選修3基因工程的應(yīng)用

1、知識回顧基因工程的基本操作程序 1.1.獲取目的基因的方法有哪些？獲取目的基因的方法有哪些？ 2.2.構(gòu)建基因表達(dá)載體構(gòu)建基因表達(dá)載體 3.3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 4.4.目的基因的檢測與鑒定目的基因的檢測與鑒定基因工程的應(yīng)用基因工程的應(yīng)用導(dǎo)入新課導(dǎo)入新課學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.舉例說出基因工程應(yīng)用及取得的豐碩成果 2.關(guān)注基因工程的進(jìn)展 3.認(rèn)同基因工程的應(yīng)用促進(jìn)生產(chǎn)力的提高 學(xué)習(xí)重點： 基因工程在農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等方面的應(yīng)用 學(xué)習(xí)難點: 基因治療閱讀課文、收集信息完成下表轉(zhuǎn)基因生物與目的基因的關(guān)系合作預(yù)習(xí)合作預(yù)習(xí)轉(zhuǎn)基因生物目的基因目的基因從何來抗蟲棉Bt毒蛋白基因蘇云菌芽孢桿菌抗

2、真菌立枯絲核菌的煙草幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因甲殼類動物、抗體類物質(zhì)抗鹽堿和干旱作物調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因耐鹽的枯草芽孢桿菌耐寒的番茄抗凍蛋白基因魚抗除草劑大豆抗除草劑基因有抗除草劑功能的植物增強(qiáng)甜味的水果甜味基因甜菜降低乳糖的奶牛腸乳糖酶基因哺乳動物的小腸產(chǎn)生胰島素的工程菌人胰島素基因人問題探討問題探討 1、為什么可以利用基因工程把一種生物的基因轉(zhuǎn)載到另一種生物體內(nèi)？2、基因工程在哪些方面應(yīng)用廣泛？3、基因工程食品是否安全？新課教學(xué)新課教學(xué)1.1.植物基因工程碩果累累植物基因工程碩果累累抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗蟲轉(zhuǎn)基因植物方法：方法：目的基因：目的基因：從某些生物中分離出具有從某些生物中分離出具有殺

3、蟲活性殺蟲活性的的基因，將其導(dǎo)入作物中，使其具有抗基因，將其導(dǎo)入作物中，使其具有抗蟲性蟲性BtBt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等因等成果：成果：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉；轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻等。轉(zhuǎn)基因抗蟲棉；轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻等。新課教學(xué)新課教學(xué)例：例：(2012石家莊二中高二檢測石家莊二中高二檢測)人類利用基因工程的方法成功培人類利用基因工程的方法成功培育出轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，以下說法正確的是育出轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，以下說法正確的是(C)A蘇云金芽孢桿菌的毒蛋白基因與質(zhì)粒結(jié)合后直接進(jìn)入棉花的蘇云金芽孢桿菌的毒蛋白基因與質(zhì)粒結(jié)合后直接

4、進(jìn)入棉花的葉肉細(xì)胞表達(dá)葉肉細(xì)胞表達(dá)B抗蟲基因?qū)朊藁ㄈ~肉細(xì)胞后，可通過傳粉、受精的方法使抗蟲基因?qū)朊藁ㄈ~肉細(xì)胞后，可通過傳粉、受精的方法使抗蟲性狀遺傳下去抗蟲性狀遺傳下去C標(biāo)記基因的作用是鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因標(biāo)記基因的作用是鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因D轉(zhuǎn)基因抗蟲棉種植時棉鈴蟲不會產(chǎn)生抗性轉(zhuǎn)基因抗蟲棉種植時棉鈴蟲不會產(chǎn)生抗性,可以有效消滅棉鈴可以有效消滅棉鈴蟲蟲合作運用合作運用抗蟲棉（左）和普通棉（右）的葉抗蟲棉（左）和普通棉（右）的葉子子轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻（綠色植株）與對照（黃色枯萎植轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻（綠色植株）與對照（黃色枯萎植株）株）1.1.植物基因工程碩果累累植物基因工程碩果累

5、累新課教學(xué)新課教學(xué)目的目的基因：基因：病毒外殼蛋白基因（病毒外殼蛋白基因（CPCP基因）基因）病毒的復(fù)制酶基因病毒的復(fù)制酶基因成果：成果： 抗煙草花葉病毒的轉(zhuǎn)基因煙草抗煙草花葉病毒的轉(zhuǎn)基因煙草抗病毒的轉(zhuǎn)基因小麥、甜椒、番茄抗病毒的轉(zhuǎn)基因小麥、甜椒、番茄等。等。1.1.植物基因工程碩果累植物基因工程碩果累累累抗病轉(zhuǎn)基因植物抗病轉(zhuǎn)基因植物抗病毒基因：抗病毒基因：幾丁質(zhì)酶基因幾丁質(zhì)酶基因抗毒素合成基因抗毒素合成基因抗真菌基因：抗真菌基因：引起植物生病的病原微生物有：病毒、真菌和引起植物生病的病原微生物有：病毒、真菌和細(xì)菌細(xì)菌新課教學(xué)新課教學(xué)1.1.植物基因工程碩果累植物基因工程碩果累累累抗逆轉(zhuǎn)基因植

6、物抗逆轉(zhuǎn)基因植物成果：成果：A.A.利用調(diào)節(jié)利用調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透細(xì)胞滲透壓壓的基因，提高作物的基因，提高作物抗旱和抗鹽堿能力；抗旱和抗鹽堿能力；B.B.將魚的將魚的抗凍蛋白抗凍蛋白基基因轉(zhuǎn)入番茄，提高番因轉(zhuǎn)入番茄，提高番茄的抗凍能力。茄的抗凍能力。C.C.將將抗除草劑抗除草劑基因?qū)Щ驅(qū)朕r(nóng)作物中，在噴灑入農(nóng)作物中，在噴灑除草劑時，殺死雜草除草劑時，殺死雜草而不殺死農(nóng)作物。而不殺死農(nóng)作物。1.1.植物基因工程碩果累植物基因工程碩果累累累利用轉(zhuǎn)基因改良農(nóng)作物品利用轉(zhuǎn)基因改良農(nóng)作物品質(zhì)質(zhì)成果：成果：A.A.將將富含賴氨酸的蛋白質(zhì)富含賴氨酸的蛋白質(zhì)的的編碼基因?qū)胗衩祝@得的編碼基因?qū)胗衩?，獲得的轉(zhuǎn)基

7、因玉米賴氨酸含量提高轉(zhuǎn)基因玉米賴氨酸含量提高3030。B.B.將將控制番茄成熟控制番茄成熟的基因帶的基因帶入番茄，獲得轉(zhuǎn)基因延熟番入番茄，獲得轉(zhuǎn)基因延熟番茄，儲存期可以達(dá)茄，儲存期可以達(dá)2 2個月。個月。C.C.將與將與植物花青素植物花青素有關(guān)的基有關(guān)的基因?qū)氚珷颗Ｖ校D(zhuǎn)基因矮因?qū)氚珷颗Ｖ?，轉(zhuǎn)基因矮牽牛出現(xiàn)顏色變異。牽牛出現(xiàn)顏色變異。新課教學(xué)新課教學(xué)2.2.動物基因工程前景廣闊動物基因工程前景廣闊用于提高動物生長速度用于提高動物生長速度目的基因？舉例說明目的基因？舉例說明用于改善畜產(chǎn)品品質(zhì)用于改善畜產(chǎn)品品質(zhì)舉例說明舉例說明用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物如何操作？生產(chǎn)出哪些藥物？如

8、何操作？生產(chǎn)出哪些藥物？用轉(zhuǎn)基因動物做器官移植的供體用轉(zhuǎn)基因動物做器官移植的供體如何操作？如何操作？新課教學(xué)新課教學(xué)2.2.動物基因工程前景廣闊動物基因工程前景廣闊用于提高動物生長速度用于提高動物生長速度目的基因：目的基因： 生長激素基因生長激素基因例如：例如：將外源生長激素將外源生長激素基因?qū)膈庺~體基因?qū)膈庺~體內(nèi)，內(nèi)，9 9個月后轉(zhuǎn)基個月后轉(zhuǎn)基因鯉魚比對照組因鯉魚比對照組重重1.5Kg1.5Kg。轉(zhuǎn)入生長激素基因的轉(zhuǎn)入生長激素基因的魚（上）和同齡的魚魚（上）和同齡的魚腸乳糖酶基因腸乳糖酶基因例如：例如： 將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M，使轉(zhuǎn)基因奶牛中乳糖含量大

9、大降低。使轉(zhuǎn)基因奶牛中乳糖含量大大降低。用于改善畜產(chǎn)品品質(zhì)用于改善畜產(chǎn)品品質(zhì)目的基因：目的基因：新課教學(xué)新課教學(xué)2.2.動物基因工程前景廣闊動物基因工程前景廣闊藥用蛋白基因藥用蛋白基因用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物（生物反用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物（生物反應(yīng)器或乳腺生物反應(yīng)器）應(yīng)器或乳腺生物反應(yīng)器）目的基因：目的基因：過程：過程：獲取目的基因獲取目的基因（藥用蛋白基因）（藥用蛋白基因）構(gòu)建基因表達(dá)載體構(gòu)建基因表達(dá)載體（藥用蛋白基因與（藥用蛋白基因與乳腺蛋乳腺蛋白白基因的啟動子等調(diào)控組基因的啟動子等調(diào)控組件重組）件重組）顯微注射顯微注射（哺乳動物受精卵中（哺乳動物受精卵中）形成胚形成胚胎胎將胚胎送入母體動將胚胎

10、送入母體動物物發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物（只有在產(chǎn)下的雌性動物個（只有在產(chǎn)下的雌性動物個體中，轉(zhuǎn)入的基因才能表達(dá)）體中，轉(zhuǎn)入的基因才能表達(dá)）動物進(jìn)入泌乳期動物進(jìn)入泌乳期（分泌的乳汁中包含所（分泌的乳汁中包含所需要的藥物）需要的藥物）新課教學(xué)新課教學(xué)為什么乳腺能成為基因藥物最理想 （1）乳腺是一個外分泌腺器官，乳汁不進(jìn)入體內(nèi)循環(huán)，不會影響基因動物本身的生理代謝反應(yīng) （2）從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，易提純，表達(dá)的蛋白質(zhì)已經(jīng)過充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性 （3）從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產(chǎn)物的同時，轉(zhuǎn)基因動物又可大量繁殖2.2.動物基因工程前景廣闊動物基因工程前景廣闊乳腺生物

11、反應(yīng)器：乳腺生物反應(yīng)器：用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物指以轉(zhuǎn)基因雌性動物指以轉(zhuǎn)基因雌性動物個體的乳腺分泌乳汁個體的乳腺分泌乳汁來生產(chǎn)所需藥品。來生產(chǎn)所需藥品。優(yōu)點：優(yōu)點：產(chǎn)量高產(chǎn)量高質(zhì)量好質(zhì)量好成本低成本低易提取易提取成果：成果：抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素、抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素、抗胰蛋白酶抗胰蛋白酶新課教學(xué)新課教學(xué)例二：下列有關(guān)乳腺生物反應(yīng)器的敘述錯誤的是（B ） A.動物基因結(jié)構(gòu)與人類基因結(jié)構(gòu)相同 B.乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)的藥物是自然界沒有的 C.含有目的基因的轉(zhuǎn)基因雌性動物可從乳汁中提取藥物 D.乳腺生物反應(yīng)器是轉(zhuǎn)基因技術(shù)在畜牧業(yè)中的應(yīng)用合作運用合作運用2.2.動物基

12、因工程前景廣闊動物基因工程前景廣闊用轉(zhuǎn)基因動物做器官移植的供體用轉(zhuǎn)基因動物做器官移植的供體供體動物：供體動物： 豬豬存在難題：存在難題：解決方法：解決方法：將供體基因組導(dǎo)入某種基因調(diào)將供體基因組導(dǎo)入某種基因調(diào)節(jié)因子，以節(jié)因子，以抑制抗原決定基因抑制抗原決定基因的表達(dá)的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定或設(shè)法除去抗原決定基因，基因，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出沒有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因出沒有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官?？寺∝i器官。免疫排斥免疫排斥新課教學(xué)新課教學(xué)3.3. 基因工程藥物基因工程藥物l在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品直接從生物的在傳統(tǒng)的藥品生產(chǎn)中，某些藥品直接從生物的組織、細(xì)胞或血

13、液組織、細(xì)胞或血液中提取。中提取。如胰島素從生物胰腺中提取，干擾素從血液中如胰島素從生物胰腺中提取，干擾素從血液中提取。提取。l傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的缺點傳統(tǒng)生產(chǎn)方法的缺點由于受原料來源的限制，由于受原料來源的限制，數(shù)量少且價格十分?jǐn)?shù)量少且價格十分昂貴。昂貴。l可利用什么方法來解決上述問題？可利用什么方法來解決上述問題？ 利用基因工程方法制造利用基因工程方法制造“工程菌工程菌”，可可高效率高效率地生產(chǎn)出各種地生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本高質(zhì)量、低成本的藥品。的藥品。新課教學(xué)新課教學(xué)一般臨床上使用的胰島素主要從一般臨床上使用的胰島素主要從豬、牛等家畜豬、牛等家畜的胰腺的胰腺中提取，每中提取，每100kg胰腺

14、只能提取胰腺只能提取45g胰島胰島素。用該方法生產(chǎn)的胰島素素。用該方法生產(chǎn)的胰島素產(chǎn)量低，價格昂貴，產(chǎn)量低，價格昂貴，遠(yuǎn)不能滿足社會需要遠(yuǎn)不能滿足社會需要。1979年，科學(xué)家將動物體內(nèi)的年，科學(xué)家將動物體內(nèi)的胰島素基因與大胰島素基因與大腸桿菌腸桿菌DNA分子重組分子重組，并在大腸桿菌內(nèi)實現(xiàn)了，并在大腸桿菌內(nèi)實現(xiàn)了表達(dá)。表達(dá)。基因工程藥品基因工程藥品 胰島素胰島素3.3. 基因工程藥物基因工程藥物新課教學(xué)新課教學(xué) 干擾素是干擾素是病毒侵入細(xì)胞后產(chǎn)生病毒侵入細(xì)胞后產(chǎn)生的一種的一種糖蛋白糖蛋白。幾乎能幾乎能抵抗所有抵抗所有病毒引起的病毒引起的感染感染，是一種，是一種抗病毒抗病毒的特效藥的特效藥。此外

15、對治療某些。此外對治療某些癌癥和白血病癌癥和白血病也有一也有一定療效。定療效。 傳統(tǒng)的干擾素生產(chǎn)方法是從人血液中的傳統(tǒng)的干擾素生產(chǎn)方法是從人血液中的白細(xì)白細(xì)胞內(nèi)提取胞內(nèi)提取，每，每300L血液只能提取出血液只能提取出1mg干擾素。干擾素。 基因工程藥品基因工程藥品 干擾素干擾素3.3. 基因工程藥物基因工程藥物新課教學(xué)新課教學(xué) 治療侏儒癥治療侏儒癥的的唯一方法唯一方法，是注射生長激素。，是注射生長激素。而生長激素的獲得很困難。以前，要獲得生長激而生長激素的獲得很困難。以前，要獲得生長激素需解剖尸體，從大腦的底部素需解剖尸體，從大腦的底部摘取垂體摘取垂體，并從中，并從中提取生長激素。提取生長激素

16、。 現(xiàn)利用基因工程方法，將人的現(xiàn)利用基因工程方法，將人的生長激素基因生長激素基因?qū)氪竽c桿菌導(dǎo)入大腸桿菌中，使其生產(chǎn)生長激素。中，使其生產(chǎn)生長激素。 人們從人們從 450 L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長激素，相當(dāng)于激素，相當(dāng)于6萬具尸體的全部產(chǎn)量。萬具尸體的全部產(chǎn)量。 基因工程藥品基因工程藥品 生長激素生長激素3.3. 基因工程藥物基因工程藥物目前我國生產(chǎn)的基因工程藥物有白細(xì)胞介素目前我國生產(chǎn)的基因工程藥物有白細(xì)胞介素2、干擾素、乙肝疫苗等。、干擾素、乙肝疫苗等。新課教學(xué)新課教學(xué)244.4. 基因治療基因治療基因治療：基因治療：基因治療是把基因治療是把正常基因正?；?qū)?/p>

17、入病人體內(nèi)，導(dǎo)入病人體內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)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。這是治療到治療疾病的目的。這是治療遺傳病遺傳病的的最有效的手段。最有效的手段。新課教學(xué)新課教學(xué)體外基因治療：從病人體內(nèi)獲取某種細(xì)胞進(jìn)體外基因治療：從病人體內(nèi)獲取某種細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，然后，在體外完成基因轉(zhuǎn)移，再篩行培養(yǎng)，然后，在體外完成基因轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細(xì)胞擴(kuò)大培養(yǎng)，最后重新輸入選成功轉(zhuǎn)移的細(xì)胞擴(kuò)大培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)?；颊唧w內(nèi)。4.4. 基因治療基因治療體內(nèi)基因治療體內(nèi)基因治療：例如：例如：CFTRCFTR基因缺失基因缺失3 3個個堿基對堿基對CFTRCFTR蛋白缺少一個

18、苯丙氨酸，導(dǎo)致蛋白缺少一個苯丙氨酸，導(dǎo)致CFTRCFTR蛋白結(jié)構(gòu)蛋白結(jié)構(gòu)異常異常CFTRCFTR蛋白轉(zhuǎn)運氯離子的功能異常蛋白轉(zhuǎn)運氯離子的功能異?；颊咧夤軆?nèi)黏液增患者支氣管內(nèi)黏液增多多黏液清除困難，細(xì)菌繁殖，肺部黏液清除困難，細(xì)菌繁殖，肺部感染感染囊性纖維病囊性纖維病直接向人體細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因直接向人體細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因新課教學(xué)新課教學(xué)4.4. 基因治療基因治療治療方法：治療方法：利用修飾的利用修飾的腺病毒腺病毒作為載作為載體，將治療囊性纖維病的體，將治療囊性纖維病的正常基因轉(zhuǎn)入患者的肺部正?；蜣D(zhuǎn)入患者的肺部組織中。組織中。體內(nèi)基因治療：體內(nèi)基因治療：直接向人體細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因直接向人體細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因新課教學(xué)新課教學(xué) 例三： (2012湛江一中高二質(zhì)檢湛江一中高二質(zhì)檢)基因治療是人類疾病治基因治療是人類疾病治療的一種嶄新手段，下列有關(guān)敘述中不正確的是療的一種嶄