低生产成本，提高产量。
①实例：转基因抗除草剂玉米、大豆、油菜、甜菜
施用除草剂后的转基因抗除草剂玉米田
种植转基因抗除草剂大豆的农田
将降解或抵抗某种除草剂的基因导入作物，可以培育出抗除草剂的作物品种。
实例2：转基因矮牵牛 将与植物花青素代谢有关的基因导入植物矮牵牛中，转基因矮牵牛呈现出自然界没有的颜色，大大提高了它的观赏价值。
实例1：我国科学家培育出了赖氨酸含量提高30%的转基因玉米
（1）提高动物的生长速率
科学家将外源生长激素基因导入动物体内，以提高动物的生长速率，如朱作言等育成了转基因鲤鱼（冠鲤）。但冠鲤至今并未获得审批。
非转基因鲤鱼（上）与转生长激素基因鲤鱼（下）
（2）改善畜产品的品质
将肠乳糖酶基因导入奶牛的基因组，转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，而其他营养成分不受影响。
1.该转基因动物，肠乳糖酶基因在什么细胞中表达？
2.为什么将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组能降低牛奶中的乳糖含量？
肠乳糖酶基因在奶牛乳腺细胞中表达出乳糖酶，可以分解乳汁中的乳糖。
优点：避免食物过敏、腹泻等不适。
【基础训练1】(1)转入外源生长素基因的转基因动物，生长速率更快(　　)(2)转基因抗虫棉的Bt抗虫蛋白基因能抗病毒、细菌、真菌(　　)(3)“转基因植物”是指植物体细胞中出现了新基因的植物(　　)
【典例1】下列关于培育转基因抗虫棉的叙述，正确的是
A.用DNA聚合酶连接Bt抗虫蛋白基因与载体B.Bt抗虫蛋白基因可借助花粉管通道进入受体细胞C.Bt抗虫蛋白对害虫和人都有不同程度的毒害作用D.需制备好相应抗原来检测Bt基因是否翻译成Bt抗虫蛋白
1）对微生物或动植物的细胞进行基因改造生产药物
基因工程在医药卫生领域的应用
我国生产的重组人干扰素、血小板生成素、促红细胞生成素和粒细胞集落刺激因子等
可以用来预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、传染病、糖尿病和类风湿关节炎等；
细胞因子、抗体、疫苗和激素等。
是人体或动物受到病毒侵染后产生的一种细胞因子，是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，在临床上被广泛用于治疗病毒感染性疾病。
传统生产方法：从人血液中的白细胞提取。
大量可以生产干扰素的大肠杆菌或酵母菌
目前已经在牛、山羊等动物的乳腺生物反应器中，获得了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白酶等重要医药产品。
乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件
我产的奶不是一般的奶！
2）让转基因哺乳动物批量生产药物
1.乳腺生物反应器指的是转基因动物的乳腺吗？
不是，乳腺生物反应器指的就是这个转基因生物
2.乳腺生物反应器中的目的基因是什么？
4.为什么将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起？
让药用蛋白基因只在乳腺细胞中特异性表达
3.药用蛋白基因存在于转基因动物的哪些细胞中？
5.乳腺生物反应器的优点和缺点分别是什么？
产量高、成本低；产品质量好，易提取
受性别和是否处于哺乳期限制
3）用转基因动物作为器官移植的供体
由于人体移植器官短缺是世界性难题，人们不得不寻找可替代的移植器官。
猪的优点：①猪的内脏构造、大小、血管分布与人相似；②猪体内隐藏的致病基因远远少于灵长类动物。
最大的难题：
能否用猪的器官来解决人类器官移植短缺的问题呢？
最大的难题：存在免疫排斥反应。
②设法除去抗原决定基因，然后再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。
①在器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达；
思考：假如某位心脏病病人换上经过改造的猪心脏后，过上健康人的生活，在生活中，他会遭到歧视吗？对此你怎么看？
基因工程在食品工业方面的应用
1、概念:用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类。
2、应用：利用基因工程菌，除了可以生产药物，还能生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。
基因工程技术：将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉、酵母菌的基因组中，再通过工业发酵批量生产凝乳酶。
大多数奶酪的生产需要使用凝乳酶来凝聚固化奶中的蛋白质。
传统制备方法：杀死未断奶的小牛，将其第四胃的黏膜取出来提取。
加工转化糖浆需要的淀粉酶，加工烘烤食品用到的脂酶等也都可以通过构建基因工程菌，然后用发酵技术大量生产。
优点：相比从天然产物中提取的酶，用基因工程技术获得的工业用酶纯度更高，生产成本显著降低，生产效率较高。
乳腺生物反应器与基因工程菌生产药物的区别
哺乳动物基因的结构与人类结构基本相同
细菌的基因结构与人类基因结构有较大差异
细菌缺少内质网、高尔基体等细胞器，合成的蛋白质可能不具有生物活性
从动物乳汁中提取，相对简单
从微生物细胞中提取，相对复杂
一、概念检测1.将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素的基因后，重新导入大肠杆菌的细胞内，再通过发酵工程就能大量生产人生长激素。下列相关叙述正确的是 A.转录生长激素基因需要解旋酶和DNA连接酶 B.发酵产生的生长激素属于大肠杆菌的初生代谢物 C.大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异可以遗传 D.大肠杆菌质粒标记基因中腺嘌呤和尿嘧啶的含量相等2.基因工程应用广泛，成果丰硕。下列不属于基因工程应用的是（ ） A.培育青霉菌并从中提取青霉素 B.利用乳腺生物反应器生产药物 C.制造一种能降解石油的“超级细菌" D.制造一种能产生干扰素的基因工程菌
二、拓展应用1.除草剂的有效成分草甘膦能够专一地抑制EPSP合酶的活性，从而使植物体内多种代谢途径受到影响而导致植物死亡。草甘腾没有选择性，它在除掉杂草的同时也会使作物受损。解决这个问题的方法之一就是培育抗草甘麟的作物。 （1）下面是探究“转入外源EPSP合酶基因能否使矮牵牛抗草甘膦”的流程，请补充完整。 ①用__________________等处理含有目的基因的DNA片段和Ti质粒,构建重组Ti质粒； ②将重组Ti质粒转入农杆菌中； ③利用含有重组Ti质粒的农杆菌侵染________细胞，再通过培育得到转基因植株； ④用草甘膦同时喷酒转基因植株和对照组植株。
结果：对照组植株死亡，转基因植株存活，但也受到了影响。 结论：________________________________________
转基因矮牵牛对草甘膦产生了一定的抗性。
10.某蛋白质为某真核生物中的一种糖蛋白，在医学临床上有重要的药用价值。现欲用基因工程技术，将控制该蛋白质合成的基因A转入大肠杆菌中进行工厂化生产。请回答下列问题。(1)获取基因A时，一般以基因A转录的mRNA为模板，在　　　　酶作用下合成单链DNA，形成RNA-DNA杂交分子，然后在酶作用下得到单链DNA，最后在DNA聚合酶作用下得到双链DNA。 (2)构建基因表达载体时，要用到的“分子缝合针”是 　　　,其与DNA聚合酶在功能上的区别是　 。 (3)基因A在大肠杆菌中表达出的蛋白质一般不具备天然状态下的活性，原因是 。 若要检测大肠杆菌是否表达出该蛋白质，可以通过　　　　　　　检测。 (4)利用PCR扩增DNA时，需要在反应体系中添加的有机物质有dNTP(dCTP、dATP、dGTP、dTTP)、耐高温的DNA聚合酶、 (填两种)。
①DNA聚合酶是将单个脱氧核苷酸连接到已有核苷酸链的末端，DNA连接酶是连接两个DNA片段；②DNA聚合酶是以DNA的一条链为模板，DNA连接酶不需要模板
该蛋白质为糖蛋白,其上的糖链是在内质网和高尔基体上加上的,而大肠杆菌无这些细胞器
引物和(基因A的)双链模板